激光-TIG電弧復(fù)合焊接熱源的光譜診斷.pdf

1、本課題以鋁合金為工件極，將激光與氬氣保護(hù)下TIG電弧復(fù)合熱源為研究對(duì)象，借助于先進(jìn)的光譜測試設(shè)備，以電子密度診斷為研究的切入點(diǎn)，探究激光與電弧相互復(fù)合時(shí)電弧空間狀態(tài)參數(shù)的變化與特征。以此，揭示復(fù)合焊接物理參數(shù)的變化與其物理本質(zhì)的聯(lián)系，并發(fā)現(xiàn)其相互作用的微觀機(jī)理，從而能夠指導(dǎo)激光-TIG電弧復(fù)合焊接工藝。
　　 根據(jù)光譜分析原理，對(duì)激光作用工件產(chǎn)生的金屬等離子體和保護(hù)氣體氬電弧等離子體的電子密度、重粒子溫度在時(shí)間、空間狀態(tài)特征參量

2、方面進(jìn)行了對(duì)比和分析，實(shí)現(xiàn)了對(duì)激光-TIG電弧復(fù)合焊接熱源等離子體特征的定量表達(dá)。
　　 通過光譜分析法，對(duì)激光輔助引燃TIG電弧的機(jī)理進(jìn)行了研究。對(duì)激光輔助引弧的各個(gè)階段電子密度隨時(shí)間變化的經(jīng)歷進(jìn)行了觀測，以及不同元素對(duì)電子貢獻(xiàn)的參與程度。指出了在引弧初期以金屬成分為主的等離子體迅速向保護(hù)氣體氬等離子體為主導(dǎo)的電弧熱電離的轉(zhuǎn)變過程。
　　 對(duì)脈沖激光與TIG電弧復(fù)合過程的光譜特征進(jìn)行了研究。實(shí)現(xiàn)了對(duì)脈沖激光與工件作用后

3、具有較長時(shí)間歷程電子漲落過程的定量表達(dá)，并由此證實(shí)金屬等離子體的時(shí)間特征以及與保護(hù)氣體氬等離子體之間在電弧空間的弱相關(guān)性。
　　 通過研究連續(xù)激光與不同輸出方式電弧復(fù)合過程中，金屬等離子體電子密度的變化規(guī)律，從微觀上描述了形成穩(wěn)定會(huì)屬等離子體的物理過程。論文對(duì)直流、方波交流和直流脈沖等不同TIG電弧與激光復(fù)合進(jìn)行了觀測，指出了直流脈沖基值時(shí)段金屬等離子體電子密度的上升是兩種熱源復(fù)合的一種優(yōu)化狀態(tài)，在應(yīng)用意義上是激光-TIG電弧熱

4、源深熔焊接方式的表征。
　　 研究結(jié)果表明，由激光激發(fā)的金屬等離子體與保護(hù)氣體電弧等離子體具有不同的物理屬性。兩種等離子體雖然沒有構(gòu)成熱力學(xué)意義上的“復(fù)合”，但金屬等離子體有助于氣體的電離；而電弧的參與有利于對(duì)金屬等離子體電子密度的“稀釋”由此提高了金屬材料對(duì)激光能量的吸收率。
　　 激光-TIG電弧復(fù)合的這兩個(gè)特征在本文的工作中得到了定量的解釋和實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)表明，在激光-TIG電弧復(fù)合過程中，能有效、穩(wěn)定地形成深熔