Spectroscopic investigations for spatial influence from a TIG electrical arc by laser radiation

激光辐射对 TIG 电弧空间影响的光谱研究

基本信息

项目摘要

The purpose of the project is the fundamental understanding of the interaction between a TIG electrical arc and low power laser radiation. Empirical preliminary investigations have shown the possibility of substantially improving the welding speed in TIG welding if the laser wavelength is in the range of the used shield gas absorption line, and a spatial overlap of the electrical arc and the low power laser radiation can be realized. Following these investigations, the underlying mechanisms of the plasma excitation and the guiding of the electrical arc avoided by the laser will be systematically explained. A further purpose will be to understand and to qualify the relevant variables like wavelength, spot size, intensity and the spatial overlap of the laser radiation in interaction with the welding parameters. On the one hand it will be determined to what extent the laser radiation will be absorbed from the plasma depending on the mentioned variables. On the other hand it will be clarified how the stimulation of the volume of the electrical arc will affect the plasma properties. This includes the spatial and temporal reaction of the electrical arc to the laser effect. With low absorption of the laser radiation in the arc and a focusing close to the work piece surface, effects in the melt pool and in the base of the arc are expected, like an increase of metal evaporation. The latter can also be caused by the increased contraction of the electrical arc because of the laser effect. Therefore, the basic influence of the metal evaporation on the stimulation of the volume of the electrical arc will be analysed. In this content the influence of the laser radiation with wavelength in accordance to the absorption lines of the metal vapour will be evaluated too.The above mentioned results will be brought together to point out the possibilities of the concentration, stabilisation and guidance of the electrical arc initiated by the laser, in particular the hit point on the work piece. As an example a selected TIG-process will be used to demonstrate the potential of raising welding speed and/or welding depth and optimal parameters for the laser influence will be investigated.
该项目的目的是从根本上了解 TIG 电弧与低功率激光辐射之间的相互作用。初步实证研究表明,如果激光波长在所用保护气体吸收线范围内,并且可以实现电弧和低功率激光辐射的空间重叠,则可以大幅提高TIG焊接的焊接速度。在这些研究之后,将系统地解释等离子体激发和激​​光避免电弧引导的基本机制。另一个目的是理解并限定相关变量,如波长、光斑尺寸、强度以及激光辐射与焊接参数相互作用的空间重叠。一方面,将根据所提到的变量来确定激光辐射被等离子体吸收的程度。另一方面,将阐明电弧体积的刺激将如何影响等离子体特性。这包括电弧对激光效应的空间和时间反应。由于电弧中激光辐射的吸收率较低且聚焦靠近工件表面,因此预计会在熔池和电弧底部产生影响,例如金属蒸发的增加。后者也可能是由于激光效应导致电弧收缩增加引起的。因此,将分析金属蒸发对电弧体积激发的基本影响。在本内容中,还将根据金属蒸气的吸收线评估激光辐射随波长的影响。上述结果将汇总在一起,指出电弧集中、稳定和引导的可能性由激光引发,特别是工件上的击中点。作为示例,将使用选定的 TIG 工艺来展示提高焊接速度和/或焊接深度的潜力,并将研究激光影响的最佳参数。

项目成果

期刊论文数量(3)
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专利数量(0)
Study of laser radiation absorption in a TIG welding arc
  • DOI:
    10.1007/s40194-015-0222-7
  • 发表时间:
    2015-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    R. Kozakov;G. Gött;D. Uhrlandt;B. Emde;J. Hermsdorf;V. Wesling
  • 通讯作者:
    R. Kozakov;G. Gött;D. Uhrlandt;B. Emde;J. Hermsdorf;V. Wesling
Influence of Welding Current and Focal Position on the Resonant Absorption of Laser Radiation in a TIG Welding Arc
焊接电流和焦点位置对 TIG 焊接电弧激光辐射谐振吸收的影响
  • DOI:
    10.1016/j.phpro.2014.08.064
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    B. Emde;M. Huse;J. Hermsdorf;S. Kaierle;V. Wesling;L. Overmeyer
  • 通讯作者:
    L. Overmeyer
Change of electrical conductivity of Ar welding arc under resonant absorption of laser radiation
激光辐射共振吸收下氩焊电弧电导率的变化
  • DOI:
    10.1088/0022-3727/48/9/095502
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    R. Kozakov;B. Emde;A. V. Pipa;M. Huse;D. Uhrlandt;J. Hermsdorf
  • 通讯作者:
    J. Hermsdorf
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