Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Технические arrow Информатика, телекоммуникации arrow
Разработка методики анализа и повышения эффективности управления лазерным технологическим комплексом сварки металлов

Анализ полученных данных

При взаимодействии с металлом лазерный импульс поглощается в узкой приповерхностной зоне мишени, нагрев которой сопровождается фазовыми превращениями (рисунок 15).

Для анализа режимов термообработки при различных плотностях энергии лазерного излучения были проведены исследования на стали 30Х13. Каждый режим термообработки металлов характеризуется значением плотности энергии ЛИ и параметрами ТП, которые определяют показатели качества (рис. 16). В качестве сигналов обратной связи АСУ ЛТК сварки металлов обычно используются плотность энергии ЛИ, температура и точность позиционирования фокуса относительно стыка.

Возникающий при лазерной обработке акустический эффект обусловлен различными физическими механизмами, ответственными за изменение удельного объема вещества при поглощении излучения: нагрев вещества, фазовые переходы первого рода. Пример сигнала, снимаемого датчиком представлен на рисунках 17 и 18. Такой акустический сигнал может быть использован как дополнительный информативный параметр, позволяющий повысить эффективность процесса лазерной обработки. Рисунок 16: Изменение режимов термообработки мощности ЛИ. зависимости от timslnmL270v Время, МКС

Временная зависимость амплитуды сигнала и поглощенная энергия в относительных единицах (штриховые линии) в Ст45 при диаметре излучения 1 мм и плотности мощности излучения G = 7.87108 Вт/см2. 5 5.5 timslimn414v Время, мкс

Временная зависимость амплитуды сигнала и поглощенная энергия в относительных единицах (штриховые линии) в Ст45 при диаметре излучения 1 мм и плотности мощности излучения G = 2.87109 Вт/см2.

На рисунке 19 представлена микроструктура такого обработанного образца. Плотность мощности в данном случае составляет 2.87109 Вт/см2.

Микроструктура обработанного лазерным излучением образца в разрезе при плотности мощности излучения G = 2.87109 Вт/см2. Спектральная плотность единичного акустического сигнала при лазерной термообработке металлов в общем случае является комплексной функцией, включающей в себя совокупность гармоник, с различной амплитудой и фазой. Применительно к процессу генерации звука при лазерной обработке, наибольший интерес представляет амплитуда сигнала. Она характеризует плотность энергии импульса лазерного излучения и поэтому в данной работе для анализа результатов исследований рассматривались амплитудные спектры звуковых сигналов.

Для проведения сравнительного анализа сигналов при различных параметрах обработки необходимо из исходного акустического сигнала определить его временные и частотные характеристики [21]. К ним относятся временная функция сигнала, его спектральная плотность и энергетический спектр. По этим характеристикам можно определить следующие параметры сигнала, определяющие показатели качества технологического процесса: длительность; ширина спектра, особые точки функции спектра, значения частот гармонических составляющих; энергия сигнала.

Рассмотрим способ получения временных, частотных и энергетических параметров акустического сигнала на примере единичного лазерного импульса с диаметром луча 0.5 мм и плотностью мощности 1.151010 Вт/см2 на образец из материала Сталь 45. Снятый с датчика исходный сигнал изображен на рисунке 18.

Над исходным сигналом было выполнено дискретное преобразование Фурье (приложение Б). При переходе в частотную область сигнала, из полученной спектральной функции был выделен амплитудный спектр, изображенный на рисунке 20.

Амплитудный спектр типичного сигнала из зоны взаимодействия имеет характерный вид затухающей колеблющейся функции с главным лепестком, в котором сосредоточена основная часть энергии сигнала, на фоне других сигналов и шумов.

Амплитудный спектр сигнала. При анализе сигнала из зоны обработки основное требование предъявлялось к необходимости обнаружить наличие информационного сигнала на фоне других сигналов и шумов, поэтому перед исследованием была проведена фильтрация снятого сигнала на основе дискретного преобразования Фурье.

Так как замеренный сигнал имеет конечную длительность, ограниченную временным интервалом, его спектральная функция не ограничена на оси частот [2], поэтому ширину спектра сигнала необходимо выбирать, исходя из выбранного критерия. Было введено понятие эффективной ширины спектра, как интервала частот, в котором сосредоточена основная часть общей энергии исходного информационного сигнала. Во временной области импульсный сигнал характеризуется эффективной длительностью, которая определяется как длительность интервала времени, в котором сосредоточена основная часть общей энергии информационного сигнала.

 
Оригинал текста доступен для загрузки на странице содержания
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   След >
 

СКАЧАТЬ ОРИГИНАЛ
Разработка методики анализа повышения эффективности управления лазерным технологическим комплексом сварки