基于铝合金激光深熔焊接小孔内等离子体直接光谱观测的小孔效应研究

铝合金具有十分优良的物理和机械力学性能，且重量轻，广泛地应用于各行各业，特别是交通运输行业。但是，采用常规TIG和MIG方法焊接铝合金时，容易产生气孔、焊接裂纹以及因铝合金中低温合金元素在焊接过程中的烧蚀而导致焊接接头强度降低、焊接变形大等问题，制约了其在工业中的应用的推广。本项目针对铝合金焊接中存在的问题，采用特殊设计的实验装置和双层复合工件（一半为铝合金，另一半为透明的GG17玻璃），通过高速摄影的方法，实现从工件上部和透过透明GG17玻璃从侧面同时直接观测激光深熔焊接铝合金时的小孔和熔池形状；基于实验观测的三维弯曲小孔和熔池形状，建立深熔焊接的传热传质和小孔孔壁多次反射吸收、孔内等离子体反韧致吸收数学模型，系统研究激光深熔焊接机理；通过直接观测激光深熔焊接铝合金时小孔内等离子体的辐射光谱的方法研究铝合金中合金元素在激光深熔焊接过程中的烧蚀损失，进而提出控制和保证焊缝强度的措施。