本發(fā)明專利技術(shù)為一種對(duì)連續(xù)激光焊接過(guò)程中焊接質(zhì)量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法。利用激光焊接時(shí)出現(xiàn)的小孔效應(yīng)焊接狀態(tài)，大量蒸發(fā)的金屬原子在自由電子級(jí)聯(lián)效應(yīng)的作用下產(chǎn)生激發(fā)、電離形成的離子體發(fā)出的特征光、聲信號(hào)，對(duì)光、電、聲的測(cè)取。通過(guò)光、電子線路實(shí)現(xiàn)用光、聲信號(hào)聯(lián)合實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)激光焊接質(zhì)量。本發(fā)明專利技術(shù)所述的方法以光、聲兩個(gè)信號(hào)聯(lián)合作用對(duì)焊接質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可大幅度提高抗干擾能力，和監(jiān)測(cè)可靠性，并有處理簡(jiǎn)單，適宜于生產(chǎn)實(shí)際中使用的優(yōu)點(diǎn)。（*該技術(shù)在2011年保護(hù)過(guò)期，可自由使用*）
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于對(duì)激光焊接過(guò)程中焊接質(zhì)量的監(jiān)測(cè)方法，適用于各種材料的連續(xù)激光焊接。長(zhǎng)期以來(lái)有一種需求，即如何在激光焊接過(guò)程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)激光焊接質(zhì)量，以減少焊后質(zhì)量檢測(cè)，保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率。關(guān)于這方面的現(xiàn)有技術(shù)，在文獻(xiàn)“Keyhole/Plasma Sensing System During Laser Welding”《ICALED 88，P·109-118》、“OPtical Detection System for The evaluation of Laser Welds”《Review of Scientific Instruments Vol 155.NO.10.1984.p.1585-1589》和美國(guó)專利US-4633057中已分別提出了光-聲發(fā)射信號(hào)法、光信號(hào)法和聲信號(hào)法。光-聲發(fā)射信號(hào)法就是利用激光焊接過(guò)程中等離子體發(fā)出的特征光信號(hào)，和激光器諧振腔的部分反射鏡上由于激光能量分布的變化而引起的聲發(fā)射信號(hào)，來(lái)對(duì)焊接質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。但這種方法中，聲發(fā)射傳感器置于部分反射鏡上而使信號(hào)的采取比較困難，同時(shí)聲發(fā)射信號(hào)本身比較龐雜，難以進(jìn)一步處理。光信號(hào)法就是直接利用激光焊接過(guò)程中等離子體發(fā)出的特征光信號(hào)(λ＝5780A°)的光強(qiáng)為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)焊接質(zhì)量。在這種方法中被焊接材料十分特殊，是磷青銅和塑料焊接的異種材料接頭，因而光信號(hào)的特征容易確定，但不具有普適性;同時(shí)，該方法盡管對(duì)壞焊縫的接收概率α較小(α＝2%)，但對(duì)好焊縫的拒絕概率α卻較大(β＝26%)，因而帶來(lái)了二次檢測(cè)的困難。聲信號(hào)法就是以等離子體發(fā)出的特征聲信號(hào)(6K-9KHz)的聲壓，為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)脈沖激光焊接質(zhì)量，由于單一聲信號(hào)易受環(huán)境噪音的影響，因而這種方法較難在實(shí)際中推廣應(yīng)用。本專利技術(shù)的目的就是為克服上述各種方法的不足之處，提供一種信號(hào)傳感及處理方便、監(jiān)測(cè)結(jié)果可靠性高的連續(xù)激光焊接質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法，使得這種方法能普遍應(yīng)用于各種材料的激光焊接生產(chǎn)中去。本專利技術(shù)的基本原理是，當(dāng)激光焊接的各種工藝參數(shù)均在一最佳范圍內(nèi)時(shí)，出現(xiàn)小孔效應(yīng)焊狀態(tài)，此時(shí)，在較高的焊速下可獲得深熔透且成形良好的焊縫;而此過(guò)程一旦出現(xiàn)干擾，破壞了穩(wěn)定的小孔效應(yīng)焊狀態(tài)，則焊縫很容易出現(xiàn)未焊透或其它缺陷。在小孔效應(yīng)焊狀態(tài)下，大量蒸發(fā)的金屬原子由于自由電子級(jí)聯(lián)效應(yīng)的作用產(chǎn)生激發(fā)和部分電離，從而形成等離子體。利用被焊材料蒸氣原子幅射出的可見光范圍的靈敏度光譜(即特征光信號(hào))，和高頻范圍內(nèi)的可聽聲波(即特征聲信號(hào));又由于特征光信號(hào)的光強(qiáng)I與蒸發(fā)的原子數(shù)N1成正比，特征聲信號(hào)的聲壓P與金屬蒸氣中的離子數(shù)N2成正比，因此，以激光誘導(dǎo)的等離子體發(fā)出的具有一定光強(qiáng)和聲壓的特征光、聲信號(hào)為標(biāo)準(zhǔn)可以用來(lái)判斷激光焊接過(guò)程中小孔形成狀態(tài)、材料和激光交互作用的狀態(tài)、各項(xiàng)焊接工藝參數(shù)的穩(wěn)定狀態(tài)，也就可以實(shí)現(xiàn)用光、聲信號(hào)聯(lián)合實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)激光焊接質(zhì)量。基于上述原理，本專利技術(shù)所述的對(duì)為，用光電傳感器(2)來(lái)實(shí)取被焊工件(1)上等離子體發(fā)出的特征光信號(hào)，并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，電信號(hào)經(jīng)放大器(3)放大后，輸入雙限比較器(4)，以判斷光信號(hào)是否處于最佳范圍之內(nèi)，當(dāng)焊接質(zhì)量良好，光信號(hào)強(qiáng)度落在最佳范圍之內(nèi)時(shí)，雙限比較器(4)輸出為低電平“0”(或高電平“1”)，否則輸出為高電平“1”(或低電平“0”)。聲信號(hào)傳感器(5)用來(lái)提取等離子體發(fā)出的特征聲信號(hào)，經(jīng)信號(hào)處理電路(6)后，將輸出信號(hào)輸入另一雙限比較器(7)，使其與最佳值進(jìn)行比較，當(dāng)焊接質(zhì)量良好，聲信號(hào)聲壓落在最佳范圍之內(nèi)時(shí)，該雙限比較器(7)輸出低電平“0”(或高電平“1”)，否則輸出高電平“1”(或低電平“0”)。最后以兩個(gè)雙限比較器(4、7)輸出信號(hào)輸入“與”門電路(8)進(jìn)行運(yùn)算后，將所得到信號(hào)作為報(bào)警電路(9)的觸發(fā)信號(hào)，一旦焊接狀態(tài)偏離最佳狀態(tài)，焊縫質(zhì)量不合格，報(bào)警電路就發(fā)出聲、光報(bào)警信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)利用光-聲信號(hào)聯(lián)合實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)激光焊接質(zhì)量。依據(jù)本專利技術(shù)所述的方法中所說(shuō)的光電傳感器可以是由聚焦透鏡、濾光片和光敏元件等組成;所說(shuō)的信號(hào)處理電路可以是由阻抗匹配器、窄帶濾波器、檢測(cè)器，放大器等組成。本專利技術(shù)的一個(gè)顯著特點(diǎn)(優(yōu)點(diǎn))就在于光、聲信號(hào)都取之于激光焊接過(guò)程中金屬蒸發(fā)產(chǎn)生的等離子體，直接反映激光與被焊材料的相互作用狀態(tài);同時(shí)，以這兩個(gè)信號(hào)的聯(lián)合作用(即光強(qiáng)、聲壓有一個(gè)不在最佳范圍之內(nèi)，則判斷該焊縫為不合格)來(lái)對(duì)焊接質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可大大提高抗干擾能力和監(jiān)測(cè)結(jié)果的可靠性度。此外，這兩個(gè)特征信號(hào)的采取與傳感無(wú)需與被焊工件接觸，處理簡(jiǎn)便，適宜于在生產(chǎn)實(shí)際中使用。附附圖說(shuō)明圖1本專利技術(shù)所述方法的原理框圖。權(quán)利要求1.一種在連續(xù)激光焊接過(guò)程中對(duì)焊接質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的方法為，a，采用光電傳感器對(duì)被焊工件上等離子體發(fā)出的特征光信號(hào)進(jìn)行提取，并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，該電信號(hào)經(jīng)過(guò)放大后輸入雙限比較器，以雙限比較器輸出的低電平(或高電平)或高電平(或低電平)判斷光信號(hào)強(qiáng)度是否處于最佳范圍之內(nèi)；b，采用聲信號(hào)傳感器提取等離子體發(fā)出的特征聲信號(hào)，該聲信號(hào)經(jīng)信號(hào)處理電路后，將得到的輸出信號(hào)輸入到另一雙限比較器，以該雙限比較器輸出的低電平(或高電平)或高電平(或低電平)判斷聲信號(hào)聲壓是否落在最佳范圍之內(nèi)；c，將兩個(gè)雙限比較器輸出的信號(hào)輸入“與”門電路進(jìn)行運(yùn)算后，將所得輸出信號(hào)作為報(bào)警電路的觸發(fā)信號(hào)。全文摘要本專利技術(shù)為一種對(duì)。利用激光焊接時(shí)出現(xiàn)的小孔效應(yīng)焊接狀態(tài)，大量蒸發(fā)的金屬原子在自由電子級(jí)聯(lián)效應(yīng)的作用下產(chǎn)生激發(fā)、電離形成的離子體發(fā)出的特征光、聲信號(hào)，對(duì)光、電、聲的測(cè)取。通過(guò)光、電子線路實(shí)現(xiàn)用光、聲信號(hào)聯(lián)合實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)激光焊接質(zhì)量。本專利技術(shù)所述的方法以光、聲兩個(gè)信號(hào)聯(lián)合作用對(duì)焊接質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可大幅度提高抗干擾能力，和監(jiān)測(cè)可靠性，并有處理簡(jiǎn)單，適宜于生產(chǎn)實(shí)際中使用的優(yōu)點(diǎn)。文檔編號(hào)B23K26/00GK1072365SQ9111104公開日1993年5月26日 申請(qǐng)日期1991年11月20日 優(yōu)先權(quán)日1991年11月20日專利技術(shù)者胡倫驥, 李志遠(yuǎn), 駱紅, 羅金華, 胡席遠(yuǎn) 申請(qǐng)人:華中理工大學(xué)本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種在連續(xù)激光焊接過(guò)程中對(duì)焊接質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的方法為，ａ，采用光電傳感器對(duì)被焊工件上等離子體發(fā)出的特征光信號(hào)進(jìn)行提取，并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，該電信號(hào)經(jīng)過(guò)放大后輸入雙限比較器，以雙限比較器輸出的低電平（或高電平）或高電平（或低電平）判斷光信號(hào)強(qiáng)度是否處于最佳范圍之內(nèi)；ｂ，采用聲信號(hào)傳感器提取等離子體發(fā)出的特征聲信號(hào)，該聲信號(hào)經(jīng)信號(hào)處理電路后，將得到的輸出信號(hào)輸入到另一雙限比較器，以該雙限比較器輸出的低電平（或高電平）或高電平（或低電平）判斷聲信號(hào)聲壓是否落在最佳范圍之內(nèi)；ｃ，將兩個(gè)雙限比較器輸出的信號(hào)輸入“與”門電路進(jìn)行運(yùn)算后，將所得輸出信號(hào)作為報(bào)警電路的觸發(fā)信號(hào)。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：胡倫驥，李志遠(yuǎn)，駱紅，羅金華，胡席遠(yuǎn)，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：華中理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：83[中國(guó)|武漢]
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