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工艺参数对铝合金CO_2激光焊接光致等离子体温度的影响

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焊接学报 2008年第6期29卷 97-100,118页

作者：祁俊峰丁鹏张冬云左铁钏北京工业大学激光工程研究院北京100124

利用Spectra Pro2500i瞬态光谱仪对6061铝合金CO2激光焊接光致等离子体的发光谱进行了测量,分析得到的200~600 nm范围内的Mg I特征谱线,利用玻尔兹曼图法计算得到光致等离子体的平均温度。分别研究了激光功率、焊接速度、焦点位置、辅... 详细信息

利用Spectra Pro2500i瞬态光谱仪对6061铝合金CO2激光焊接光致等离子体的发光谱进行了测量,分析得到的200~600 nm范围内的Mg I特征谱线,利用玻尔兹曼图法计算得到光致等离子体的平均温度。分别研究了激光功率、焊接速度、焦点位置、辅助气体等工艺参数对光致等离子体平均温度的影响,并对其原因进行了分析。在试验条件下,当激光功率超过材料深熔焊接阈值功率后,激光功率对光致等离子体温度的影响不大,约为6 000 K;焊接速度对光致等离子体温度的影响表现为'倒U形'曲线规律;对于一定内径的辅助气体喷嘴,等离子体温度随辅助气体流量呈现先增加后减小的趋势;在氦气中加入氩气会导致光致等离子体温度升高500~1 000 K左右。

关键词：激光焊接铝合金光致等离子体光谱

CO_2激光焊接不锈钢光致等离子体动态特性分析

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焊接学报 2005年第11期26卷 17-20页

作者：段爱琴陈俐王亚军胡伦骥华中科技大学武汉430074 北京航空制造工程研究所北京100024

光致等离子体是CO2激光焊接中一个重要的物理现象,它与焊接的稳定性、焊接质量及能量利用率等都有密切的关系。利用高速摄像及光信号监测两种手段对等离子体的动态变化过程及其对焊接稳定性的影响进行了深入的研究。提出了等离子体的变... 详细信息

光致等离子体是CO2激光焊接中一个重要的物理现象,它与焊接的稳定性、焊接质量及能量利用率等都有密切的关系。利用高速摄像及光信号监测两种手段对等离子体的动态变化过程及其对焊接稳定性的影响进行了深入的研究。提出了等离子体的变化每个周期内分为四个阶段,而影响焊接稳定性的根本原因是等离子体在穿透与未穿透之间的波动。

关键词：激光焊接光致等离子体高速摄像光信号

粉末冶金材料激光深熔焊接光致等离子体行为及控制

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中国激光 2004年第2期31卷 237-240页

作者：唐霞辉周毅李适民李家镕何艳艳华中科技大学激光加工国家工程研究中心湖北武汉430074

采用LSM2 4 0型全自动CO2 激光焊接机焊接粉末材料 ,研究不同粉末材料产生等离子体所需的临界激光功率。粉末配方为 :Fe粉 +15 %羟基Fe粉 ,Co粉 ,Ni粉 +15 %羟基Ni粉三种试样。研究结果表明 ,Fe ,Co ,Ni三种试样在CO2 激光作用下产生金... 详细信息

采用LSM2 4 0型全自动CO2 激光焊接机焊接粉末材料 ,研究不同粉末材料产生等离子体所需的临界激光功率。粉末配方为 :Fe粉 +15 %羟基Fe粉 ,Co粉 ,Ni粉 +15 %羟基Ni粉三种试样。研究结果表明 ,Fe ,Co ,Ni三种试样在CO2 激光作用下产生金属蒸气时的临界激光功率密度IC 为ICFe >ICCo >ICNi;等离子体得以有效控制的下限临界气流量QS 为QFeS

关键词：粉末冶金激光深熔焊临界激光功率密度光致等离子体

辅助气体对CO_2激光焊接光致等离子体屏蔽的影响

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中国激光 1998年第11期25卷 1045-1050页

作者：肖荣诗梅汉华左铁钏北京工业大学应用激光研究所国家产学研激光技术中心

采用２０ｋＷＣＯ２激光加工系统焊接低碳钢，研究了辅助气体对等离子体屏蔽临界功率密度的影响。研究结果表明，辅助气体不同时等离子体屏蔽临界功率密度由小到大的排列顺序为：Ａｒ→Ｎ２→ＣＯ２→Ｈｅ。Ａｒ作为辅助气体时，等离子... 详细信息

采用２０ｋＷＣＯ２激光加工系统焊接低碳钢，研究了辅助气体对等离子体屏蔽临界功率密度的影响。研究结果表明，辅助气体不同时等离子体屏蔽临界功率密度由小到大的排列顺序为：Ａｒ→Ｎ２→ＣＯ２→Ｈｅ。Ａｒ作为辅助气体时，等离子体屏蔽的临界功率密度可以低至１．８５×１０６Ｗ／ｃｍ２。辅助气体对等离子体屏蔽临界功率密度的影响主要取决于气体的导热性和解离能，相比而言，气体电离能的影响是次要的。采用Ａｒ作为辅助气体时，等离子体屏蔽临界功率密度低的原因主要在于Ａｒ的导热性能差，激光支持的燃烧波（Ｌａｓｅｒ－ｓｕｐｐｏｒｔｅｄＣｏｍｂｕｓｔｉｏｎＷａｖｅｓ—ＬＳＣ）波容易过热和扩展。

关键词：深熔焊接辅助气体光致等离子体屏蔽激光焊接

不同熔透状态下高功率CO_2激光堆焊光致等离子体特征分析

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上海交通大学学报 2011年第1期45卷 56-60页

作者：蔡艳戎磊孙大为李国华吴毅雄上海交通大学上海市激光制造与材料改性重点实验室上海200240

提出了一种适用于高功率CO2激光焊缝熔透状态的在线监测方法,设计了不同熔透状态的高功率CO2激光堆焊焊接试验,采用高速摄影技术获取焊接过程中连续变化的光致等离子体图像,编程实现基于最大类间方差的图像分割,计算了光致等离子的高度... 详细信息

提出了一种适用于高功率CO2激光焊缝熔透状态的在线监测方法,设计了不同熔透状态的高功率CO2激光堆焊焊接试验,采用高速摄影技术获取焊接过程中连续变化的光致等离子体图像,编程实现基于最大类间方差的图像分割,计算了光致等离子的高度、底部宽度和面积,得到了特征参数的概率密度分布图和变异系数,并分析了光致等离子体面积的频谱特征.结果表明:在焊缝未熔透时,光致等离子体的高度和面积均显著大于熔透状态时;焊缝未熔透状态的光致等离子体的面积波动频率约为400 Hz.

关键词：高功率CO2激光焊光致等离子体熔透性特征参数频谱分析

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光致等离子体在PCB制作能量传输中的作用

激光杂志 2002年第6期23卷 50-51页

作者：丁黎光吴德林丁伟广西工学院机械研究所柳州545006 重庆金映数控制设备制造有限公司重庆401120

简要介绍目前PCB的发展及激光制作的要求 ,研究和分析光致等离子体对激光能量传输的影响。

关键词：光致等离子体 PCB 能量传输小孔效应印刷电路板

CO_2激光深熔焊接光致等离子体吸收及其控制

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中国机械工程 2000年第7期11卷 741-743页

作者：唐霞辉朱海红朱国富李适民华中理工大学激光加工国家工程研究中心湖北武汉 430074 新加坡国立大学新加坡华中理工大学湖北武汉 430074

研究高功率密度 CO2 激光焊接过程中光致等离子体对入射激光的吸收以及侧吹辅助气体对等离子体控制的影响。采用准基模 CO2 激光束在 1 Cr1 8Ni9Ti不锈钢表面进行扫描焊缝 ,通过光谱检测装置检测等离子体辐射谱线强度 ,从而计算等离子... 详细信息

研究高功率密度 CO2 激光焊接过程中光致等离子体对入射激光的吸收以及侧吹辅助气体对等离子体控制的影响。采用准基模 CO2 激光束在 1 Cr1 8Ni9Ti不锈钢表面进行扫描焊缝 ,通过光谱检测装置检测等离子体辐射谱线强度 ,从而计算等离子体对激光的吸收系数 ;采用侧吹喷嘴分别通CO2 、N2 、Ar、He4种气体压缩等离子体。研究结果表明 ,光致等离子体对入射激光能量的吸收损失高达 2 0 % ;随着侧吹辅助气体流量的增加 ,焊缝呈现3个区间 :当气体压力低于金属蒸汽压力时 ,焊缝为“酒杯”状 ,深宽比很小 ;当辅助气体操作压力稍高于金属蒸汽压力 ,等离子体可被有效控制从而获得最佳焊缝。

关键词：激光焊接光致等离子体吸收损失侧吹控制

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光致等离子体电子温度和密度的测量设计

制造技术与机床 2008年第3期 98-101页

作者：张屹陈根余李力钧湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室湖南长沙410082

基于谱线的相对强度法,开发了激光焊接光致等离子体电子温度和密度的测量系统,包括了分光与色散系统,信号采集与预处理系统,以及数据后处理与显示系统。试验结果表明,硬件设计和软件系统的开发与集成满足了激光焊接光致等离子体电子温... 详细信息

基于谱线的相对强度法,开发了激光焊接光致等离子体电子温度和密度的测量系统,包括了分光与色散系统,信号采集与预处理系统,以及数据后处理与显示系统。试验结果表明,硬件设计和软件系统的开发与集成满足了激光焊接光致等离子体电子温度和密度的测量要求。

关键词：光致等离子体电子温度和密度测量系统设计

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光致等离子体密度测试技术研究

光致等离子体密度测试技术研究

作者：赵嘉宇西安工业大学

学位级别：硕士

自激光器出现之后,激光驱动飞片冲击起爆技术是最安全的火工品起爆技术之一。在激光驱动飞片冲击起爆技术中,材料因激光驱动会产生光致等离子体,对光致等离子体电子密度的测试成为重要的研究课题。常用光致等离子体电子密度的测试手段复... 详细信息

自激光器出现之后,激光驱动飞片冲击起爆技术是最安全的火工品起爆技术之一。在激光驱动飞片冲击起爆技术中,材料因激光驱动会产生光致等离子体,对光致等离子体电子密度的测试成为重要的研究课题。常用光致等离子体电子密度的测试手段复杂,且测试成本较高,而光学干涉法具有实验平台简单、不受被测对象干扰、成本低、效率高等显著优点。利用光学干涉法对光致等离子体电子密度进行测试,并进行系统研究,有利于完善火工品的研究技术手段,为材料的研发提供了技术指标,为激光驱动飞片冲击起爆技术在安全性能上的提升提供了科学依据。本文基于莫尔偏折测试技术,完成了光致等离子体密度测试系统总体方案设计。对阿贝尔逆变换算法进行了优化,对模拟场的重建效果进行了分析,验证了优化算法的正确性。推导了畸变量与折射率的关系,基于等离子体物理方程,论证了折射率与电子密度的关系。分别完成了扩束准直光学系统和物方远心光学系统的初始结构设计,并根据光致等离子体密度测试系统使用要求依次进行了优化,分别给出了设计结果和公差分析结果,研究结果表明,扩束准直光学系统和物方远心光学系统满足光致等离子体密度测试系统使用要求。分别使用条纹骨架提取法和傅里叶变换法对图像的有效信息进行了采集。分别对TC4（Ti-6Al-4V）材料和A12O3材料的光致等离子体折射率场和光致等离子体温度场进行了重建,由重建结果可得,TC4（Ti-6Al-4V）材料的折射率（n-1）分布位于1.15× 10-5～1.30× 10-5区间范围内,温度分布位于6100 K～7000 K区间范围内,Al2O3材料的折射率（n-1）分布位于-2.49×10-5～-1.70×10-5区间范围内,温度分布位于13000 K～13430 K区间范围内。分别对TC4（Ti-6Al-4V）材料和Al2O3材料的光致等离子体电子密度进行了测试,由测试结果可得,TC4（Ti-6Al-4V）材料的电子密度位于0.64×1016cm-3～1.40×1016cm-3区间范围内,Al2O3材料的电子密度位于1.12×1017 cm-3～1.36× 1017 cm-3区间范围内。

关键词：光致等离子体光学设计莫尔偏折测试技术折射率电子密度