Detection of transient reflections during laser beam welding of copper
Detection of transient reflections during laser beam welding of copper
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铜激光束焊接过程中瞬态反射的检测
DOI：
10.1117/12.2218359
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发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Schmitz
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Ganser;Schmitz
激光束焊接的优点，如其高灵活性，高局部能量输入和快速加工速度，导致使用该技术的工业应用大幅增加。然而，由于反射，在焊接期间仅一部分激光能量被吸收。这些反射会损坏系统组件并导致工艺效率降低。特别是当用红外激光束源焊接铜材料时，反射起重要作用，因为铜在红外波长下的反射系数非常高。因此，小孔的形成对于稳定和高效的焊接过程是必要的。本文提出了一种用于计算工艺区上方任意位置上的反射的理论模型，以及基于模块化设置的辐射分析仪。该装置能够对反射辐射进行时间和空间分辨的测量。利用实验结果，可以确定半球上的特征位置，以校准理论模型。校准模型允许分析焊接过程中的反射辐射，以确定被工件吸收的能量。
The advantages of laser beam welding, such as its high flexibility, its high local energy input, and its fast processing speed, led to a substantial increase of industrial applications using this technology. However, only a portion of the laser energy is absorbed during welding due to reflections. These reflections can damage the system components and lead to a reduced process efficiency. Especially when welding copper materials with infrared laser beam sources, the reflections play a significant role, since the reflection coefficient of copper is very high at infrared wavelengths. Therefore, a formation of a keyhole is necessary for a stable and efficient welding process.A theoretical model for the calculation of the reflections on an arbitrary position above the process zone, as well as a radiation analyzer based on a modular set-up are presented. This device enables a time- and space-resolved measurement of the reflected radiation. Using the experimental results, characteristic positions on the hemisphere could be identified to calibrate the theoretical model. The calibrated model allows to analyze the reflected radiation during the welding process to determine the energy which is absorbed by the work piece.
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