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TC4钛合金激光深熔焊等离子体羽流喷发过程研究
1
作者 杨立军 谢燕 +2 位作者 贾晨鹏 赵圣斌 黄一鸣 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期967-973,共7页
在激光深熔焊过程中,等离子体羽流的喷发过程作为等离子体振荡的关键阶段,与熔池小孔行为密切相关,而小孔的行为又决定着焊缝成形及焊接质量.由于等离子体喷发过程具有很强的随机性,通过检测该过程的热力学基础参数,可以更好地监测焊接... 在激光深熔焊过程中,等离子体羽流的喷发过程作为等离子体振荡的关键阶段,与熔池小孔行为密切相关,而小孔的行为又决定着焊缝成形及焊接质量.由于等离子体喷发过程具有很强的随机性,通过检测该过程的热力学基础参数,可以更好地监测焊接过程.本文利用无源双探针检测装置与高速摄像组成的多源光电信号同步检测系统,对钛合金在激光焊接过程中的等离子体羽流喷发行为进行分析.结果表明:等离子体喷发过程分为初期、中期和后期3个阶段;在喷发初期,激光功率在1200~1500W时,等离子体喷发速度最高超过100 m/s,最低小于10 m/s,随功率增加喷发速度分布范围呈减小趋势,概率最大的喷发速度也随之减小;在喷发中期,根据等离子体喷发经过双探针时间差之比的k值来衡量喷发过程中温度变化程度,发现两探针检测等离子体相同温度的时间差是初始阶段等离子体流经两探针时间差的3倍及以上;在喷发后期,两探针电信号波形到达极小值点时间差值的正负可用来判断等离子体喷发的剧烈程度,差值为负时等离子体喷发剧烈,反之等离子喷发较弱. 展开更多
关键词 激光焊接 钛合金 激光等离子体 等离子体喷发速度 小孔振荡
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基于发射光谱的激光填丝焊接过程监测研究
2
作者 冯英超 黄一鸣 +5 位作者 刘金平 贾晨鹏 陈鹏 武少杰 任绪凯 余焕伟 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1927-1935,共9页
针对ER316L不锈钢激光填丝焊过程中因送丝不稳定导致的焊缝质量问题,提出了基于光致等离子体发射光谱诊断的在线监测方法,构建了焊缝质量预测模型,对实现焊接过程自适应控制和激光焊接智能化有重要意义。为深入研究激光焊中激光与焊材... 针对ER316L不锈钢激光填丝焊过程中因送丝不稳定导致的焊缝质量问题,提出了基于光致等离子体发射光谱诊断的在线监测方法,构建了焊缝质量预测模型,对实现焊接过程自适应控制和激光焊接智能化有重要意义。为深入研究激光焊中激光与焊材的相互作用机制,进行了激光自熔焊、激光填丝焊试验,同步采集了光致等离子体的光谱信息,并与TIG焊工艺下的电弧光谱进行了对比分析。结果表明激光自熔焊时光谱由连续谱和强度较弱的FeⅠ636.44 nm、CrⅠ427.48 nm线谱组成;激光填丝焊时辐射光强显著增加,并产生大量CrⅠ谱线;电弧光谱包含大量的ArⅠ、ArⅡ谱线及少量的FeⅠ谱线。根据Boltzmann作图法和Stark展宽法,求得激光填丝焊时光致等离子体电子温度为5024.9 K,电子密度为2.375×10^(16)cm^(-3),满足局部热力学平衡状态。在此基础上,深入探究了激光焊接质量与光谱特征参量的内在联系。结果表明,谱线强度和电子温度与焊缝质量有很强的相关性。当成形良好时,CrⅠ谱线强度数值较高,FeⅠ谱线强度较低,电子温度在小范围内稳态波动;当产生偏丝缺陷时,CrⅠ谱线强度较低,而FeⅠ谱线强度较高,电子温度急剧变化。以平滑去噪处理后的CrⅠ529.83 nm谱线强度、FeⅠ636.44 nm谱线强度和电子温度为输入,构建单隐含层神经网络焊缝质量分类模型,识别成形良好和偏丝缺陷两种状态,测试10次的平均准确率为88%。采用t分布随机邻域嵌入算法对光谱数据进行维数约简,以得到的3维嵌入向量为输入特征,采用同样的神经网络结构进行焊缝质量模式识别,平均准确率为97%。结果表明,对光谱数据进行降维处理得到的特征包含了线谱和连续谱信息,比人为选取的特征线谱更能准确表征焊缝质量。 展开更多
关键词 激光填丝焊 光谱诊断 特征提取 机器学习 预测模型
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TC4钛合金激光深熔焊等离子体羽流热力学行为研究
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作者 贾晨鹏 黄一鸣 +3 位作者 赵圣斌 袁炯 张枫 杨立军 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第20期59-65,共7页
激光深熔焊过程中等离子体羽流的热力学行为与焊接过程稳定性及焊接质量息息相关。利用激光焊接等离子体光电信息同步检测系统测量了等离子体羽流热力学基本参数,并分析了其统计分布规律。结果表明:等离子体喷发速度主要分布在6~70 m/s... 激光深熔焊过程中等离子体羽流的热力学行为与焊接过程稳定性及焊接质量息息相关。利用激光焊接等离子体光电信息同步检测系统测量了等离子体羽流热力学基本参数,并分析了其统计分布规律。结果表明:等离子体喷发速度主要分布在6~70 m/s范围内;随着焊接热输入增加,概率最大的等离子体喷发速度减小,而喷发速度分布范围变化不明显;在等离子体喷发过程中,随着等离子体羽流上升,其温度不断下降,等离子体羽流温度的下降程度随着焊接热输入的增加呈现为减小的趋势;在喷发后期,两探针电信号开始回升的前后顺序与喷发后期等离子体喷发的剧烈程度紧密相关。 展开更多
关键词 激光技术 激光焊接 钛合金 激光等离子体 等离子体喷发速度 小孔振荡
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TC4钛合金激光焊接等离子体电信号熔透特征研究 被引量：2
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作者 李旺 杨立军 +2 位作者 黄一鸣 田云付 贾晨鹏 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第22期202-210,共9页
利用等离子体光电信号同步采集系统,对钛合金激光焊接熔透焊缝与未熔透焊缝在等离子体特征振荡频率上的差异展开了对比研究。结果表明:对于熔透焊缝与未熔透焊缝,等离子体电信号的特征振荡频率存在明显差异。相比熔透焊缝,在焊接初始阶... 利用等离子体光电信号同步采集系统,对钛合金激光焊接熔透焊缝与未熔透焊缝在等离子体特征振荡频率上的差异展开了对比研究。结果表明:对于熔透焊缝与未熔透焊缝,等离子体电信号的特征振荡频率存在明显差异。相比熔透焊缝,在焊接初始阶段,未熔透焊缝的等离子体电信号的特征振荡频率较高,并且特征振荡频率随热输入变化的速度也有明显差异。在相对稳定阶段,未熔透焊缝的等离子体电信号的特征振荡频率的波动范围较小,相对稳定,而此时熔透焊缝的等离子体电信号的特征振荡频率的波动范围较大,稳定性相对较差,特征振荡有明显的不确定性。 展开更多
关键词 激光技术 激光焊接 钛合金 等离子体 电信号 熔透状态
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