[发明专利]基于特征元素等离子体光信号的镀锌钢激光添粉焊接过程中焊接缺陷的在线诊断方法

摘要

本发明公开了一种基于特征元素等离子体光信号的镀锌钢激光添粉焊接过程中焊接缺陷的在线诊断方法，其步骤为：采用聚焦后激光束对镀锌钢进行焊接；同时在焊接过程中向焊接处添加铜粉；利用光敏传感器采集镀锌钢激光添粉焊接过程中的特征元素等离子体光信号；通过特征元素等离子体光信号变化实现在线监测焊接过程中材料被电离产生等离子体的特征元素种类和对应特征元素的添加量m；最后得出特征元素等离子体光信号与焊接缺陷之间的关联。本发明通过分析特征元素对等离子体光信号的特性在线实时判断出焊接缺陷是否发生及发生的时刻，可用于实际生产中激光焊接过程中缺陷的在线监测，为后续激光焊接过程在线质量控制奠定基础。

主权项

一种基于特征元素等离子体光信号的镀锌钢激光添粉焊接过程中焊接缺陷的在线诊断方法，其装置包括工作台，固定在工作台上的镀锌钢(1)；在所述镀锌钢(1)焊接部位正上方设有焊接头(2)，该焊接头(2)内设有聚焦镜，镀锌钢激光添粉焊接的同步添粉装置固定在焊接头(2)上，所述镀锌钢(1)焊接部位侧上方设有多个光敏传感器(4)，该光敏传感器(4)通过信号线将采集的等离子体光信号直接保存并显示在计算机(5)中；其特征是，激光束聚焦后对镀锌钢(1)进行激光焊接；同时利用光敏传感器(4)采集镀锌钢(1)激光添粉焊接过程中的特征元素等离子体光信号，采集的特征元素包括镀锌钢(1)本体材料的特征元素和所添加的粉末材料的特征元素，通过特征元素对等离子体光信号的在线监测得出焊接过程中材料的特征元素的种类和对应特征元素的添加量m；最后得出所述镀锌钢本体材料被电离产生的特征元素等离子体光信号的强度I与焊接缺陷之间的关联：镀锌钢(1)激光焊接过程，当特征元素等离子体光信号的强度I处于动态稳定时无焊接缺陷产生；当特征元素等离子体光信号的强度I急剧变化或波动时产生焊接缺陷，所述焊接缺陷包括气孔、焊缝表面的凹陷；所添加的粉末材料的特征元素等离子体光信号的强度I与单位时间内所添加对应特征元素的添加量m呈近线性关系：I＝K1*m+K2，其中K1、K2为相应的常数；通过采集激光添粉焊接过程中粉末材料对应元素的等离子体辐射光信号强度I，获得所添加的粉末量，从而判断焊接过程中焊接缺陷的产生：当粉末材料特征元素等离子体光信号强度增加时，焊接缺陷产生概率减小；当粉末材料特征元素等离子体光信号强度降低时，焊接缺陷产生概率增大。