[发明专利]模拟厚板窄间隙激光填丝焊接并实时监测的装置及方法

摘要

模拟厚板窄间隙激光填丝焊接并实时监测的装置及方法，该装置和方法可模拟窄间隙激光填丝焊接过程，在焊接前进行试验并实时监测焊接过程，了解焊接过程特征及稳定性，优化焊接工艺。且该装置结构简单，方法操作方便，适合于在实验室、工程实际中大量应用。所述装置包括焊接模拟部、实时监测部和数据处理部，焊接模拟部包括装配夹紧的金属试板和GG17玻璃试板；用于进行激光填丝焊的激光束、窄间隙送气管、窄间隙专用送丝枪和焊丝；两块试板接触处开设有窄间隙坡口；实时监测部包括布置在GG17玻璃试板一侧正对焊接区域的高速摄像机、光纤探头和激光辅助光源，光纤探头与光谱仪连接；光谱仪和高速摄像机的输出端与数据处理部的输入端口连接。

主权项

1.一种模拟厚板窄间隙激光填丝焊接并实时监测的方法，其步骤如下：S1、准备焊接模拟件，包括金属试板(1)和GG17玻璃试板(2)，并在金属试板(1)和GG17玻璃试板(2)上开设模拟实际焊接接头的窄间隙坡口，然后将金属试板(1)和GG17玻璃试板(2)装配夹紧；S2、在GG17玻璃试板(2)一侧布置光谱仪(11)的光纤探头(7)、高速摄像机(8)和激光辅助光源(9)，并使光纤探头(7)、高速摄像机(8)、激光辅助光源(9)同时对准焊接区域；所述光谱仪(11)和高速摄像机(8)的输出端均与数据处理部(10)的输入端口连接；S3、在窄间隙坡口内部布置用于输送焊丝的窄间隙专用送丝枪(6)和用于输送焊接保护气的窄间隙送气管(4)，然后开启激光器引入激光束(3)后可模拟窄间隙内部的激光填丝焊接过程；S4、在焊接过程中，用激光辅助光源(9)为焊接区域提供激光照明，光纤探头(7)和高速摄像机(8)对准焊接区域进行焊接区域监测，采集窄间隙激光填丝焊坡口内部的焊接区域实时图像及相关光谱信息，具体采集方式是：光纤探头(7)采集焊接区域的光谱信息并输到光谱仪(11)进行光谱信息分析；光谱仪(11)将相关光谱数据传输到数据处理部(10)；高速摄像机(8)采集焊接区域的图片信息并传输到数据处理部(10)；通过数据处理部(10)的数据运算处理，即可得到窄间隙激光填丝焊坡口内部的焊接区域实时图像及相关光谱信息；所述步骤S4中的焊接区域监测包括熔池流动监测、等离子体监测和熔滴过渡监测；所述熔池流动监测的具体做法是：用激光辅助光源(9)为焊接熔池提供激光照明；光纤探头(7)和高速摄像机(8)对准焊接熔池；光纤探头(7)采集焊接熔池的光谱信息并输到光谱仪(11)进行光谱信息分析；光谱仪(11)将相关光谱数据传输到数据处理部(10)；高速摄像机(8)采集焊接熔池的图片信息并传输到数据处理部(10)；通过数据处理部(10)的数据运算处理，即可得到窄间隙激光填丝焊坡口内部的焊接熔池流动实时图像及光谱信息；所述等离子体监测的具体做法是：用激光辅助光源(9)为焊接熔池上方区域提供激光照明；光纤探头(7)和高速摄像机(8)对准焊接熔池上方区域；光纤探头(7)采集焊接熔池上方等离子体的光谱信息并传输到光谱仪(11)进行光谱信息分析；光谱仪(11)将相关光谱数据传输到数据处理部(10)，通过数据处理部(10)的数据运算处理，即可得到窄间隙激光填丝焊坡口内部的等离子体光谱信息；所述熔滴过渡监测的具体做法是：用激光辅助光源(9)为焊接熔池上方区域提供激光照明；高速摄像机(8)采集焊接熔池上方熔滴过渡的图片信息并传输到数据处理部(10)，通过数据处理部(10)的数据运算处理，即可得到窄间隙激光填丝焊坡口内部的熔滴过渡图像。