Research on laser weld penetrationmonitoring

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文献翻译

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激光/电弧混合焊接管线钢焊缝的微观结构和性能与普通熔焊接方法相比,激光焊不仅可以获得深的焊缝,而且焊接变形小、焊接速度快。

近年来,激光/电弧混合焊接方法在工业应用领域发展越来越快。

在本文中,对六个C-Mn主管道钢经过自动Nd:YAG激光焊和Nd:YAG激光/ MAG混合焊两种焊接方法,从而改善焊件的微观组织结构和韧性。

激光/电弧混合焊接被证明是一种可以获得优良焊接质量的焊接方法,在商业上可用于管线钢的焊接。

此外,他还有可能完成周长较大的管线钢的焊接、减小焊比、提高焊接效率,减少焊接时间。

关键词:激光/电弧混合焊接、微观结构、针状铁素体引言目前的工业激光主要用于二氧化碳激光焊接和Nd:YAG激光焊接,只有Nd:YAG 激光焊接的激光波长为一个光学纤维的长度,可以用于圆形焊件德焊接。

但是,Nd:YAG激光焊接产生的热量比二氧化碳激光焊接产生的热量少,这使得单一的Nd:YAG激光焊接不易焊接厚度较大的焊件。

TWI将三个Nd:YAG激光器结合在一起,产生艺术功率高达8.9千瓦的一束激光束,使其通过一个直径1.0毫米的小孔,然后用于焊接。

激光/电弧混合焊接方法是在二十世纪其实年代首次提出来的一种焊接方法,它是一种运用电弧和激光的协同作用来融化母材形成熔池,从而完成焊接的一种焊接方法。

然而,随着混合激光焊接技术的发展,产生了越来越多的问题,近年来,由于高功率激光器在工业制造中的应用,出现了很多影响焊接质量和生产率的焊接参数。

目前的混合焊接过程组合包括同轴Nd:YAG激光/ TIG,Nd:YAG 和CO2激光/ MAG,激光/等离子体。

激光混合焊接结合了激光焊接的优点(较高的焊接速度、大的深宽比、小的焊接变形和热影响区)和电弧焊接的优点(可以填料、较大的尺寸公差、更好的机械性能)。

因此,混合过程是获得行业内广泛接受,目前用于汽车制造和造船。

为了满足当前的工作要求,通常将金属活性气体(MAG)焊接与8.9 kW Nd:YAG激光光束焊接相结合,从而完成焊接。

利用单光纤光镊实现不同折射率的微粒分选

利用单光纤光镊实现不同折射率的微粒分选

第 31 卷第 8 期2023 年 4 月Vol.31 No.8Apr. 2023光学精密工程Optics and Precision Engineering利用单光纤光镊实现不同折射率的微粒分选钟慧1,高丙坤1,党雨婷1,赵忖2*,姜春雷1*(1.东北石油大学电气信息工程学院,黑龙江大庆 163318;2.东北石油大学秦皇岛校区电气信息工程系,河北秦皇岛 066004)摘要:为解决在进行不同折射率的微粒分类时遇到的问题,本文提出了一种采用熔融法拉伸的抛物线型光纤探针,所得到的出射光场对于浸没在水溶液中的不同折射率的微粒具有不同的操作能力,可以达到微粒分类的目的。

我们将波长为980 nm的激光通入光纤探针中,操控光纤在液体中实现对二氧化硅(SiO2)、聚苯乙烯(PS)和酵母菌细胞三种不同折射率的微粒及细胞的捕获和传输,进而实现不同微粒的分类。

基本上实现了对三种微粒在1~10 μm范围内的操控和分类。

通过仿真验证了这种抛物线型光纤探针对三种微粒具有不同捕获能力,所得到的理论和实验结果保持一致。

使用该方法对微粒进行分类,可以简化实验装置,并且在无标签混合光纤传感器的开发和传染病检测或细胞分类等方面有广泛应用。

关键词:光纤光镊;折射率;细胞筛选;微粒分类中图分类号:Q631 文献标识码:A doi:10.37188/OPE.20233108.1115Particle sorting with different refractive indices using singlefiber optical tweezersZHONG Hui1,GAO Bingkun1,DANG Yuting1,ZHAO Cun2*,JIANG Chunlei1*(1.College of Electrical Information Engineering, Northeastern Petroleum University,Daqing 163318, China;2.Department of Electrical Information Engineering, Northeast Petroleum University,Qinhuangdao Campus, Qinhuangdao 066004, China)* Corresponding author, E-mail: jiangchunlei_nepu@;48724332@ Abstract: In order to solve the problems encountered in classifying particles with different refractive indi⁃ces, this paper proposes a parabolic fiber optic probe stretched by the fusion method; the resulting outgo⁃ing light field has different operating capabilities for particles with different refractive indices submerged in aqueous solutions, which can be used for particle classification. We couple a laser beam with a wavelength of 980 nm into the fiber optic probe and manipulate the fiber to achieve the capture and transport of parti⁃cles and cells with three different refractive indices in liquid:silicon dioxide (SiO2),polystyrene (PS),and yeast cells, and thus achieve the classification of different particles in the range of 1-10 μm. The differ⁃ent capture capabilities of this parabolic fiber optic probe for the three particles were simulated, and the ob⁃tained theoretical and experimental results were in agreement. The use of this method to classify particles 文章编号1004-924X(2023)08-1115-09收稿日期:2022-07-01;修订日期:2022-09-27.基金项目:黑龙江自然科学基金资助项目(No.LH2021F008)第 31 卷光学精密工程simplifies the experimental setup and has a wide range of potential applications in the development of label-free hybrid fiber optic sensors, infectious disease detection, and cell classification.Key words: fiber optic tweezers; refractive index; cell screening; particle classification1 引言微粒、活细胞和大分子的无触点和无创分选是多学科研究的一个主要目标,特别是在生物医学和化学分析方面[1]。

纳米管制作皮肤感应器 翻译 中英

纳米管制作皮肤感应器 翻译 中英

最后译文:纳米管弹性制作出皮肤般的感应器美国斯坦福大学的研究者发现了一种富有弹性且透明的导电性能非常好的薄膜,这种薄膜由极易感触的碳纳米管组成,可被作为电极材料用在轻微触压和拉伸方面的传感器上。

“这种装置也许有一天可以被用在被截肢者、受伤的士兵、烧伤方面接触和压迫的敏感性的恢复上,也可以被应用于机器人和触屏电脑方面”,这个小组如是说。

鲍哲南和他的同事们在他们的弹透薄膜的顶部和底部喷上一种碳纳米管的溶液形成平坦的硅板,覆盖之后,研究人员拉伸这个胶片,当胶片被放松后,纳米管很自然地形成波浪般的结构,这种结构作为电极可以精准的检测出作用在这个材料上的力量总数。

事实上,这种装配行为上很像一个电容器,用硅树脂层来存储电荷,像一个电池一样,当压力被作用到这个感应器上的时候,硅树脂层就收紧,并且不会改变它所储存的电荷总量。

这个电荷是被位于顶部和底部的硅树脂上的纳米碳管测量到的。

当这个复合膜被再次拉伸的时候,纳米管会自动理顺被拉伸的方向。

薄膜的导电性不会改变只要材料没有超出最初的拉伸量。

事实上,这种薄膜可以被拉伸到它原始长度的2.5倍,并且无论哪种方向不会使它受到损害的拉伸它都会重新回到原始的尺寸,甚至在多次被拉伸之后。

当被充分的拉伸后,它的导电性喂2200S/cm,能检测50KPA的压力,类似于一个“坚定的手指捏”的力度,研究者说。

“我们所制作的这个纳米管很可能是首次可被拉伸的,透明的,肤质般感应的,有或者没有碳的纳米管”小组成员之一Darren Lipomi.说。

这种薄膜也可在很多领域得到应用,包括移动设备的屏幕可以感应到一定范围的压力而不仅限于触摸;可拉伸和折叠的几乎不会毁坏的触屏感应器;太阳能电池的透明电极;可包裹而不会起皱的车辆或建筑物的曲面;机器人感应装置和人工智能系统。

其他应用程序“其他系统也可以从中受益—例如那种需要生物反馈的—举个例子,智能方向盘可以感应到,如果司机睡着了,”Lipomi补充说。

等离子体活化油促进皮肤伤口愈合的实验研究

等离子体活化油促进皮肤伤口愈合的实验研究

华中科技大学硕士学位论文摘要近年来,等离子体生物医学领域的迅速发展形成了等离子体直接治疗和等离子体间接治疗两条研究路线,等离子体直接治疗主要依托各种基于等离子体放电的治疗设备直接与生物体作用,间接作用则主要通过例如等离子体活化水等间接产物与生物体作用。

但等离子体活化水的寿命极其有限,能否利用等离子体生成一种长寿命、低成本、易使用、环境友好的等离子体活化物,是基于等离子体间接治疗研究方向亟待解决的关键问题。

利用等离子体射流处理橄榄油得到活化油,用化学试剂检测和物理光谱的方法对等离子体活化油的基础性质和成分组成进行定量和定性分析,并在等离子体活化油杀菌研究的基础上进行小鼠皮肤伤口愈合实验,进一步测量了等离子体活化油影响细胞周期蛋白(CD34)和血管内皮生长因子(VEGF)表达的过程,初步归纳活化油对促进小鼠皮肤伤口愈合的机制。

(1)等离子体活性油是第三代油基类药物,制作方法简单。

在大气压室温条件下,利用节能环保的低温等离子体射流工艺处理廉价的橄榄油。

射流表面放电能在等离子体和油面交界面上产生许多高能粒子和活性氧原子。

高能粒子对油脂脂肪酸中C = C双键的解离和活性氧原子的氧化作用是在等离子体活化油中产生H2O2活性粒子和羧酸的主要机制。

(2)通过对等离子体活化油理化性质的测量,等离子体活化油的过氧化值和酸值分别是传统臭氧油的7.5倍和1.57倍。

同时,等离子体活化油展现了优良的保存性能,与保质期小于1周的等离子体活化水不同,等离子体活化油可在室温下储存至少3个月,预计保质期可达1年。

(3)等离子体活化油不仅可以杀死伤口上的细菌,等离子体活化油中的羧酸可以导致细胞膜破裂,抑制必需的代谢反应,并使细胞内pH稳态失衡;过氧化物可以产生大量具有生物活性和细胞毒性的含氧粒子,强氧化性致使生物分子氧化失活。

经研究,羧酸和过氧化物还可以促进VEGF和CD34等生长因子的表达,因此,华中科技大学硕士学位论文经等离子体活化油处理的伤口愈合速度比对照组快28.5%。

激光电弧复合焊接技术讲解

激光电弧复合焊接技术讲解

激光电弧复合焊接技术Laser-Arc H y brid Weldin g Technolo gy北京航空制造工程研究所朱轶峰董春林[纲要 ]介绍了一种激光电弧复合焊接技术, 阐述了此技术的原理、设施、优势及其应用远景。

要点词 :激光电弧复合焊接设施应用远景[ABSTRACT ]A Iaser-arc 1y brid weIdin g tec1-noIo gy is introduced. Its p rinci p Ie , e g ui p ment , advanta g es and a pp Iication p ros p ect are described.Ke y words :Laser-arc h y brid weldin g E g ui p mentA pp lication p ros p ect激光作为高能束流热源吸引了愈来愈多工程技术人员的注意 , 从昨年的第七届阿亨国际焊接会议上可以看出 , 激光焊接已经成为国际焊接界的关注热门。

而激光电弧复合焊接作为此中的新兴技术惹起了工程界、公司界的宽泛重视 , 在欧美和日本先后有多家汽车制造厂和造船厂斥资投入这方面的研究 , 并有厂家率先进入了工程化应用阶段[1]。

1原理因为激光的能量密度很高(可高达 107W /cm 2 ,所以激光焊接的速度快 , 焊接深度深 , 热影响区小 , 可以进行精细焊接。

利用聚焦优秀的激光束可进行金属、塑料以及陶瓷的焊接 , 并已用于印刷、精细机械等行业。

采纳深熔焊接技术 (即穿孔焊接 , 大功率的激光束流一次焊接金属资料厚度可达20mm 以上 , 同时具有比较高的焊接速度 , 热影响区比较小。

因为激光束流比较渺小 , 所以焊接时对拼接接头的空隙要求比较高 (<0. 10mm , 熔池的搭桥能力 (Ga p Brid g in g AbiIi-t y比较差 , 同时因为工件表面的激烈反射影响了束流能量向工件的传达,高能激光束致使熔池金属的蒸发、汽化、电离 , 形成光致等离子体 , 严重影响了焊接过程的稳固性 , 所以焊接过程中激光的实质能量利用率极低。

TC4钛合金低真空20_kW_激光焊接特性研究

TC4钛合金低真空20_kW_激光焊接特性研究

Electric Welding Machine Vol.53 No.8Aug. 2023第 53 卷 第 8 期2023 年8 月TC4钛合金低真空20 kW 激光焊接特性研究邹吉鹏1, 黄瑞生1, 武鹏博1, 曹浩1, 苗绘1, 秦建2, 方乃文11.中国机械总院集团哈尔滨焊接研究所有限公司,黑龙江 哈尔滨 1500282.郑州机械研究所有限公司,河南 郑州 450001摘 要:为探究厚壁钛合金在不同环境压力下的激光焊接特性,采用低真空激光焊接技术对Ti6Al4V 合金进行非熔透焊接试验研究,分析了亚气氛环境压力对钛合金万瓦级激光焊接焊缝成形、焊接气孔、等离子体羽、熔池及匙孔的影响规律,并探讨亚气氛环境可以改善万瓦级激光焊接质量的可能原因。

研究结果表明:环境压力对焊缝熔深、熔池宽度及匙孔上表面开口直径的影响存在一个临界区间即104 Pa 数量级,达到临界区间后焊缝熔深会显著增加,熔池宽度、孔口直径显著减小。

造成这种现象的可能原因之一是等离子体羽的突变,亚气氛环境激光焊接等离子体羽被明显抑制,对激光束能量传输的干扰效应降低。

关键词:厚壁钛合金; 低真空激光焊; 焊接特性; 等离子体羽中图分类号:TG456.7 文献标识码:A 文章编号:1001-2303(2023)08-0028-08Study on Low Vacuum 20 kW Laser Welding Characteristics of TC4Titanium AlloyZOU Jipeng 1, HUANG Ruisheng 1, WU Pengbo 1, CAO Hao 1, MIAO Hui 1, QIN Jian 2, FANG Naiwen 11.Harbin Welding Institute Co., Ltd., Harbin 150028, China2.Zhengzhou Research Institute of Mechanical Engineering Co., Ltd., Zhengzhou 450001, ChinaAbstract: In order to explore the laser welding characteristics of thick-walled titanium alloy under different ambient pres ‐sures, the non-penetration welding test of Ti6Al4V alloy was carried out by low vacuum laser welding technology. The influ ‐ence of sub-atmosphere ambient pressure on the weld formation, welding porosity, plasma plume, molten pool and keyhole of laser welding of titanium alloy was analyzed, and the possible reasons why sub-atmosphere environment can improve the quality of laser welding of ten thousand watts were discussed. The results show that there is a critical range of 104 Pa for the influence of ambient pressure on weld penetration, weld pool width and keyhole upper surface opening diameter. After reaching the critical range, the weld penetration will increase significantly, and the weld pool width and orifice diameter will decrease significantly. One of the possible reasons for this phenomenon is the sudden change of plasma plume. The plasma plume of laser welding in sub-atmosphere environment is obviously suppressed, and the interference effect on laser beam en ‐ergy transmission is reduced.Keywords: thick-walled titanium alloy; low vacuum laser welding; welding characteristics; plasma plume引用格式:邹吉鹏,黄瑞生,武鹏博,等.TC4钛合金低真空20 kW 激光焊接特性研究[J ].电焊机,2023,53(8):28-35.Citation:ZOU Jipeng, HUANG Ruisheng, WU Pengbo, et al.Study on Low Vacuum 20 kW Laser Welding Characteristics of TC4 Titanium Alloy[J].Electric Welding Machine, 2023, 53(8): 28-35.收稿日期: 2023-07-02基金项目: 国家重点研发计划资助项目(2021YFB3401100);黑龙江省省重点研发计划指导类项目(GZ20210175);黑龙江省头雁行动计划-能源装备先进焊接技术创新团队资助(201910312);新型钎焊材料与技术国家重点实验室开放课题(SKLABFMT202005)作者简介: 邹吉鹏(1992—),男,硕士,工程师,主要从事激光焊接技术的科研工作。

等离子射频消融髓核成形术(人民医院)

等离子射频消融髓核成形术(人民医院)
美国杰西医疗实业有限公司
二、功能及原理-2
组织肽键被高能粒子 作用断裂分解过程
脊柱外科应用一、 等离子髓核消融术治疗颈腰椎间盘突出症
等离子消融髓核成形术 (Coblation Nucleoplasty)
1. 新近应用临床 2. 作用部位:髓核 3. 工作温度:刀头尖端0mm处最高仅70℃,刀头外1mm处45°C。 4. 作用机制:通过等离子对髓核的汽化,皱缩作用,实时降低间盘内
压力,有效解除突出髓核对椎间盘周围组织神经根、动脉、脊髓等 的压迫目的。以消除和缓解临床症状。有效解除对神经的压迫同时 保护纤维环。 5. 穿刺技术简单,同于椎间盘造影术 6. 应用范围:腰椎,颈椎间盘突出病例
一、髓核低温消融作用的研究
针对椎间盘源性疼痛的病理机理,利用等离子 的低温消融功能,采用经皮穿刺方法对髓核进 行消融减容,即刻解除椎间盘内增高的压力, 缓解至解除病人的压迫症状。
科,耳鼻喉科,神经外科)。 产品设计精巧,操作方便,维护简单。
产认证和市场
通过美国FDA,欧洲CE认证。 唯一获得SFDA认证为骨科(关节镜、脊柱),
耳鼻喉科等离子体手术设备。 全球市场占有率最高,美国60%医院拥有该设
备。 中国 800家骨科、耳鼻喉科用户。
1、设 备
新型骨科用 ATLAS 机型
等离子髓核减压术的优势2
由于只对盘内髓核进行消融,故不会造成粘连等手 术并发症。
工作温度低,正确操作可有效保护终板不受损伤, 避免终板炎等并发症。
手术时间短,一般30分钟即可完成。 术后恢复快。 等离子刀头北京市医保可报70%,在提供高水平的
治疗的同时有效降低患者负担。
等离子髓核消融术的效益分析
椎体肿瘤消融的优势
有效降低内压,避免骨水泥因内压过高而导 致的外泄。

X65钢管焊接工艺分析及质量控制

X65钢管焊接工艺分析及质量控制

Electric Welding Machine·100·第51卷 第3期2021年3月Electric Welding MachineVol.51 No.3Mar. 2021本文参考文献引用格式:孙强,段英新,苏衍福,等. X65钢管焊接工艺分析及质量控制[J]. 电焊机,2021,51(3):100-102.X65钢管焊接工艺分析及质量控制0 前言 X65钢管海洋工程应用极为广泛,管道焊接技术不断发展、更新,但气体保护焊及手工焊仍然有不可替代的地位。

在海洋服役环境中对X65钢管要求更为苛刻,严格保证焊接质量的同时还要具备一定抗腐蚀能力。

下面将介绍对于X65钢管,相同管径壁厚及焊接标准下,通过对E81T1-NI1M、E8018-C3 H4R 二种牌号焊材试件进行检测,分析其焊接性并提出焊接质量控制要点。

1 焊接方法及焊接材料的选择 本工艺采用宝钢生产X65级别钢管,其化学成分和力学性能的实测结果见表1、表2。

考虑到生产效率、焊缝质量和设备的应用实际情况等因素,故选择手工焊条和药芯焊丝对钢管分别进行焊接。

X65作为低碳钢应选用与母材相匹配的焊接材料,为形成具有良好低温韧性的返修焊接接头,选用低氢型焊条及药芯焊丝,扩散氢含量<5 mL/100 g。

本研究选取以下2种牌号焊材:E81T1-NI1M (AWS A5.29)、E8018-C3 H4R (AWS A5.5)。

焊材金属的化学成分见表1。

焊接前采用密封包装状态,便于焊工收稿日期:2020-10-09作者简介:孙 强(1985—),男,学士,工程师,主要从事焊接设备及工艺的研究。

E-mail:****************。

操作施焊。

2 焊接工艺试验 试验管尺寸为φ610 mm×厚20.6 mm,采用30°坡口,组对坡口如图1所示。

焊件组对避免出现错边,焊前使用砂轮打磨清理坡口边缘15 mm 范围内的铁锈等杂质,直至露出金属光泽。

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Research on laser weld penetration monitoringw ith laser induced plas ma signals*D uan A iqin,H u Lunji and W ang Yajun段爱琴,胡伦骥,王亚军**A bstract In t h is pap er,laser induce d p l as m a si gnals w ere anal y zed dur i ng keyhole w el d i ng t hrough t hree m et hod s.A ccording t o t he results,the relativit y bet w een op tical and acoustic si gnals of p las ma is sho w n when w elds are in full p enetrati on,or partial penetra tion an d non p enetration.K ey word s laser w e l d i ng,plas m a,opti ca l si gna,l acoustic signa l0 IntroductionIt is w ell known that laser i n duced p las m a is a so rt of co mm only i m portant physical pheno m ena acco m pan ied w it h K eyho le duri n g laser deep penetrati o n w elding.It plays an i m portan t role i n for m i n g ofK eyho le,ener gy and m aterials transfer during laser w e l d i n g.So it can be rea l ized that laser we l d penetration are diagnosed and con tro lled by plas m a signals[1-4].M easuring p las m a signals fr o m back ofw eld m ay be a m ost si m ple m ethod o f m on itori n g w e l d penetration i n ti m e.But i n m any cases,the m easure m ents can on l y be taken fro m w e l d face.The m ain princi p les of m onitori n g w e l d penetrati o n w ith plas m a signals are due to different m oving states o f plum e bet w een full penetrati o n and non penetration(or partial penetration).It is kno w n that laser induced plas m a co m es fro m ion ization o fm etal vapo rs and sh ieldi n g gas duri n g laserw e l d i n g.Plas m a has optica,l acoustic and char ged c haracteris tics,and has so m et h i n g w ith w elding para m eters,m aterial co m positi o ns,shielding gas and quality ofw e l d.By the spectr ograph ic ana lysis of plas m a,laser i n duced plas m a consisted ofm any d ifferent waveleng th.The br i g h t n ess o f spectru m is different for d ifferent m aterial co m positi o ns,shie l d i n g gas or o t h er w e l d i n g para m eters.The acoustic e m issi o ns are a co m p lex process,such as ther m al expansion,so li d ificati o n,vaporization,keyhole osc illation,p l a s m a particle ejection and gas flo w.The spectr um o f acoustic e m i s sion duri n g laser w elding can ex tend to MH z frequenc ies,but useful infor m ati o n can be obta i n ed fro m spectra recorded over a m uch s m a ller range (!100k H z).Th i s is particularly the tr ue under the con d itions of keyho le w elding w hen vaporization and p las m a for m ation are closely re lated to i n stabilities and m ass m o tion i n t h e m e lt surr ound i n g the keyhole.The frequency o f osc illations characterizing t h ese processes are typically! 10k H z,so acoustic spectra i n t h e range of100H z-20 MH z w ill be i n dicati v e o f keyho le stab ility and w elding cond iti o ns[3].1 Experi m ental apparat us and procedureI n th is paper,three m et h ods w ere used to study the p l u m e over m o lten pool f o r know i n g optic and acousti c characters of plas m a.M easuring re lative i n tensity o f p las m a signals(optic and acoustic si g na ls)by a spec i a l p las m a m easure m ent apparatus w as one of the m ethods.B e sides,h i g h speed ca m era had been used to study shapes o f p las m a,and at sa m e ti m e,optic e m issions o f plas m a w ere ana l y zed by spectrograph ic m easure m en.t Reducing laser* **Sponsored by De fence Fund.Duan A i q i n,H u L unji andW ang Y a j un,N ationa lK ey L abo rato ry o fH i gh D ensity Beam P ro cessi ng T echno logy,B eiji ng A eronauti ca lM anu f ac t ur i ng T echno l ogy R esearch Insti tute,Be iji ng,100024. E m a i:l hb104@ba m tr.i com (D uan A i q i n) D uan A i q i n and Hu Lun j,i D epart m ent ofM a teria l s Sc ience and Eng i neering,H uaz hong U n i versity o f Sc i ence and T echnology,W uhan,410073.po w er and changing focus positi o n conti n ually w ere used to produce d ifferent penetration w e l d s so that re lativ ity bet w een w elds penetrati o n and p las m a si g na ls can be stud ied .The experi m en tal setup is sho wn i n F i g .1.A 2k W fast ax ia l fl o w C O 2laser w as used to m ake buttw elds .T ri al m ateri a l w as sta i n l e ss steel 1C r18N i 9T ,i and its size w as 150mm ∀60mm ∀2mm.F ig .1 Sche m atic d iagra m of exper i m en t syste mA spec i a l plas m a m easuring apparatusw as used .The sa mp li n g frequenc ies w as 50kH z for one sensor .I n the experi m en,t Phanton V4h i g h speed ca m era w as used .Its speed w as 1000fra m es per second and reso luti o n w as 512∀512.2 M easure m ent and ana l y sis2.1 Optical and acoustic e m ission of plas m aThe i m ages can g ive m any infor m ati o n about p las m a .F i g .2sho w s the plas m a pictures of four kinds of m ateria ls i n l a ser keyho le w el d i n g .It is c lear thatm aterial co m posi ti o ns affect the shape and intensity o f p las m a seriousl y ,so m aterial m ust be considered w hen plas m a si g na ls w ere used .Fig .3sho w s a series o f i m ages of plas m a in laser keyho le w e l d i n g by high speed ca m era .Fro m the fi g ure ,it is clear that plas m a has v isible fluctuation and uncertain period icity .Optical si g na ls analysis de m onstrated th is characters a lso .F i g .4recorded a process of p las m a usi n g the special plas m a m easuring apparatus w hen laser po w er reducedconti n ua lly .F i g .4a sho w s t h e variati o n o f sa m pling position vs optical signal i n tensity ,and F i g .4b show s acousti c signal i n tensity at t h e sa m e positi o n .Fro m F i g .4,it is shown that the plas m a signals have v i s ible fluct u ation and uncerta i n shape at sa m e ti m e ,but a lso have so m e trends .Fig .2 Shap es of p las m a at differen t m ater i al co mpositionF ig .3 Shapes of p l as ma(A series of p las m a record ed by 1000fra m e per second )Thr ough above research,w e kno w that only the tran sient i n tensity of laser i n duced p las m a signals can t be used to sho w stability o f w elding and w e l d penetration .Bu t their trends have obv i o usly re lativity w it h w eld pene tration .So so m e data processing m ethods w ere used to study th is relativ ity .2.2 R elativity bet w een plas m a signals and w eld pen etrationI n this study ,so m e data pr ocessi n g m ethods w ere used to deal w it h t h e or i g i n al da ta .Through analysis o f m any sa m pli n g data ,such as average relative intensityF ig.4 M easured p las m a si gn als at a w el d whenpo w er reduced cont i nually processi n g,FFT processing and calculation of ener gy spectra,so m e resu lts cou ld be found.F irs,t t h ere w ere no spec ial frequent to be found both optica l and acoustic si g nals.N ex,t energy spectra and average relati v e intensity had si m ilar trends,but energy spectra had m ore fluctua s,t though optical and acoustic si g na ls had d iffer ent variety r u le fo r sa m e w e l d,they had sa m e trendsw hen w eld penetration w as var i e d.Fig.5sho w s the variati o n of optical signal intensity (acoustic signal i n tensity)at different positi o n of the w e l d after the data sho w n i n Fig.4w ere processed.Fro m Fig.5,it is clear that si g na ls can be d i v i d ed i n to four ran ges,and these range have obv iousl y relativ ity w ith w e l d penetrati o n.Table1sho w s all i n for m ation.Fro m F i g.5and Tab le1,so m e resu lts sho w fo llo w ing:First range(R1):I n th i s range,acoustic si g na ls in tensity are lo w er,average intensity is on ly166and the h i g hest is less than500,and fl u ctuati o ns are s m al.l Bu t optica l signals have the h i g hest i n tensity and s m all fluctua tions.In this range,the w e l d is full penetra ti o n and has good appearance of back.Tab l e1 Con trast between opt i cal and acoustic si gnals during d ifferen t w eld range R ange R1R2R3R4P ositi on1-218218-367367-441441-500 L aser powe r1300-950W950-716W716-600W0W e l d stateFull pene trati on;G ood appearance o f back o f we l dPartia l penetra tion;W eld w i dth i s reduceN on penetrati on W eldi ng stopA ve rage i ntensity ofop tica l s i gna ls12818306936A ve rage i ntensity ofacoustic si gna l s1666398030Second range(R2):In th i s range,acoustic si g na ls i n tensity i n crease suddenly and have i n tense fl u ctuati o ns, average i n tensity is639and i n so m e positi o n signals are higher than1700.A t the sa m e ti m e,optica l signals have very obv iousl y fl u ctuati o ns.R elative to parts of we l d are partial penetrati o n and w eld w i d th beco m e narro w.It can be consi d ered t h at keyho le is i n un stab ility.Third range(R3):In this range,a ll signals obv i o us ly reduce till very l o w leve.l Average i n tensity o f acousti c signals is80and optica l is69.This process w as in heat conduct w eldi n g.Fourth range(R4):w e l d i n g stop,all signals co m e fro m background.F ig.5 Variation of we l d position vs op tica l si gna l inten sityand acoustic si gna l inten sity3 D iscussi o nA ccor d i n g to above results,w e can diagnose and con tro lw eld penetrati o n as fo llo w s:Suppose that m aterial co m position and sh i e l d i n g gas are constan,t so w hen w e l d s are i n full penetrati o n|#S t|=|S t-S0|!#S0(1)|#I t|=|I t-I0|!#I0(2) W hen w elds are in partial penetration or non penetrati o n:|#S t|=|S t-S0|>#S0(3)|#I t|=|I t-I0|>#I0(4) W here,S t,I t:acoustic and optica l signals intensity at a position t;S0,I0:the i n itialization of acoustic and optical si g na ls intensity;#S0,#I0:the i n itialization o facoustic and optica l signal fl u ctuation.Though S0,I0,#S0,#I0are re lativ ity w ith w elding para m eter,for a w e l d i n g process,it can be defi n ed w hen m ateria l co m positi o n and w eld i n g para m eters are fi x ed. Therefo re,by t h e resu lts obta i n ed fro m above ana l y sis, deter m ined w e l d s penetration can be m onitored in ti m e.4 C oncl u sionsThe m a j o r conc l u si o ns obtained fro m this study are as fo ll o w s:(1)Laser induced plas m a si g na ls have c l o se re lativi ty w ith m ater i a l co m positi o ns and w eld i n g para m eters i nC O2laser w elding.(2)The acoustic signals i n tensity are d ifferent at full penetrati o n w elds,partial penetrati o n and non pene tration w elds.A t full penetrati o n w e l d,acoustic signals i n tensity are very lo w er,but obviousl y i n crease at partial penetrati o n.W hen m aterial and other w e l d i n g para m eters are unc hanged,w e l d penetrati o n are unchanged,only w eld po w er have littl e influence w ith acoustic signal i n ten sity.(3)The optical signal intensity have close relativ ity w ith w eld penetration.A t fu ll penetration w elds,the opti ca l signal intensity are stab le,w hile the optical signals are fluctuation at parti a l or non penetrati o n.(4)It is a available m ethod using both optical and a coustic signals for m on ito ri n g w eld penetration i n keyhole w elding.R eferences[1] Isam a M iya m oto.Spati a l and te m po ra l character istics o f l aseri nduced plas m a i n CO2laser w eldi ng.P ro ceedings LAM P 92,N agaoka,June,1992.[2] Luo H ong,H u Lunj,i H u X i yuan,e t a.l L ase r keyho le effec ton opti ca l and acoustic signa l s dur i ng l ase r w e l d i ng.Ch i na M echan i ca l Eng i neering,1998,9(11):84-86(i n Chinese) [3] D uley W W.L aser w eldi ng.N e w Y ork:John W il ey&SonsInc,1998.[4] Su Y andong.Spectrographic ana l y si s of laser i nduced plas m ai n process o f high powe r l ase r we l d i ng.China W eldi ng,1999,8(2):121-126。

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