电磁脉冲焊接——高速成像和数值模拟的过程洞察

（论文部分内容摘抄）

一般来说，大多数关于冲击焊接机理的研究都基于对焊接过程后接合区域的调查，主要是通过破坏性试验。尚未对接合过程本身进行详细分析，特别是关于电磁脉冲焊接的分析，因而导致缺乏了解。因此，接合区的设计和工艺参数几乎完全是通过经验得出的。

借助于一种特殊的图像增强器相机和一束照明接头区域的激光器，对电磁脉冲焊接中冲击的可视化进行了新的尝试。在一个工件内可以发现有较大应变率(金属的液态行为)的区域和相对较小的应变率的区域。将讨论是否能够借助至少在宏观尺度上足够精确的模拟获得工艺参数的问题。

冲击焊是一种即使在不同金属之间也能实现冶金结合的工艺。爆炸焊接是几十年前的第一个实际应用。它利用强力炸zha药的爆炸波，可以连接更大的区域，因此主要用于包覆。一个重要的应用是生产容器，特别是用于化学工业，例如，在化学工业中，高强度钢与耐腐蚀金属结合在一起。如今，必要的线圈和脉冲发生器符合工业要求的寿命。 电磁脉冲焊的主要应用是建造混合空间框架、高压容器的气密密封或电动交通用铝铜之间的低欧姆接头。

射流的厚度和波状界面的振幅与其他尺寸相比较小。可以增加元素的大小和最大应变率较低，因为大应变率(和应变)的区域只是元素的一小部分。

高速成像：

由于实际的撞击和关节的形成发生在几微秒内，传统的高速摄影机很难捕捉到这一过程。因此，这些研究工作，使用（元奥仪器pco.dicam）超高速像增强相机。它允许纳秒范围内的曝光时间和帧延迟，空间分辨率仍然非常高，最高可达1000像素以上。

在拍摄撞击时，除了高速之外，还有两个障碍物，撞击过程中一束明亮的闪光覆盖了实际的关节区域。精确触发是第个挑战，因为机械技术不允许预触发，由于快速转动的转子，精确测量瞬时角度几乎是不可能的。

可以通过研究传统焊接工艺时也使用的技巧来抑制明亮的工艺闪光。由于强光通常是白色的，因此可以得出结论，其强度几乎持续分布在所有(可见)波长上。高速图像必须使用的光源仅发射小波长范围的光。其强度比过程强光大得多，即使后者对人眼来说看起来更亮。

如图显示了在使用带通滤波器和不使用带通过滤器完成冲击后立即进行的两个独立实验中的过程。可以清楚地看到，如果没有过滤器，要详细探究影响几乎是不可能的。

两块铜片(Cu-ETP，厚度1mm)之间的焊缝表现出不同的特性:光发射和压力波都不受周围大气的显著影响。在这两种情况下，它可以与性气体铝焊缝相媲美。

介绍了能够在明确定义的条件下以安全的方式研究冲击焊接过程的实验装置。对撞击的数值近似进行了描述，并讨论了参数研究的结果。

最后，研究表明惯性似乎起着重要的作用。提出了一种通过高速成像观察实际焊接过程的很有前途的方法，并讨论了第一张图像。它们可以更仔细地研究焊接区域。进行了实验，以了解更多的射流形成和过程眩光。

德国Excelitas PCO公司pco.dicam相机，具备高分辨率、高感光度、快速帧重复率、精确捕捉超快速过程的优点，将可实现高效的单光子检测，为实验提供强而有力的图像数据支持。

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