模拟激光深熔焊接小孔内压力及其特性的检测方法

摘要

本发明公开了一种模拟激光深熔焊接小孔内压力及其特性的检测方法，属于一种激光焊接过程中焊接小孔内压力检测方法。该方法利用推导出的等离子体压力P与等离子体电子温度Te和等离子体电子密度ne的关系式，通过采集激光深熔焊接过程中焊接小孔内等离子体光信号计算出等离子体电子温度Te和等离子体电子密度ne，并由Te、ne计算出等离子体压力P。本发明利用透镜成像放大原理，将激光深熔焊接小孔放大，实现了焊接小孔内不同点的等离子体压力P的实时同步检测。主要适用于激光深熔焊接过程中焊接小孔内压力的获取；焊接小孔内压力在小孔深度和小孔径向的分布特性获取；随焊接过程的进行焊接小孔内压力随时间变化的特性获取。

主权项

一种模拟激光深熔焊接小孔内压力及其特性的检测方法，其特征是：(a)、检测装置的组成：所述检测装置包括透镜(7)、传导光纤(10)、固定该传导光纤(10)的光纤固定装置(8)、采集该传导光纤(10)传导出的光信号的光谱采集系统；所述光谱采集系统包括与传导光纤(10)输出端相连的光谱分析仪(11)，以及与该光谱分析仪(11)输出端相连的电脑(12)；待焊接的金属片(5)与至少一层GG17玻璃(4)固定在一起，激光沿金属片(5)的上表面扫描，激光焊接金属片(5)产生的等离子体辐射光从焊接小孔的一侧或两侧透过GG17玻璃(4)透射出来，由所述检测装置采集等离子体光信号；焊接时进行等离子体光信号实时检测，在此过程中，所述透镜(7)、传导光纤(10)固定端和激光束(1)的相对位置保持不变；(b)、检测方法：首先通过所述检测装置采集激光深熔焊接过程中焊接小孔内等离子体光信号，由光信号计算出等离子体电子温度Te和等离子体电子密度ne，然后由等离子体压力P与等离子体电子温度Te和等离子体电子密度ne的关系式得出小孔内等离子体压力P； p = [ 2 n e + n e 2 · g 0 2 g 1 ( 2 π m e kT e h 2 ) - 3 2 · exp ( E i kT e ) ] · kT e 其中，p为等离子体压力，单位为Pa；me为电子质量，其值为9.110×10‑31kg；h为Planck常数，其值为6.626×10‑34Js；Ei为中性原子的电离能；k为Boltzmann常数；Te为等离子体电子温度；g1是高能级统计权重；g0是低能级统计权重；ne为等离子体电子密度。