激光焊接熔池和等離子體檢測設(shè)備技術(shù)指標(biāo)

Flir T650SC紅外熱成像儀 1.視場角/最小焦距：25? X 19 ?/ 0.25m 2.像素:640?480 3.幀頻:30Hz 4.變焦:1-8倍 5.空間分辨率：0.68 mrad 6.測溫范圍：-40?C ~ 2500?C（三個量程）：-40?C ~ 150?C或100?C ~ 650?C、 300?C ~ 2500?C 7.聚焦：連續(xù)、單次或手動 VRI Phantom V611 高速攝像機 1.黑白SR-CMOS傳感器； 2.單像素尺寸大小為20μm； 3.靈敏度ISO 12232SAT 標(biāo)準(zhǔn)：黑白 20000T； 4.1280*800分辨率下拍攝速率6242幀/秒，512*512下拍攝速率20978fps，256*256下拍攝速率66997fps，128*128下拍攝速率183250幀/秒，128*8下拍攝速率680000幀/秒； 5.最小曝光時間：1μs； 6.卡口：佳能卡口； 7.Extreme Dynamic Range 極限動態(tài)。

該套設(shè)備主要用于對激光焊接中熔池和等離子體溫度以及狀態(tài)進行檢測。 其中紅外熱成像儀功能為拍攝激光焊接中熔池以及等離子體表面溫度分布，并保存全輻射紅外成像視頻，通過專業(yè)軟件分析每一個像素點的溫度變化，得到熔池/等離子體任意時刻/像素點的溫度分布數(shù)據(jù)。高速攝像功能為拍攝激光焊接過程中電弧及等離子體、熔池液態(tài)金屬運動、熔滴過度等動態(tài)行為，并得到相應(yīng)的高清圖片及視頻，通過專業(yè)軟件分析焊接行位，得到相應(yīng)變化規(guī)律。大功率主動光源功能為在高速攝像拍攝過程中提供光照，保證能拍攝到清晰穩(wěn)定的圖片及視頻。

由于具有高功率密度、高精度、高速度、高效率和低變形等突出優(yōu)點，激光焊接已經(jīng)越來越廣泛的應(yīng)用在異種金屬的焊接上，在航空航天、汽車、電子等領(lǐng)域中發(fā)揮著重要作用。然而，異種金屬的激光焊接是一個多場、多尺度、多參數(shù)的動態(tài)復(fù)雜過程，涉及到眾多物理現(xiàn)象。金屬熱物性參數(shù)的差異易使接頭產(chǎn)生殘余應(yīng)力和變形，以及脆性金屬間化合物，影響異種金屬的激光焊接的性能和質(zhì)量。其中，焊接熔池的動態(tài)特性是異種金屬激光焊接中的核心問題，決定著焊件凝固后最終的力學(xué)性能。本課題從制造工藝力學(xué)的角度，通過深入研究焊接過程中的傳熱傳質(zhì)機理, 開展溫度場、流體速度場、濃度場以及氣-液界面演化等動態(tài)過程的耦合模擬分析，探索傳熱傳質(zhì)和熔池流體流動對力學(xué)行為的影響機制，從而進行工藝參數(shù)的定量分析與優(yōu)化，獲得所需要的組織和力學(xué)性能，提高異種金屬激光焊接的效率和質(zhì)量，滿足異種金屬激光焊接在不同領(lǐng)域的特定需求，進一步推動其在工業(yè)各領(lǐng)域的成功應(yīng)用。

量程：光譜范圍：350~930nm 測量帶寬：5nm；準(zhǔn)確度或分度：波長精度：0.2nm。

激光等離子體點火技術(shù)具有點火位置和時序精確可控、電磁兼容性好、工況適應(yīng)性好等優(yōu)點，在內(nèi)燃機、天然氣發(fā)動機、燃氣輪機等動力系統(tǒng)上具有廣泛的應(yīng)用前景。項目針對激光等離子體點火參數(shù)和機理不明確的研究現(xiàn)狀，開展了激光等離子體點火機理研究，獲得了如下創(chuàng)新性研究成果。 1）建立了甲烷/氧氣混合燃氣激光等離子體點火化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)模型，研究了熱效應(yīng)和燃燒化學(xué)反應(yīng)效應(yīng)在點火過程中的作用，明確了影響成功點火的關(guān)鍵因素是初始火核中激光等離子體產(chǎn)生早期形成的活性基團的濃度，提出了“熱效應(yīng)-燃燒化學(xué)反應(yīng)”點火新機理，完善了現(xiàn)有的“間接點火”模型。 2）系統(tǒng)獲得了甲烷/氧氣混合燃氣激光誘導(dǎo)等離子體的電子溫度、電子密度、時空演化、活性粒子分布、振轉(zhuǎn)溫度等特性，為分析激光等離子體點火機理奠定了基礎(chǔ)。 3）系統(tǒng)開展了甲烷/氧氣預(yù)混和擴散燃氣系統(tǒng)激光等離子體點火實驗研究，建立了最小點火能量、點火延時等參數(shù)的研究方法，獲得了相關(guān)參數(shù)的邊界條件，為激光等離子體點火的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。 4）提出了激光燒蝕等離子體點火技術(shù)，使成功點火的激光脈沖能量降低一個數(shù)量級，有利于激光等離子體點火系統(tǒng)的小型化，促進了激光等離子體點火技術(shù)的工程應(yīng)用。 5）在國內(nèi)最先開展了液氧/甲烷等低溫燃料的激光等離子體點火研究，突破了低溫推進劑燃料可靠重復(fù)點火的技術(shù)瓶頸，在姿軌控發(fā)動機燃燒模擬器上成功實現(xiàn)了液氧/甲烷的激光等離子體點火，填補了國內(nèi)空白。 6）克服了超燃沖壓發(fā)動機燃燒室中湍流耦合、激波干擾等惡劣條件，在國際上首次實現(xiàn)了Ma2.52超聲速氣流條件下航空煤油的直接激光點火和穩(wěn)定燃燒，為超燃沖壓發(fā)動機的可靠重復(fù)點火奠定了基礎(chǔ)。 本項目的研究成果對于加深激光等離子體點火機理的研究、促進激光等離子體點火的工程應(yīng)用具有重要的理論意義和應(yīng)用價值，為火箭發(fā)動機、超燃沖壓發(fā)動機等先進動力系統(tǒng)的可靠重復(fù)點火提供了重要的技術(shù)支撐。 2100433B