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CO_2激光焊接光致等离子体信号的实验研究

作　者: 董佳奇
导　师: 王春明
学　校: 华中科技大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 激光焊接正交实验等离子体混沌分析
分类号: TG456.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 166次
引　用: 3次
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内容摘要

激光焊接过程中产生的等离子体与激光焊接质量有着密切的联系,如何有效控制等离子体,保证焊接质量,是激光深熔焊接的主要研究方向之一。本文采用大功率CO₂激光焊接,通过正交实验、光谱分析、蓝紫光、红外光及等离子体声音混沌时间序列分析,对激光焊接等离子体进行了深入的研究。根据激光焊接过程等离子体信号的特点,基于Labview平台设计了监测系统。选择正交实验,研究影响激光焊接等离子体的三个主要因素。结果表明:CO₂激光焊接A3钢的情况下,焊接工艺对等离子体影响的顺序分别是:焊接功率>焊接速度>侧吹气流量。采用CO₂激光焊接系统,对Ti合金（BT20）、304不锈钢和A3钢进行焊接和光谱采集,并分析了等离子体光谱分布的特征。结果表明,焊接材料是影响激光深熔焊接过程中光谱分布的主要因素,A3钢在CO₂激光深熔焊接过程中光致等离子体的光谱强度主要集中在300nm-450nm的紫外段。根据正交实验和光谱分析实验的结果,设计了光信号分析的焊接工艺,测得不同参数下等离子体蓝紫光和红外光信号。分析研究表明,蓝紫光和红外光信号随着焊接功率增大而线性增大,随着焊接速度的增大而减小,侧吹气流量对两信号的影响均存在阀值。对蓝紫光和红外光信号进行了回归分析,得到了较好的回归参数方程,检验结果表明,回归模型检验结果相对误差在5%左右,误差范围小。通过计算最大Lyapunov指数,对不同焊接工艺下的声音信号进行混沌分析。结果表明,等离子体声音信号最大Lyapunov指数处于[0,1]之间,数据有较强的拟周期性,可以进行有限步的预测;最大Lyapunov指数越大,激光焊接等离子体声音信号的曲线复杂度越大,焊接质量较差,与此相反,最大Lyapunov指数越小,激光焊接等离子体声音信号的曲线复杂度越小,焊接质量较好。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-15
  1.1 课题研究的背景和意义  8-9
  1.2 激光焊接等离子体的国内外研究现状  9-11
  1.3 课题研究的指导思想和方法  11-14
  1.4 课题研究的目标和内容  14-15
2 激光焊接过程实时监测系统软件部分  15-25
  2.1 图形化编程软件平台Labview  15-23
  2.2 监测系统测试  23-24
  2.3 本章小结  24-25
3 激光焊接等离子体光谱分析  25-34
  3.1 引言  25
  3.2 实验材料和焊接工艺  25-26
  3.3 焊接材料的光谱分析  26-31
  3.4 光谱对比  31-33
  3.5 本章小结  33-34
4 激光焊接工艺参数对等离子体影响因素强弱判定  34-38
  4.1 正交试验设计与正交表  34
  4.2 激光焊接等离子体影响因素正交析因实验设计  34-35
  4.3 激光焊接等离子体影响因素正交析因实验分析  35-36
  4.4 本章小结  36-38
5 激光焊接光信号分析  38-52
  5.1 引言  38
  5.2 激光焊接等离子体紫外信号分析  38-43
  5.3 激光焊接红外信号分析  43-47
  5.4 激光焊接光信号的回归分析  47-50
  5.5 本章小结  50-52
6 激光焊接等离子体声信号分析  52-59
  6.1 引言  52
  6.2 混沌分析  52-53
  6.3 激光焊接等离子体声音信号的混沌分析  53-58
  6.4 本章小结  58-59
7 总结和展望  59-61
致谢  61-62
参考文献  62-64

CO_2激光焊接光致等离子体信号的实验研究

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