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    广西11选5推荐: 基于激光诱导等离子体光谱的激光焊接优化方法及其装置.pdf

    摘要
    申请专利号:

    广西11选5大小走势图 www.fnjpv.tw CN201510376783.8

    申请日:

    2015.07.01

    公开号:

    CN106312310A

    公开日:

    2017.01.11

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):B23K 26/21申请日:20150701|||公开
    IPC分类号: B23K26/21(2014.01)I; B23K26/70(2014.01)I 主分类号: B23K26/21
    申请人: 湖南大学
    发明人: 宋立军; 刘星伯; 张屹; 陈根余; 史淑文
    地址: 410082 湖南省长沙市岳麓区岳麓山南路
    优先权:
    专利代理机构: 湖南兆弘专利事务所(普通合伙) 43008 代理人: 赵洪;姜芬
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201510376783.8

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2018.05.08|||2017.02.08|||2017.01.11

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明公开了一种基于激光诱导等离子体光谱的激光焊接优化方法及其装置,该方法包括初步设定N个焊接参数且任选其中一个焊接参数为变量焊接参数、调节该变量焊接参数的值并采集每个变量焊接参数下激光焊接过程中焊接工件的等离子体光谱信号、根据该等离子体光谱信号计算等离子体相对激发温度且由此得到不同变量焊接参数所对应的等离子体相对激发温度、选择最佳焊接质量所对应的变量焊接参数为优化后的结果,该方法具有操作简便、可快速确定合适的激光焊接参数并提高激光焊接质量的优点,本发明的激光焊接装置包括激光器、光谱收集聚焦探头、光谱仪、信号处理器等,具有灵活调节、可获得信号质量好的激光诱导等离子体光谱信号的优点。

    权利要求书

    1.一种基于激光诱导等离子体光谱的激光焊接参数的优化方法,其特征在于,包括以下
    步骤:
    S1、初步设定N个焊接参数,任选其中一个焊接参数作为变量焊接参数,另外N-1个焊
    接参数设置为定量焊接参数,N为2以上的自然数;
    S2、开始对焊接工件(1)进行激光焊接,在激光焊接过程中,调节步骤S1中变量焊接
    参数的值;采集每个变量焊接参数下,激光焊接过程中焊接工件(1)的等离子体光谱信号,
    并根据等离子体光谱信号计算等离子体相对激发温度;最终得到不同变量焊接参数所对应的
    等离子体相对激发温度;
    S3、根据等离子体相对激发温度与焊接质量之间的关联特性选择最佳焊接质量所对应的
    变量焊接参数,得到变量焊接参数的优化结果。
    2.根据权利要求1所述的基于激光诱导等离子体光谱的激光焊接优化方法,其特征在于,
    在步骤S2中,对采集的等离子体光谱信号进行去除非等离子体辐射的干扰。
    3.根据权利要求1所述的基于激光诱导等离子体光谱的激光焊接优化方法,其特征在于,
    在步骤S2中,等离子体相对激发温度的计算过程包括以下步骤:
    S2.1、利用包络线法去除等离子体光谱信号下方的连续光谱仅留下特征光谱;
    S2.2、将特征光谱进行求平均值处理,并将处理后的特征光谱进行归一化;
    S2.3、选取焊接工件(1)主要成分元素至少5个A级准确度相对强度超过106的激发状
    态波长,确认选取波长位置处光谱信号的相对强度IR;
    S2.4、根据下式计算等离子体相对激发温度TR,
    <mrow> <mi>lg</mi> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>I</mi> <mi>R</mi> </msub> <mi>&lambda;</mi> </mrow> <mrow> <msub> <mi>g</mi> <mi>m</mi> </msub> <msub> <mi>A</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mi>n</mi> </mrow> </msub> </mrow> </mfrac> <mo>=</mo> <mo>-</mo> <mfrac> <mrow> <mn>5040</mn> <msub> <mi>E</mi> <mi>m</mi> </msub> </mrow> <msub> <mi>T</mi> <mi>R</mi> </msub> </mfrac> <mo>+</mo> <mi>C</mi> </mrow>
    其中,Em为谱线的上能级激发电位,单位是cm-1;λ为谱线的波长,单位是nm,IR为
    光谱信号的相对强度;Amn为跃迁几率;gm为谱线的上能级统计权重,C为常数;gm、Amn、
    IR、Em的数值根据选取的波长通过原子跃迁数据查询所得。
    4.根据权利要求3所述的基于激光诱导等离子体光谱的激光焊接优化方法,其特征在于,
    步骤S2.2中,求平均值处理的步骤包括:对采集单位时间内采集到的光谱信号求平均值,得
    到该时间段各波长光谱信号数据的平均值;
    数据归一化处理的步骤包括:根据平均值最大对应的波长和平均值最小对应的波长选取
    光谱信号强度的最大值和最小值,进行归一化处理得到光谱相对强度IR,光谱相对强度IR计算
    公式如下:
    <mrow> <msub> <mi>I</mi> <mi>R</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>I</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>I</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mi>i</mi> <mi>n</mi> </mrow> </msub> </mrow> <mrow> <msub> <mi>I</mi> <mi>max</mi> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>I</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mi>i</mi> <mi>n</mi> </mrow> </msub> </mrow> </mfrac> </mrow>
    其中,Ii为原始记录光谱强度,Imin为光谱强度最小值,Imax为光谱强度最大值。
    5.根据权利要求1至4任意一项所述的基于激光诱导等离子体光谱的激光焊接优化方
    法,其特征在于,在步骤S3中,根据等离子体激发温度与焊接质量的关系,绘制等离子体相
    对激发温度随所述变量焊接参数变化的趋势图,选取趋势图中波谷处对应的变量焊接参数为
    该变量焊接参数的优化值。
    6.根据权利要求1至4任意一项所述的基于激光诱导等离子体光谱的激光焊接优化方
    法,其特征在于,在步骤S2中,所述变量焊接参数由小至大或由大到小逐步调节。
    7.根据权利要求1至4任意一项所述的基于激光诱导等离子体光谱的激光焊接优化方
    法,其特征在于,所述焊接参数包括焊接功率、焊接速度和离焦量。
    8.根据权利要求1至4任意一项所述的基于激光诱导等离子体光谱的激光焊接优化方
    法,其特征在于,还包括步骤S4:对步骤S3中优化后所述变量焊接参数进行循环优化,步
    骤为:
    S4.1、以步骤S3中优化后的变量焊接参数为定量,以未优化的定量焊接参数中的任一个
    参数为新的变量焊接参数;
    S4.2、执行步骤S2和S3,得到优化后的新的变量焊接参数。
    9.一种激光焊接装置,其特征在于,包括工作台、激光器(2)、聚焦探头(3)、光谱仪
    (4)以及信号处理器(5),所述工作台用于放置焊接工件(1),所述聚焦探头(3)用于聚
    焦和采集激光焊接过程中焊接工件(1)的等离子体光谱信号,所述光谱仪(4)用于计算等
    离子体光谱信号的光谱强度,所述信号处理器(5)用于对等离子体光谱信号进行预处理并根
    据光谱信号计算输出等离子体相对激发温度。
    10.根据权利要求7所述的基于激光诱导等离子体光谱的激光焊接优化方法,其特征在
    于,所述激光器(2)和聚焦探头(3)均设于所述焊接工件(1)的上方,且所述聚焦探头(3)
    可与激光器(2)同步移动。

    关 键 词:
    基于 激光 诱导 等离子体 光谱 焊接 优化 方法 及其 装置
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