激光-电弧复合焊接等离子体特征与焊接质量相关性研究

摘要

本研究以高氮奥氏体不锈钢为研究对象，利用高速相机、光谱采集系统、汉诺威质量分析仪和热像仪等设备构建了激光-电弧复合焊接过程的等离子体形态、等离子体辐射光谱、焊接过程中的电信号和焊接温度场等多种信息的实时同步采集平台。研究了焊接方法、热源间距、电弧脉冲频率、焊接电流和激光脉冲作用时间变化对等离子体形态、等离子体发射光谱、等离子体电子温度和密度的影响规律。获得了激光-电弧复合焊接过程中的双导电通道电弧形态，并阐明其存在机理。获得了电子温度和密度与焊缝熔深的相关性。获得了等离子体发射光谱与焊缝元素的相关性。采用热像仪研究了焊接方法、热源间距、电弧脉冲频率、焊接电流和激光脉冲作用时间对焊接温度场的影响，并开发了Matlab程序实现二维温度场的三维转换。通过对焊接温度场的分析，建立了焊接温度场与高氮钢冷却模式的对应关系，为解决高氮钢存在焊接氮气孔提供参考依据，获得了焊接温度场与焊缝熔宽的关系。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 课题研究目的及意义

1.2 激光-电弧复合焊接的发展

1.3 激光与电弧复合耦合机理研究现状

1.4 论文主要研究内容

第二章 试验设备、试验材料、试验方法

2.1 试验设备

2.2 试验材料

2.3 试验方法

第三章 焊接等离子体的电弧形态及光谱信号

3.1 焊接等离子体的电弧形态

3.2 焊接等离子体的光谱信号

3.3 本章小结

第四章 等离子体特征与焊接质量的相关性

4.1 等离子体电子温度和电子密度的基础理论

4.2 焊接参数对等离子体特征的影响

4.3 等离子体特征和焊缝熔深的相关性

4.4 等离子体发射光谱与焊缝成分的相关性

4.5 本章小结

第五章 焊接温度场与焊接质量的相关性

5.1 焊接温度场的测量及校准

5.2 焊接温度场的Matlab转换与分析

5.3 焊接温度场与焊缝熔宽的相关性

5.4 焊接参数变化对焊缝温度场的影响

5.5 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果