TC4钛合金激光深熔焊等离子体羽流喷发过程研究

摘要

在激光深熔焊过程中，等离子体羽流的喷发过程作为等离子体振荡的关键阶段，与熔池小孔行为密切相关，而小孔的行为又决定着焊缝成形及焊接质量.由于等离子体喷发过程具有很强的随机性，通过检测该过程的热力学基础参数，可以更好地监测焊接过程.本文利用无源双探针检测装置与高速摄像组成的多源光电信号同步检测系统，对钛合金在激光焊接过程中的等离子体羽流喷发行为进行分析.结果表明：等离子体喷发过程分为初期、中期和后期3个阶段；在喷发初期，激光功率在1 200～1 500 W时，等离子体喷发速度最高超过100 m/s，最低小于10 m/s，随功率增加喷发速度分布范围呈减小趋势，概率最大的喷发速度也随之减小；在喷发中期，根据等离子体喷发经过双探针时间差之比的k值来衡量喷发过程中温度变化程度，发现两探针检测等离子体相同温度的时间差是初始阶段等离子体流经两探针时间差的3倍及以上；在喷发后期，两探针电信号波形到达极小值点时间差值的正负可用来判断等离子体喷发的剧烈程度，差值为负时等离子体喷发剧烈，反之等离子喷发较弱.

关键词

激光焊接 / 钛合金 / 激光等离子体 / 等离子体喷发速度 / 小孔振荡