激光焊接熔池和等离子体检测设备技术指标

Flir T650SC红外热成像仪 1.视场角/最小焦距：25� X 19 �/ 0.25m 2.像素:640�480 3.帧频:30Hz 4.变焦:1-8倍 5.空间分辨率：0.68 mrad 6.测温范围：-40�C ~ 2500�C（三个量程）：-40�C ~ 150�C或100�C ~ 650�C、 300�C ~ 2500�C 7.聚焦：连续、单次或手动 VRI Phantom V611 高速摄像机 1.黑白SR-CMOS传感器； 2.单像素尺寸大小为20μm； 3.灵敏度ISO 12232SAT 标准：黑白 20000T； 4.1280*800分辨率下拍摄速率6242帧/秒，512*512下拍摄速率20978fps，256*256下拍摄速率66997fps，128*128下拍摄速率183250帧/秒，128*8下拍摄速率680000帧/秒； 5.最小曝光时间：1μs； 6.卡口：佳能卡口； 7.Extreme Dynamic Range 极限动态。

该套设备主要用于对激光焊接中熔池和等离子体温度以及状态进行检测。 其中红外热成像仪功能为拍摄激光焊接中熔池以及等离子体表面温度分布，并保存全辐射红外成像视频，通过专业软件分析每一个像素点的温度变化，得到熔池/等离子体任意时刻/像素点的温度分布数据。高速摄像功能为拍摄激光焊接过程中电弧及等离子体、熔池液态金属运动、熔滴过度等动态行为，并得到相应的高清图片及视频，通过专业软件分析焊接行位，得到相应变化规律。大功率主动光源功能为在高速摄像拍摄过程中提供光照，保证能拍摄到清晰稳定的图片及视频。

由于具有高功率密度、高精度、高速度、高效率和低变形等突出优点，激光焊接已经越来越广泛的应用在异种金属的焊接上，在航空航天、汽车、电子等领域中发挥着重要作用。然而，异种金属的激光焊接是一个多场、多尺度、多参数的动态复杂过程，涉及到众多物理现象。金属热物性参数的差异易使接头产生残余应力和变形，以及脆性金属间化合物，影响异种金属的激光焊接的性能和质量。其中，焊接熔池的动态特性是异种金属激光焊接中的核心问题，决定着焊件凝固后最终的力学性能。本课题从制造工艺力学的角度，通过深入研究焊接过程中的传热传质机理, 开展温度场、流体速度场、浓度场以及气-液界面演化等动态过程的耦合模拟分析，探索传热传质和熔池流体流动对力学行为的影响机制，从而进行工艺参数的定量分析与优化，获得所需要的组织和力学性能，提高异种金属激光焊接的效率和质量，满足异种金属激光焊接在不同领域的特定需求，进一步推动其在工业各领域的成功应用。

量程：光谱范围：350~930nm 测量带宽：5nm；准确度或分度：波长精度：0.2nm。

激光等离子体点火技术具有点火位置和时序精确可控、电磁兼容性好、工况适应性好等优点，在内燃机、天然气发动机、燃气轮机等动力系统上具有广泛的应用前景。项目针对激光等离子体点火参数和机理不明确的研究现状，开展了激光等离子体点火机理研究，获得了如下创新性研究成果。 1）建立了甲烷/氧气混合燃气激光等离子体点火化学反应动力学模型，研究了热效应和燃烧化学反应效应在点火过程中的作用，明确了影响成功点火的关键因素是初始火核中激光等离子体产生早期形成的活性基团的浓度，提出了“热效应-燃烧化学反应”点火新机理，完善了现有的“间接点火”模型。 2）系统获得了甲烷/氧气混合燃气激光诱导等离子体的电子温度、电子密度、时空演化、活性粒子分布、振转温度等特性，为分析激光等离子体点火机理奠定了基础。 3）系统开展了甲烷/氧气预混和扩散燃气系统激光等离子体点火实验研究，建立了最小点火能量、点火延时等参数的研究方法，获得了相关参数的边界条件，为激光等离子体点火的应用奠定了基础。 4）提出了激光烧蚀等离子体点火技术，使成功点火的激光脉冲能量降低一个数量级，有利于激光等离子体点火系统的小型化，促进了激光等离子体点火技术的工程应用。 5）在国内最先开展了液氧/甲烷等低温燃料的激光等离子体点火研究，突破了低温推进剂燃料可靠重复点火的技术瓶颈，在姿轨控发动机燃烧模拟器上成功实现了液氧/甲烷的激光等离子体点火，填补了国内空白。 6）克服了超燃冲压发动机燃烧室中湍流耦合、激波干扰等恶劣条件，在国际上首次实现了Ma2.52超声速气流条件下航空煤油的直接激光点火和稳定燃烧，为超燃冲压发动机的可靠重复点火奠定了基础。 本项目的研究成果对于加深激光等离子体点火机理的研究、促进激光等离子体点火的工程应用具有重要的理论意义和应用价值，为火箭发动机、超燃冲压发动机等先进动力系统的可靠重复点火提供了重要的技术支撑。 2100433B