1 天津市现代连接技术重点实验室, 天津大学, 天津 300072
2 Université de Toulouse, UPS, INPT, LAPLACE (Laboratoire Plasma et Conversion d’Energie), 118 Route de Narbonne, F-31062 Toulouse Cedex 9, France
净辐射系数是数值模拟中表征等离子体辐射属性最常用的参数。 考虑了线谱、 连续谱和分子带状谱等多种辐射机制, 计算了3～25 kK不同Fe含量下［82%Ar-18%CO2］-Fe等离子体的净辐射系数, 为GMAW电弧(82%Ar-18%CO2保护气, 低合金钢焊丝)的数值模拟提供了完整的辐射属性数据。 此外, 通过分析发现, 当Fe蒸汽加入到82%Ar-18%CO2混合物中, 即使Fe含量极低, 等离子体净辐射系数也会显著增大。 同时, 由于Fe的加入, 原本辐射贡献率较高的分子带状谱和连续谱辐射相对线谱辐射可忽略不计。
焊接电弧 Ar-CO2保护气 金属蒸汽 辐射 铁 Welding arc Ar-CO2 Metal vapour Radiation Iron 光谱学与光谱分析
2018, 38(7): 2010
1 天津市现代连接技术重点实验室, 天津大学, 天津 300072
2 Université de Toulouse, UPS, INPT, LAPLACE (Laboratoire Plasma et Conversion d’Energie), 118 Route de Narbonne, F-31062 Toulouse Cedex 9, France
计算了常压下3 000～25 000 K范围内熔化极气体保护焊(GMAW)保护气体Ar, CO2, 82%Ar-18%CO2及其与Fe蒸汽的混合物的平衡成分。 上述气体被看作一种Ar-CO2-Fe等离子体, 等离子体中的39种粒子被分为5种主元粒子和34种非主元粒子。 根据化学方程, 非主元粒子由主元粒子表示以减少未知数的个数和求解量, 再利用牛顿迭代法对平衡方程进行求解, 最终实现了成分求解。 计算结果表明, Ar气随着温度升高依次发生一次电离和二次电离, CO2气体除了在高温时发生原子电离外, 在低温时(T<8 000 K)还存在CO2, O2, CO等分子的解离, 82%Ar-18%CO2混合气则既有解离又有电离。 Fe的加入会增加等离子体的电子密度, 特别是在15 000 K以下。 等离子体成分的确定为GMAW电弧等离子体辐射属性计算以及电弧中Fe蒸汽浓度的光谱测定奠定了基础。
等离子体 成分 金属蒸汽 光谱 GMAW GMAW Plasma Composition Metal vapour Spectroscopy 光谱学与光谱分析
2018, 38(7): 1998
1 上海电力学院能源与机械工程学院, 上海 200093
2 上海市激光制造与材料改性重点实验室, 上海 200240
3 高新船舶与深海开发装备协同创新中心, 上海 200240
理解脉冲GMAW焊电弧物理的动态特性对解释这一焊接方法的内在机理及获取优化控制策略有重要意义, 通过在高速摄影前加窄带滤波片的方法研究了脉冲GMAW焊接过程中不同粒子的扩散行为, 同时采用光谱仪研究了不同状态下金属与蒸汽保护气氛谱线的强度分布信息, 采用气体状态方程、 等离子体准中性方程、 和Saha方程计算了脉冲GMAW焊接峰值和基值两种不同状态下的金属蒸汽浓度分布。 研究结果显示, 在峰值时刻, 金属蒸汽被约束在电弧中心1 mm左右的范围内, 当电流从峰值跳转到基值时刻, 金属蒸汽从中心扩散到电弧外围区域, 峰值时刻中心金属浓度约为75%, 而基值仅为35%左右。
光谱分析 焊接等离子体 脉冲GMAW 金属蒸汽 OES Welding plasma GMAW-P Metal vapor
上海交通大学上海市激光制造与材料改性重点试验室, 上海 200240
真空激光焊接具有更大的熔深和更小的气孔敏感性，为了利用真空激光焊接的优点，同时消除真空室尺寸对工件大小的限制，设计了局部负压激光焊接方法。此方法将负压腔与激光焊接头固定，通过真空泵对负压腔快速抽气从而在焊接熔池上方形成负压环境，在此环境下进行了一系列的激光点焊试验和连续焊试验，并与相同焊接参数下的常压和常压带侧吹条件的焊缝进行对比。通过高速摄影分析了负压环境下的金属蒸汽羽烟特点和熔池行为。结果表明，点焊时负压环境下金属蒸汽羽烟抑制效果明显，焊缝熔深增加，除去凹坑深度的焊缝熔深相比常压侧吹最大可增加4.5 mm。连续焊时熔池后方匙孔闭合，金属液向后堆叠，获得的焊缝成型良好，负压下焊缝熔深比常压侧吹条件下平均增加2 mm。
激光技术 激光焊接 局部负压 熔深 金属蒸汽羽烟 熔池
Author Affiliations
Abstract
1 Shenzhen Key Laboratory of Laser Engineering, College of Electronic Science and Technology, Shenzhen University, Shenzhen 518060, China
2 Shenzhen Academy of Aerospace Technology, Shenzhen 518057, China
Cr ion implantations in glass with the different doses of D=1.493×1017 and 4.976×1017 ion/cm2 are obtained by metal vapor vacuum arc (MEVVA). The effects of the different Cr ion implanted doses on terahertz (THz) transmission property are analyzed from THz time-domain spectroscopy. The results show that the more the Cr ion implanted dose in the micro-area implantation glasses, the larger the THz transmission except the larger absorption at 0.24 THz. This is an effect attributed to the coupling of plasmas on both the implantation and the implantation affected zones of the Cr ion implantation glass.
离子注入 金属蒸汽真空弧离子源 太赫兹时域光谱 190.4400 Nonlinear optics, materials 190.4350 Nonlinear optics at surfaces 140.3070 Infrared and far-infrared lasers Chinese Optics Letters
2010, 8(4): 425
1 深圳大学工程技术学院, 深圳 518060
2 中国工程物理研究院应用电子学研究所, 绵阳 621900
随着半导体抽运固体激光器向更高的输出功率发展,固体激光工作物质的热效应问题成了该类器件发展的瓶颈,人们开始尝试用高功率半导体激光抽运气体工作物质来代替固体工作物质以实现良好的热管理。半导体抽运碱金属蒸汽激光器(DPAL)结合半导体激光高功率、高效率抽运和气体激光介质良好的热管理和光学特性,以及碱金属原子D线激光跃迁的高量子效率(99%)等优越性,有可能实现好的光束质量(近衍射极限)、高效率(斜率效率大于80%)、高平均功率的近红外激光,在定向能量传输、****、激光钻油气井和激光工业加工等领域具有极好的应用前景。综述了DPAL激光器的工作原理、关键技术、最新研究进展和它的应用前景。
金属蒸汽激光器 半导体激光抽运 碱金属
