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《西北工业大学》 2002年
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激光焊接等离子体高速摄影图象处理及其特性研究

王义敏  
【摘要】: 在大功率激光焊接中,被焊材料受到高能激光束的作用,在几毫秒的时间内就会发生熔化、气化,并与保护气体一起发生电离,在熔池上方迅速形成等离子体云。等离子体云对入射激光有吸收、反射、散射等负面效应;由于等离子体云是折射率比真空还小的光疏物质,当激光穿过等离子体云后,激光束将变得发散,降低激光束的聚焦性。可见,激光焊接过程中产生的等离子体对激光焊接过程、焊接质量以及对激光能量的利用率有非常大的影响,是一个不可忽视的现象。 本研究运用数字图像处理技术,对单方向拍摄的激光焊接等离子体的高速摄影照片进行了处理。等离子体图象由外向里依次为三个区:外缘区、平滑区和核心区;对图象中的灰度分布进行了讨论,建立了图象的等灰度线图、灰度分布立体图、灰度直方图;图象平面的灰度呈现出类高斯分布的特征;等离子体对激光束的折射率呈统计有序性;可以利用激光焊接熔池的温度间接确定等离子体的温度;激光焊接等离子体可以模化为n层、不同厚度、不同折射率层的夹心空间几何体。对两种理想的等离子体模型(三同心球体和变焦距椭球体)进行了分析,建立了不同剖面的密度分布层析图,给出了激光束穿越球形等离子体时由于折射引起的对光轴的偏移距离的公式。
【学位授予单位】:西北工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TG456.7

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