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基于多信息融合的激光—脉冲MAG复合电弧诊断

作　者: 杨鑫鑫
导　师: 李桓
学　校: 天津大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 激光脉冲MAG 复合焊光谱高速摄像同步
分类号: TG456.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 53次
引　用: 2次
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内容摘要

随着科技的发展,20世纪出现了先进的激光焊接加工方法。虽然激光焊接的优点很多,但是也存在一些缺点,如工件装备要求严格、焊接效率差等,这些缺点限制了它的大规模工业应用。为弥补这些缺点和不足,继而开发出的激光-电弧复合焊接系统弥补了以上的不足,并取得了良好的效果。本文在系统地分析了国内外激光-电弧复合焊接技术的研究状况的基础上,发现国内极少对激光-电弧复合电弧进行研究。本文采用同步电流、电压、高速摄像及光谱信息的采集方法,系统地研究了未复合脉冲MAG电弧和激光复合电弧的物理过程,并对激光加入前后电弧的变化作了对比。通过分析复合前后电弧的变化,揭示了激光对MAG电弧的影响机理和作用规律,为进一步合理、有效地利用激光进行激光-脉冲MAG复合焊接奠定基础。本文分别采用脉冲MAG电弧,激光-MAG旁轴复合电弧的两种电弧进行焊接试验。在焊接空间内建立坐标轴,然后分别对电弧范围内特定的坐标点进行焊接数据采集。试验结果表明,(1)不同的电流电压状态对应的高速摄像图片以及光谱辐射强度有明显不同。试验采集到了复合焊接条件下,电弧各种状态的高速摄像图像和光谱信息;(2)通过对高速摄像图像的研究发现,激光复合后电弧的形貌发生了明显的变化。复合以后的电弧较之于未复合的电弧变“扁”、变“宽”;(3)通过对光谱数据的分析发现,复合电弧的能量中心与未复合电弧的能量中心相比发生变化。未复合电弧的能量集中于焊丝端部附近,而复合焊电弧能量集中于工件表面。未复合电弧能量集中在焊丝端部,有利于加热焊丝;复合电弧能量集中于工件表面,有利于加热母材。母材接受的能量增大有利于焊缝熔深的加大,这也可在一定程度上解释激光-脉冲MAG复合焊能量利用率高,焊缝质量好的特点。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-20
  1.1 激光-电弧的复合焊  7-13
    1.1.1 激光焊的特点及研究现状  7-8
    1.1.2 激光-电弧复合焊原理及特点  8-9
    1.1.3 激光与电弧的复合形式  9-12
    1.1.4 激光电弧复合焊研究现状及应用  12-13
  1.2 焊接电弧等离子体的光谱诊断  13-16
    1.2.1 光谱信息的特点  13-14
    1.2.2 光谱诊断方法在研究电弧中的应用  14-15
    1.2.3 焊接电弧等离子体光谱诊断研究现状  15-16
  1.3 高速摄像采集  16-18
    1.3.1 高速摄像采集研究现状  16-17
    1.3.2 高速摄像拍摄方法分类  17-18
  1.4 本文的研究内容  18-20
第二章复合焊接系统及同步采集装置  20-28
  2.1 复合焊接系统的构成  20-21
  2.2 同步采集系统的构成  21-27
    2.2.1 硬件的构成  22-25
    2.2.2 软件的构成  25-27
  2.3 本章小结  27-28
第三章试验方案设计及数据分析  28-56
  3.1 试验方案设计  28-30
  3.2 试验数据处理  30-56
    3.2.1 电弧光谱的频域分析  30-34
    3.2.2 对(0,2)点的分析  34-39
    3.2.3 X 轴光谱辐射及高速摄像比较  39-43
    3.2.4 Y=2 mm 轴线光谱辐射强度比较  43-45
    3.2.5 Y=4 mm 轴线光谱辐射强度比较  45-47
    3.2.6 Y 轴光谱辐射强度比较  47-49
    3.2.7 X=3.8 mm 轴线光谱辐射强度比较  49-51
    3.2.8 X=6.8 mm 轴线光谱辐射强度比较  51-53
    3.2.9 平面范围内比较  53-56
第四章论文总结  56-57
参考文献  57-61
发表论文和参加科研情况说明  61-62
致谢  62

基于多信息融合的激光—脉冲MAG复合电弧诊断

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