基于相位匹配控制的激光—電弧復(fù)合熱源焊接技術(shù)研究.pdf

1、激光-電弧復(fù)合焊接技術(shù)將激光與焊接電弧的能量耦合作用于同一個(gè)熔池，是一種集兩種焊接工藝優(yōu)點(diǎn)于一體的優(yōu)質(zhì)高效焊接成形工藝。大量研究表明，激光、電弧及材料三者相互作用是一個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)過程，尤其是普通復(fù)合熱源焊接過程中脈沖激光與電弧不能形成穩(wěn)定的相位匹配，這對(duì)實(shí)現(xiàn)激光與電弧間能量的柔性復(fù)合及研究兩者間的相互作用機(jī)制帶來困難。本文開發(fā)了一套復(fù)合熱源焊接相位匹配控制系統(tǒng)，并使用該系統(tǒng)對(duì)AZ61鎂合金進(jìn)行了基于相位匹配的焊接工藝研究。主要研究內(nèi)

2、容包括：
　?、呕诨魻杺鞲衅?、信號(hào)調(diào)理電路及NI-PCI6221數(shù)據(jù)采集卡構(gòu)建了數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)，對(duì)交流電弧波形進(jìn)行采集和分析。基于NI Labview和NI-DAQ9.30函數(shù)庫開發(fā)了一套應(yīng)用于脈沖激光-交流TIG電弧的復(fù)合焊接相位匹配控制系統(tǒng)，提出了加鎖觸發(fā)算法，實(shí)現(xiàn)了激光脈沖對(duì)電弧波形的精確穩(wěn)定跟隨，并開發(fā)了電焊機(jī)與激光器的首次測(cè)試模塊，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電焊機(jī)及激光器硬件系統(tǒng)特征參數(shù)的精確測(cè)定。
　?、剖褂妹}沖激光-交流TI

3、G相位匹配控制系統(tǒng)對(duì)AZ61鎂合金母材進(jìn)行焊接研究，拍攝了焊接過程電弧等離子體形態(tài)。發(fā)現(xiàn)當(dāng)激光脈沖作用于交流TIG電弧正半波波峰時(shí)焊縫的表面成形美觀，而當(dāng)激光脈沖作用于電弧負(fù)半波波谷時(shí)焊縫的表面成形較差。同時(shí)發(fā)現(xiàn)當(dāng)激光脈沖作用于交流TIG電弧正半波波峰時(shí)焊縫熔深較小，而當(dāng)激光脈沖作用于交流TIG電弧負(fù)半波波谷時(shí)焊縫熔深較大。
　?、菍?duì)不同匹配模式導(dǎo)致的成形進(jìn)行了研究，分析了不同匹配模式下成形差異的原因。通過電弧等離子體形態(tài)分析了熔

4、深變化的原因，認(rèn)為當(dāng)激光作用于交流電弧正負(fù)半波期間都可以對(duì)Ar等離子體起到吸引壓縮的作用，對(duì)Mg等離子體起到增強(qiáng)的作用，焊接接頭成形與熔深的顯著變化差異主要是由于激光對(duì)電弧正負(fù)半波壓縮程度的不同以及交流電弧負(fù)半波有效熱輸入的降低導(dǎo)致的。
　?、然贑++語言與MFC開發(fā)了一套激光脈沖散點(diǎn)分布控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)融合了原有控制系統(tǒng)的加鎖觸發(fā)等系列算法，提出一種新型控制方法，將原相位匹配控制系統(tǒng)的硬件觸發(fā)固有延時(shí)從毫秒級(jí)降低到亞毫秒級(jí)，同