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超聲波信號US監測激光焊接過程

發布時間：2014-09-30

超聲波信號US( Ultrasonic) 激光焊過程中存在三種超聲波信號：一種是由激光焊過程中焊件上及其他結構中應力的釋放產生的。可用置于激光焊接機焊件上的壓電陶瓷進行檢測，用來檢測焊縫內部的缺陷（如裂紋等）；在激光器的反射導向鏡后面安裝一個壓電晶體也可以檢測到振動波的存在，這是由于各種輻射入射到鏡面造成的熱振動而引起的。
激光焊接監測

研究表明該超聲波信號主要是由從熔池反射回來的輻射（反射激光及熔池和等離子體輻ANA波動所產生的，因而對小孔是否形成與熔池的變化非常敏感；與此相對應，AN(Acoustic Nozzle)是將壓電晶體安裝在與入射激光同軸的噴嘴上，它主要檢測激光焊接機焊接時的激光與材料作用過程中所產生的壓力波，它與小孔的形成及等離子體振蕩特性有關。超聲波聲發射信號頻率很高，信號微弱而龐雜，須由放置在焊件、激光器輸輸出窗或鄰近加工區的金屬板上的壓電傳感器進行探測，這種傳感器需要與焊件或激光器輸出窗口緊密耦合，屬接觸式傳感器，同時對超聲波信號的采集與分析需要更快的采集速度、更多的電子濾波器和信號調制器，成本很高且容易受到干擾。
傳統的超聲波傳感器需要與激光焊接機焊件直接接觸因而實際使用中非常不便，電磁聲學傳感器EMAT（Electromagnetic Acoustic Transducer)是一種非接觸的超聲波傳感器，由發射器和接收器組成，發射器同時發射出兩路超聲波信號，一路作為標準參考信號，另一路用來對焊縫內部進行探測，接收器同時接收標準參考信號和從焊縫反射回來的超聲信號，將兩路信號進行比較分析可以檢測出焊縫內部的裂紋、氣孔等缺陷。這種檢測方法成本高，對檢測人員的素質也有較高的要求，目前的相關報道與應用都很少。