激光焊接等离子体分析

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1、西北工业大学硕士学位论文摘要/廿

2、‘形大功率激光焊接时，由于保护气体和高温金属蒸气的电离，会不可避免地成等离子体。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Ar,He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Ar

3、,He等离子体成分进行了计算。对Ar,He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He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

4、合于高速摄影图像、热像仪图像的处理。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ABSTRACTDuringlargepowerlaserbeamwelding,plasmawouldb

5、eproducedunavoidabllyasaresultoftheionizationofshieldinggasandmetalvaporwithhightemperature.ThelaserbeamweldingprocessisgreatlyaffectedbytheplasmaOwingtotheabsorbtion,reflectionanddispersionofplasmaactingonthelaserbeam,thenetabsorbedenergyofincidencelaserbeami

6、sreducedandweldpenetrationisdecreased.Thelaserbeamweldingprocessisscreenedfromtheplasma.Basedonthelinkoftheoryandpractice,thepaperexploressomephenomenacausedbyplasmaduringlaserbeamwelding.Fronttheacademicanalysisoftheinteractionbetweenelectromagneticwaveandpla

7、sma,itisdiscussedabouttheformingofplasmaandthepropagationoflaserbeamintheplasma.AstheinertgasofAtandlieisusuallyusedinwelding,thecompositionofAtandl1eplasmaiscalculatedfromtheSahaequationandotherequationsofplasma.TherefractiveindexofAr,lleplasmaandmetalplasmaa

8、ndtheirmixedplasmaisalsosolvedAnewtechniqueisintroducedonthepapertoincreasetheweldpenetration.Asforthismethod,anoutermagneticfieldisplacedintolaserbeamwelding.Ithastheadvantageoflowcostandfavorableoperation.Applicationofthismethodcanhelptoreducetheconsumingofe

9、xpensivelie.Thiswaysandmeanshasimportantpopularizingvalue.TheinfluenceofoutermagneticfieldontheweldandsomeabnormalphenomenaduringlaserbeamweldingarestudiedonthispaperAnewmethodtoan