[机械模具数控自动化专业毕业设计外文文献及翻译]【期刊】CO2激光熔透焊接时工件上及焊缝内光致等离子体体的特性-中文翻译

外文资料翻译 2 激光熔透焊接时工件上及焊缝内光致等离子体体的特性 2CO段爱琴，陈俐，巩水利 摘要 ： 在此论文中，用一个高速摄像机和一个光学放射监视器来探究 2CO激光熔透焊接不锈钢时光致等离子体的特性。 透过光致等离子体光学发散的结果显示其存在两个特有频段，它们分别是 100-500HZ 和 1500-3500HZ。与此同时，光致等离子体和熔池的不断变化的图像也显示了其存在两个不稳定的频率段。其中一个不稳定的频段显示出焊缝内光致等离子体的特性，它处于 167-500HZ 之间，另一个不稳定的频段则位于 1500-3500HZ 之间，这显然是由保护气体引起的。某些因素可能会导致焊缝等离子和保护气体等离子之间频率的差异，其中的一个原因就是焊缝内光致等离子体的压力会慢慢地增长。 关键词 ： 激光焊接， 光致等离子体 ，焊缝，频段 2CO0 序言 如今，激光焊接 已经广泛应用于许多领域，例如 航空航天零部件 的激光焊接 。 然而，由于特殊的应用环境它需要更高的焊接质量。尤其是，保证长焊缝或复杂的部件的焊接质量被证明是很难的，因为金属的激光焊接本身就是一个不稳定的过程。 全世界已经有许多关于焊接稳定性的研究。回顾前面的研究成果，就能看出大部分焊接质量的不稳定是由于不稳定的焊接过程引起的，尤其在 激光焊接中，主要的原因就是光致等离子导致焊接稳定性很难控制。 2CO在激光深熔焊接中， 光致等离子是 一种重要的物理现象。 因为焊缝和熔池难以直接观察，所以大部分关于激光焊接过程的研究都集中于能够间接地显示焊缝和熔池运动的光致等离子身上。例如，许多关于光致等离子的研究都通过它的光传播和声音传播来监测焊缝的缺陷。然而，光致等离子的物理性能还没有引起足够的重视。例如，焊缝中光致等离子的不稳定频段是否和被加工工件的相同，焊缝中的光致等离子有怎样的组成和运动等等。实际上，所有这些基本问题不是很清楚。本文介绍了用 高速摄像机和光学放射监视器对 激光焊2CO接中光致等离子的研究。 1材料及焊接工艺 在这个研究中， 实验材料是 304 不锈钢，厚度为 2 毫米 。激光焊接是利用4kW 快速轴流 Q 型 激光实现的光致等离子体和熔池的图像是通过带有 精2CO密光学滤波器的幻影 V4.1 高速相机拍摄到的。 激光是通过一个特别的激光监控系统计算获得的。在整个激光焊接加工过程中 氩被用来作为同轴保护气体。 2 结果和讨论 在 304 不锈钢 激光焊接过程中， 典型的频谱由 光致等离子体 显示在图2CO1 中。 图 1 波长 /nm 这表明，光谱成分的范围大多是 400-700 纳米氩 。而 较高强度的谱线波长都在 400-600 纳米范围内 。这些结果显示 波动范围从 400 纳米到 600 纳米的光学发射信号的波动特性可用来描述波动 光致等离子体。实验数据显示在这个变动范围的波长的 相对强度的发射光的波动具有周期性 ，并且，已有的研究结果也表明他在一个不稳定的周期中波动。 快速傅里叶变换 (FFr)技术是一种有用的分析信号频率的方法，因此在本文中被用来 识别焊接工艺的特征频率。 FFTCO2 激光焊接 304 不锈钢的光学发射频谱是图 2。 图 2 频率 /HZ 图 3 样本数据 图 4 频率 /Hz 结果表明，高频成分的 光致等离子体 相当复杂，并没有主导频率成分 。 然而，有两个特征频带存在，一个是 100-500 赫兹（范围 A）和另一个为 1500-3500 赫兹（范围 B）。红外线（ IR： 1564nm）的排放量从焊接工艺可以间接揭示辐射热 。 这种辐射主要来自 光致等离子体 和熔池 。 图 3 是在与图 2 同一进程的原始时间依赖曲线的红外光谱测量结果 。 此图显然反映了红外发射可分为变动部分和不变的组成部分 。 据悉，熔池热辐射的变化只与熔池的大小和和温度有关 。 这也已经充分证明，一个稳定的过程中，熔池规模和熔池温度几乎不变。因此， FFT 频谱的 100-6000 赫兹带通滤波器发射的红外线，主要是与 光致等离子体的 热辐射相关，如图 4 所示 。 图 2 和图 4 两个几乎有相同的频率分布 。 然而，它们的强度有很大不同 。因为范围 A 和范围 B 的 红外辐射强度几乎相同 。 可以得出这样的结论， A 和 B 在波动频率范围内分别为两种不同的过程 。 这一进程中相关范围 A 具有明显的热效应，但这范围 B 显示明显的辐射现象。 两种不同的光致等离子体是通过工件上方的带有狭窄的过滤器的高频摄像头观察， 其波动频率明显不同 。 图 5 显示了两种光致等离子体的几种典型图像 。 图 5 光致等离子体 图像 图 5a 同时显示了两个光致等离子体， C 区是氩气 等离子体形象 而 D 区是光致等离子体通过小孔后的图像，而在图 5b 中，只描述了氩气等离子体的图像。但是，在图 5c 中，氩气等离子体完全消失，只有通过小孔后的光致等离子体出现。 因此，可以认为，光致等离子体两个不同部分由锁孔和天然气分别屏蔽 。比较的结果，光发射的两个不同的频率范围 A 和 B 显然是造成这两种不同的水汽 /等离子体 。下面的问题是描述小孔内光致等离子体频谱特性的。 光致等离子不断变化的图像显示在图 6 中，一个典型