基于光譜診斷的激光-脈沖GMAW復(fù)合焊等離子體研究.pdf

1、激光-脈沖GMAW復(fù)合焊具有焊縫橋接能力強、焊接熔深大、焊接效率高、工藝穩(wěn)定性高、焊接變形小及可焊材料范圍廣等優(yōu)點,是重要的焊接方法之一。對焊接等離子體的溫度、電子密度等物理參數(shù)以及等離子體形態(tài)進行深入研究,有助于提出復(fù)合焊接的優(yōu)化方案,為制造專用復(fù)合焊接的電源及優(yōu)化復(fù)合模式提出理論支撐及指導(dǎo)意見,也有助于指導(dǎo)人們對焊接過程穩(wěn)定性、焊接效率和焊接質(zhì)量的提高進行精確控制。本文搭建了CO2激光-脈沖GMAW復(fù)合焊接實驗系統(tǒng)、光譜采集系統(tǒng)和高

2、速攝影系統(tǒng),研究了激光-脈沖GMAW復(fù)合焊的等離子形態(tài)、譜線分布、脈沖峰值時刻溫度和電子密度分布。
　　本文首先研究了激光與脈沖GMAW電弧的相互作用對等離子體形態(tài)、譜線分布的影響,并分別采用Boltzmann作圖法、Stark展寬法測量激光-脈沖 GMAW復(fù)合焊脈沖峰值時刻等離子體溫度和電子密度分布。研究發(fā)現(xiàn),當激光與電弧復(fù)合時,激光對電弧具有吸引作用。電弧吸收激光能量,電弧發(fā)生明顯的膨脹,電弧弧長變長。激光的加入,改變了脈沖G

3、MAW焊的溫度和電子密度分布狀態(tài),使得電弧溫度和電子密度下降。激光-脈沖GMAW復(fù)合焊峰值時刻激光區(qū)域的溫度和電子密度都遠遠高于電弧區(qū)域。
　　其次,本文研究了激光與電弧的熱源順序、熱源間距、保護氣體類型、電弧電壓、激光功率等不同工藝參數(shù)對激光-脈沖GMAW復(fù)合焊等離子體溫度、電子密度和形態(tài)的影響。研究發(fā)現(xiàn),工藝參數(shù)的變化對激光區(qū)域的溫度和電子密度沒有明顯的影響,但對電弧區(qū)域溫度和電子密度影響很大。當采取電弧前置的復(fù)合方式時,兩個