本文采用Rofin DC035 Slab CO2激光加工系统、Fronius TS5000数字电焊机、PHOTRON Fastcam 1024R2彩色高速摄像仪、PI Acton Research Spectra Pro 2500i瞬态光谱仪、Prometec UFF100光束光斑质量诊断仪及Molectron 3sigma功率计,对CO2激光与TIG电弧的相互作用及影响进行了定量研究,总结归纳了CO2激光与TIG电弧作用的一般规律。 首先对CO2激光在直流TIG电弧中的能量衰减及传输形态进行了实验研究。结果显示：电弧对CO2激光能量存在逆韧致吸收,吸收比率与激光在电弧中传输距离及电弧本身的吸收系数成正比；电流越大,激光作用位置越靠近阳极,电弧吸收越多。电弧对激光存在“负透镜效应”,使得穿过电弧后光束半径发生变化,电弧引起光束传输方向向阴极偏折,且当光束在电弧中传输距离较大时,上述作用均变得更加明显。 其次研究了CO2激光对TIG电弧特性的影响。实验结果表明：激光引起电弧电弧静特性曲线下移,且激光功率越大,静特性曲线下移幅度越大,当电弧电流较小或作用位置靠近电弧阴极时,受激光作用电压降低较多。激光作用引起电弧形态变化,导致激光作用位置到阳极之间区域的体积膨胀。同时当激光功率增大到1000W时产生了激光支持的燃烧波,激光功率越大,燃烧波体积越大,且上升高度增加,传播速度加快,燃烧频率降低。 最后,利用光谱仪对CO2激光-TIG电弧相互作用进行了光谱分析。结果表明,激光作用电弧后仍只存在一次电离,特征谱线中主要为氩的一次电离离子谱线和原子谱线。500W激光作用电弧后,注入电弧的总能量升高,且激光作用位置越靠近阳极,总能量升高越多。从而电弧的平均温度、电离度、电子密度得到了提高。电弧辐射强度与注入电弧的总功率成正比,随作用位置向阳极的靠近及激光功率的增加,辐射增强。当激光功率大于等于1000W时产生激光支持的燃烧波,激光与电弧相互作用系统处于动态平衡状态。