《激光焊接等离子体分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《激光焊接等离子体分析（94页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、西北工业大学硕士学位论文摘要大功率激光焊接时，由于保护气体和高温金属蒸气的电离，会不可避免 成等离子体。等离子体对于激光焊接过程具有重大影响，它对入射激光/廿|形地具有吸收、反射、散射作用光束形成屏蔽，降低了入射激光能量的有 效利用，导致熔深下降。本研究从理论和实践的结合上， 探索了激光焊接时的等离子体现象。由 于激光是一种电磁波，文中从电磁波与等离子体相互作用的理论分析基础上 研究了等离子体的产生、等离子体对激光传输的影响。由于 A r , H e气体为 激光焊接时常用的保护气体，通过对等离子体状态方程、沙哈方程等的联立 求解，对A r , H e 等离子体成分进行了计算。对A r , H
2、e 等离子体、金属蒸气 等离子体及混合等离子体的折射率进行了求解，并对其变化规律作了分析。炉翩升耀甜麒麒黝掀法 一 外 加 浙法 。 ! m 具 有成本低、设备简单、操作方便的优点，并能降低激光焊接中昂贵气体 H e 的消耗，有重要的推广价值。研究了外加磁场对激光焊接焊缝的影响，对激 光 焊 接 中 的 异 常 现 象“ 焊 缝 截 面 的 缩 颈 ” 及“ 表 面 凸 起 ” 进 行 了 解 释 了文中提出了一种分析等离子体的新方法 由灰度处理求温度法。 通 过对等离子体拍摄图像进行数字化处理， 可以 求得等离子体温度分布等重要 信息，具有简单、方便的优点，该法也适合于高速摄影图像、热像仪图
3、像的 处理。对有机玻璃激光烧痕图像采用计算机处理，完成了从二维图像到具有 真实感图像的三维重建。综上所述，本文的研究工作对于揭示激光焊接时等离子体、激光束、工 件材料相互作用规律有重要的理论意义，同时 对进一步抑制等离子体的负面 效应、提高激光的利用率、增加熔深、降低成本、促进激光在材料加工领域 的推广应用也有重要的实际意义。关健词激光焊接 等离子体 激光束 磁场图像处理- 】 1 -西北工业大学硕士学位沦文ABS TRACTD u r i n g l a r g e p o w e r l a s e r b e a m w e l d i n g , p l a s m a w o u l
4、 d b e p r o d u c e d u n a v o i d a b l l y a s a r e s u l t o f t h e io n i z a t i o n o f s h i e l d i n g g a s a n d m e t a l v a p o r w i t h h i g h t e m p e r a t u r e . T h e l a s e r b e a m w e l d i n g p r o c e s s i s g r e a t l y a f f e c t e d b y t h e p l a s m a O w
5、i n g t o t h e a b s o r b t i o n , r e fl e c t i o n a n d d i s p e r s i o n o f p l a s m a a c t i n g o n t h e l a s e r b e a m , t h e n e t a b s o r b e d e n e r g y o f i n c i d e n c e l a s e r b e a m i s r e d u c e d a n d w e l d p e n e t r a t i o n i s d e c r e a s e d . T
6、 h e l a s e r b e a m w e l d i n g p r o c e s s i s s c r e e n e d f r o m t h e p l a s m a .B a s e d o n t h e li n k o f t h e o ry a n d p r a c t i c e , t h e p a p e r e x p l o r e s s o m e p h e n o m e n a c a u s e d b y p l a s m a d u r i n g l a s e r b e a m w e l d in g . F r o
7、 n t t h e a c a d e m i c a n a l y s i s o f t h e i n t e r a c t i o n b e t w e e n e l e c t r o m a g n e t i c w a v e a n d p l a s m a , i t i s d i s c u s s e d a b o u t t h e f o r m i n g o f p l a s m a a n d t h e p r o p a g a t i o n o f l a s e r b e a m i n t h e p l a s m a . A
8、 s t h e i n e r t g a s o f A t a n d li e i s u s u a l l y u s e d i n w e l d i n g , t h e c o m p o s i t i o n o f A t a n d l 1 e p l a s m a i s c a l c u l a te d fr o m t h e S a h a e q u a t i o n a n d o th e r e q u a t i o n s o f p l a s m a . T h e r e fr a c t i v e i n d e x o f
9、A r , l l e p l a s m a a n d m e t a l p l a s m a a n d t h e i r m ix e d p la s m a i s a l s o s o l v e dA n e w t e c h n i q u e i s i n t r o d u c e d o n t h e p a p e r t o i n c r e a s e t h e w e l d p e n e t r a t i o n . A s f o r t h i s m e t h o d , a n o u t e r m a g n e t i c
10、 f i e l d i s p la c e d i n t o l a s e r b e a m w e l d i n g . I t h a s t h e a d v a n t a g e o f l o w c o s t a n d f a v o r a b l e o p e r a t io n . A p p l i c a t i o n o f t h i s m e t h o d c a n h e l p t o r e d u c e t h e c o n s u m i n g o f e x p e n s i v e li e . T h i s
11、w a y s a n d m e a n s h a s i m p o r t a n t p o p u l a r i z i n g v a l u e . T h e i n fl u e n c e o f o u t e r m a g n e t i c f i e l d o n t h e w e l d a n d s o m e a b n o r m a l p h e n o m e n a d u r i n g l a s e r b e a m w e ld i n g a r e s t u d i e d o n t h i s p a p e rA n
12、 e w m e t h o d t o a n a l y z e p l a s m a i s b r o u g h t f o r w a r d o n t h i s p a p e r . T h r o u g h t h e p r o c e s s i n g o f p h o t o s o f p l a s m a , s o m e i m p o r t a n t i n f o r m a t i o n s u c h a s t e m p e r a t u r e d i s t r i b u t i o n i s o b t a i n e
13、 d f r o m th e g r a y s c a l e o f im a g e s . I t i s a l s o a d a p t t o t h e fi e l d o f h i g h - s p e e d p h o t o g r a p h a n d t h e r m a l p h o t o g r a p h . O n t h i s p a p e r , a w a y i s d i s c u s s e d f r o m p l a n a r t o r e c o n s t r u c t e d t h r e e - d
14、i m e n s i o n a l i m a g e .I o s u m m a r i z e , t h i s p a p e r h a s i m p o r t a n t s i g n i f i c a n c e e i t h e r o n t h e s e n s e o f e x p o s u r e th e la w s o f i n t e r a c t i o n b e t w e e n t h e p l a s m a , l a s e r b e a m a n d m a t e r i a l o r o n th e s
15、e n s e o f i m p ro v i n g t h e e n e r g y u t i l i z a t io n o f l a s e r b e a m , t h e i n c r e a s e o f w e l d p e n e t r a t i o n , d e c r e a s e o f c o s t a n d p r o m o t i n g t h e a p p l i c a t i o n o f l a s e r i n t h e d o m a i n o f m a t e r i a l p r o c e s s
16、i n g .KE Y WAR DS :l a s e r b e a m w e l d i n g i m a g e p r o c e s s i n gp l a s m a , l a s e r b e a m , m a g n e t i c f i e l d ,- t -西北工业大学硕士学位论文第一章文献综述1 . 1激光加工 概述1 9 6 0年T . Ma i m a n在量子电子学发展的基础上发明了世界上第一台红宝 石激光器。 此后， 激光技术得到了快速的发展， 相继出现了多种多样的激光器， 如气体激光器、 液体激光器、半导体激光器、准分子激光器等。 激光技术，作 为一门崭新的科技， 焕发出 其勃勃生机， 在很多行业得到了 广泛的应用， 如激 光加工、激光医疗、激光通讯、 激光印刷等。与自 然光不一样，激光作为一种受激辐射光，具有四大特性，即高单色 性、高相干性、高方向性和高能量密度。 激光的这些特性，特别是高度方向性 与高能量密度，使得在把激光经过透镜或金属反射镜聚焦后，可以 将激光的能 量聚焦到直径为波长量级的光斑上，
