側(cè)吹氣體對(duì)光致等離子體結(jié)構(gòu)和屏蔽效應(yīng)的影響.pdf

1、在高功率CO2激光焊接中,激光光致等離子體一個(gè)不可避免的重要物理現(xiàn)象。等離子體的出現(xiàn)會(huì)極大地影響激光和材料之間的能量傳輸,導(dǎo)致焊接過(guò)程不穩(wěn)定,降低激光能量效率等,引起焊接質(zhì)量下降。其機(jī)理包括熱傳效應(yīng)、散射效應(yīng)、反沖力效應(yīng)、折射效應(yīng)、吸收效應(yīng)等,其中吸收效應(yīng)和折射效應(yīng)影響較為顯著。為了抑制等離子體對(duì)焊接的負(fù)面影響,一種廣泛使用而且簡(jiǎn)單有效的方法就是加入側(cè)吹保護(hù)氣體。
　　溫度是描述等離子體狀態(tài)的重要參量。目前有光譜法、激光探針等多種

2、方法,都只能測(cè)定局部點(diǎn)的溫度。測(cè)量等離子體三維溫度的方法和研究卻很少,其中絕大部分都是在假設(shè)等離子體是柱對(duì)稱的條件下采用阿貝爾逆變換來(lái)進(jìn)行計(jì)算。實(shí)際的等離子體都存在不同程度的不對(duì)稱性,有時(shí)候會(huì)因?yàn)閮A角、劇烈的不穩(wěn)定性而嚴(yán)重偏離柱對(duì)稱。
　　目前,針對(duì)高功率激光焊接,有很多研究者利用光譜法、高速攝影燈手段研究了等離子體的折射效應(yīng)和吸收作用。
　　本文提供了一種創(chuàng)新的方法,能夠通過(guò)三維重建的方法獲得等離子體的三維溫度場(chǎng)分布。在實(shí)

3、驗(yàn)中,側(cè)吹氣體的角度、高度保持不變,使用純He氣體,僅改變側(cè)吹氣體的流量。在焊接等離子體所在位置的正面、側(cè)面、斜上方三個(gè)方位架設(shè)了兩組共6個(gè)CCD相機(jī)。兩組相機(jī)分別配有670nm和587nm的濾光片。兩組相機(jī)嚴(yán)格同步拍攝,可以分別得到等離子體的兩種波長(zhǎng)的譜線在三個(gè)方向上的二維投影。采用基于中心投影模型的代數(shù)迭代法可以重建出等離子體譜線強(qiáng)度在三維空間的分布,利用相對(duì)譜強(qiáng)度法可以計(jì)算等離子體溫度和電子密度的三維分布。最后,在三維重建結(jié)果的基