[发明专利]激光焊小孔等离子体电特性检测方法

说明书

本发明公开激光焊小孔等离子体电特性检测方法，利用由上盖和下盖组成的检测装置，并在其中设置探测机构、进水嘴、进气嘴、出水嘴、出气嘴和连接管，在检测装置的底表面设置绝缘层，用于和工件、焊缝绝缘。在激光焊接焊缝过程中使用电特性检测装置，通过变阻器、放大器和采集卡与电脑相连，直接采集激光焊小孔等离子体的电特性信号。本发明的技术方案稳定性更强，检测范围更大，检测时间更长，对于激光焊过程中小孔的形成和演变，激光焊接质量的在线检测有重要的实际意义。

本发明申请是母案申请“激光焊小孔等离子体电特性检测装置及方法”的分案申请，母案申请的申请号为2015106642389，申请日为2015年10月14日。

技术领域

本发明属于激光加工技术，更加具体的说，具体涉及一种检测激光焊接过程中包含小孔内等离子及工件上方等离子体羽的电特性的检测装置及方法，本发明所述小孔等离子体的含义是指在深熔焊条件下小孔内等离子及由小孔内喷发出的等离子体。

背景技术

在激光焊接过程中，高能激光束与工件及保护气体相互作用，产生等离子体，亦称激光等离子体。激光焊可以分为热导焊和深熔焊两种模式，具体的说，激光深熔焊过程中产生的等离子体包含小孔内的等离子体和工件上方的等离子体羽，可以统称之为等离子体。焊接过程中产生的等离子体对焊接过程的稳定与否和焊接质量差异有着重要的影响。所以对激光等离子体的研究有重要的实际意义。

从辩证的角度来讲，激光等离子体是我们探测激光焊接过程的桥梁。一方面，激光等离子体中包含了关于焊接过程的重要信息，例如光、电及声信号，国内外有较多的研究,通过对等离子中信息的研究可以获取关于焊接过程的基本信息；另一方面，等离子体对工件的焊接质量有重要的影响，具体表现在工件上方的等离子体羽对激光束的散射及吸收作用，使得激光到达工件表面的能量密度减少，进而影响焊接质量。由于本发明只是涉及激光等离子体电信号的检测，故在此只说明关于激光等离子体电信号探测的现有技术。在一般稳态等离子体的电信号检测方面，以Langmuir探针最为广泛，这是一种有源探针，但是并不适用于激光焊接过程中产生的具有一定波动性的等离子电特性的检测。另外，关于无源电探针检测激光等离子体电特性的现有技术有，激光等离子体的无源电检测装置及方法(专利号201310513676.6)及检测激光等离子体的光电探针及其使用方法(专利号201110360537.5)已获得相关专利授权。值得注意的是，在激光深熔焊模式下，小孔内充满了等离子体，在蒸汽压力，熔池静压力及表面张力相互平衡的状态下，小孔维持张开，焊接过程稳定。所以，要对激光焊接质量进行监控，有必要对小孔内的等离子体特性进行检测。但是，现今无论是利用光电探针还是Langmuir探针或是无源电探针检测等离子的方法只局限在工件上方的等离子体羽，并没有一种检测激光深熔焊模式下的小孔内等离子体特性的装置及方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术在检测激光深熔焊模式下小孔内等离子电特性的局限性，提出一种包含小孔内等离子体及小孔中喷发出的等离子体的电源模型，并在此基础之上发明了一种可以对小孔等离子体电特性进行检测的装置及方法，实现了对激光深熔焊模式下小孔等离子体电特性的检测。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：

激光焊小孔等离子体电特性检测装置，包括电信号检测装置、第一连接导线、第二连接导线、变阻器、放大电路、数据采集卡和计算机，其中：

电信号检测装置通过第二连接导线与变阻器相连；第一连接导线的一端与变阻器相连，另一端与工件相连；变阻器与放大电路相连，放大电路与数据采集卡相连，数据采集卡与计算机相连，激光束与工件及保护气体相互作用，形成等离子体，等离子体中的电流信号经电信号检测装置和工件的连接导线引出，流经外接负载电阻(即变阻器)，由放大电路和数据采集卡采集负载电阻两端的电压信号，通过电压和电阻即可得出等离子中的电流信号，最终电压信号和电流信号进入计算机进行存储；