激光-同轴电弧复合焊接热源焊接

在建立和研究空心钨极电弧的基础上，对激光－同轴电弧复合焊接热源焊接特性进行了深入研究，试验结果表明，激光与电弧相互作用增强的效果十分显著，采用同轴电弧作为辅助热源增大焊接熔深的效力优于激光－旁轴电弧复合焊接热源焊接效果，在试验的基础上，得到了激光－同轴电弧复合焊接热源焊接熔深的变化规律。     

激光—MAG电弧复合热源焊接过程的影响因素

针对激光-MAG电弧复合热源焊接过程的几个主要影响因素展开了研究.通过焊接电弧分析仪发现激光-MAG电弧复合热源焊接时,光斑-焊丝之间的距离为1mm时,焊接电弧最稳定.通过对熔深、熔宽的分析发现,复合后熔深能够增加1.5倍以上,并且激光-短路过渡电弧MAG复合热源焊接还能够改善焊缝的润湿性,增加熔宽,减弱焊缝的咬边现象,与单独激光焊接时相似,当激光的焦点位于工件表面以下1mm时,熔深达到最大值.     

低功率YAG激光-MAG电弧复合焊接不锈钢

以0Cr18Ni9Ti不锈钢钢板为试验材料,研究了低功率脉冲YAG激光-脉冲MAG电弧复合热源和单脉冲MAG焊接不锈钢.结果表明,低功率脉冲YAG激光-脉冲MAG电弧复合热源同样具有大功率激光-电弧复合焊接才有的增加熔深、提高焊接速度、稳定焊接过程等优点;低功率脉冲YAG激光的加入改变了电弧形态,电弧根部被吸引和压缩现象显著,提高了能量利用率;与单脉冲MAG堆焊相比,在相同焊接速度下复合焊最大能增加熔深1.3倍,在相同熔深下复合焊的焊接速度可以提高50%;复合焊焊缝的晶粒较单MAG焊缝中的晶粒细小,其焊缝抗拉强度比单MAG的好,断裂属于延性断裂.     

铝合金激光-小功率脉冲MIG电弧复合热源焊接特性分析

针对5A06铝合金,通过一系列对比数据综合分析了MIG焊和激光MIG复合热源焊接技术在焊缝熔深、焊缝成形、焊接速度、焊接热输入等方面的优缺点.结果表明,在MIG平均电流小于200 A的小功率脉冲MIG电弧区域内,等热输入且等焊接速度条件下,激光-MIG复合热源焊接技术与MIG相比可以提高焊缝深宽比1～2倍,增加焊缝熔深0.43～2.5倍;等热输入且等平均焊接电流条件下,与MIG相比,激光MIG复合热源焊接技术可以提高焊接速度0.6～1.5倍,增加焊缝熔深0.5～5.9倍;激光MIG复合热源焊接技术可以用高于MIG焊0.6～6.5倍的焊接速度和更小的焊接热输入获得与MIG同样的焊缝熔深;与MIG焊相比,激光MIG复合热源焊缝的铺展性更好,更适合于高速焊接;MIG复合2 kW的激光能量后会增加平均电弧电压、减小平均电流.     

热源间距对激光-电弧复合焊焊缝成形和组织的影响

采用CO2激光与MAG电弧进行旁轴复合焊接,研究了不同热源间距对焊缝形貌、熔宽及熔深的影响,分析了焊接顺序对不同热源间距时的焊缝形貌、深宽及微观组织的作用机理.研究表明:对于中碳高强钢,采用激光后置的复合焊接形式较好,电弧对焊接金属起到预热和微熔作用,提高了材料对激光的吸收率,增加熔深,热源间距为2mm时,熔深最大;而热源间距为4 mm和6 mm时,焊缝表面形貌较好,但激光前置时两热源的耦合效果较差;激光后置时的焊接接头显微组织均匀,微观缺陷少.     

建筑装饰用AA5754铝合金在激光电弧复合焊接过程中焊缝形貌及性能变化

激光复合焊接是将激光热源和附属焊接源进行组合焊接的技术。利用新一代高功率光纤激光器和TIG焊枪,采用激光电弧复合焊接技术完成了两套实验。研究激光功率、焊接速度和电弧电流对建筑装饰用AA5754铝合金焊接质量的影响,并对以电弧为主导作用的复合热源和以激光为主导作用的复合热源进行比较分析。结果表明:以激光为主导作用的复合焊有更好的熔深和焊接质量,并在实际工作中得到了进一步验证。     

低碳钢汽车板的焊接工艺及焊缝检测研究

对汽车板进行了单一激光焊和激光-电弧复合焊接处理,研究了焊接工艺、保护气、焊接方向和热源间距对焊接件形貌以及熔深、熔宽的影响。结果表明,激光-电弧复合焊接工艺下的汽车板焊接件的上部分主要表现为半球状,而下部分主要为锥状;不同的保护气氛对汽车板焊接件的熔深的影响较小、对熔宽的影响较大,单一氦气保护下的焊接件的熔宽最大;先激光后电弧的复合焊接工艺下的焊缝熔宽要明显大于先电弧后激光焊接工艺,且两种工艺下的焊接件的熔深相当。     

激光-等离子电弧复合焊接参数对焊缝形貌的影响

激光-等离子电弧复合焊接技术是具有良好工业前景的新型焊接技术,相比于TIG电弧,等离子电弧更加稳定,钨极烧损小,能显著提高焊接效率。以10 mm厚度的304不锈钢为母材进行表面堆焊,研究了激光功率、离焦量、焊接电流、焊接速度和热源间距对熔深、熔宽的影响。结果表明,复合焊的熔深熔宽大于单独焊的熔深熔宽,随着激光功率的增加,熔深熔宽逐渐增加。焊接电流小于200 A时,熔深的变化大于熔宽的变化,电流大于200 A时,二者的变化速度接近一致。熔深对离焦量敏感,负离焦能得到更大的熔深。随着焊接速度增大,熔深熔宽逐渐变小,高速下的焊接过程更加稳定。随着热源间距的增大,复合焊熔深逐渐变小,熔宽呈减小趋势,熔深变化较大。激光后置的焊接方式要优于激光前置。     

激光-TIG复合焊接镁合金AZ31B焊接工艺

以变形镁合金AZ3lB为主要研究对象,研究激光-TIG复合热源焊接镁合金工艺特点,利用正交试验分析焊接规范对焊缝成型的影响。试验结果表明,激光束的存在增强了镁台金高速焊接时电弧的稳定性,增大了焊缝的熔深。在最佳的工艺条件下镁合金焊缝成型良好．无气孔、裂纹等缺陷,焊接接头抗拉强度与母材强度相当,表明激光-TIG复合热源焊接是一种理想的镁合金焊接新工艺。     

304不锈钢MIG、激光和激光-MIG复合焊接工艺对比研究

采用MIG焊、激光焊、激光-MIG复合焊分别在5 mm厚304不锈钢板上进行堆焊,对比分析三种焊接方式下焊接接头的宏观形貌和显微组织。试验结果表明,激光-MIG复合焊接中激光与电弧两热源叠加并产生复合作用,焊缝兼有MIG焊和激光焊的形貌特征,其中MIG电弧主要作用在复合焊熔池的上部,具有MIG焊焊缝大熔宽、浅熔深特征,激光热源主要作用于复合焊熔池的下部,具有激光焊焊缝大深宽比特征。因为热源的复合作用,激光-MIG复合焊接拥有比单MIG焊接和激光焊接更好的桥接能力、成形能力和组织性能。     

GTAW多相流数值模拟的相界面实时标记方法

在大电流GTAW的非稳态多相流数值模拟中,需要将电弧热与电弧压力加载在金属相与气相之间的动态变化的界面上,以便准确描述电弧与熔池之间的相互作用. 因此提出了一种相界面实时标记方法,通过在三维计算域网格数据中遍历搜索相体积分数梯度的最大值,识别出临近相界面的单层网格区域并施加标记,将面热源与表面力除以网格厚度转化为体热源与体积力并加载到标记区域. 结果表明,该方法鲁棒性强,对不同幅度凹凸起伏的GTAW 相界面均能准确标记,标记时间仅占控制方程迭代时间的7.34%,能够满足实时性要求. 利用该方法能够准确模拟电弧压力对熔池的挖掘作用以及电弧热沿工件深度方向的渗透作用,无需采用复合热源模型,即可在计算结果中呈现大电流GTAW的指状熔深特征.     

Numerical simulation of gas metal arc welding temperature field

The infrared camera is used to investigate the temperature field of gas metal arc welding.The results show that the temperature distribution of weld pool and adjacent area appears cone shape.A new heat source model combined by Gaussian distribution heat source of the arc and conical distribution heat source of the droplet is set up based on the experimental results, and with the combined boundary conditions,the temperature field of gas metal arc welding is simulated using finite element method.According to the comparison between the results of experiment and simulation in temperature field shows that the new combined heat source model is more accurate and effective than the Gauss heat source model.     

Influence and Analysis of Concentrate Degree of Plasma Arc for Heat Process of Hardening Treatment

THE metal material can obtain better use performancesuch as rigidity and anti-fatigue by surface hardentreatment using high energy density plasma beam.Thesurface harden treatment by plasma arc is correlated tothe heat cycle for the treatment course of the hardenzone.In order to enhance the surface quality of theprocessed workpiece,assure the stability of the processcourse and control effectively process technologycourse,the study of the heat process for plasma arctreatment is very important in…     

激光-等离子弧复合焊温度场的数值模拟

利用峰值热流随深度衰减的高斯体热源与高斯面热源相结合的方法,建立了激光等离子弧复合焊三维运动热源模型,重点考虑了由热源间距引起的激光束与等离子弧之间相互作用对热源模型的影响.基于所建立的热源模型对2 mm厚1420铝锂合金板的激光等离子弧复合焊接温度场进行了有限元分析,得到了不同热源间距条件下焊接区域的温度场分布.结果表明,仿真结果与试验结果相符合,证明了该热源模型是反映了客观实际的.此工作对于激光电弧复合焊接传热及工艺研究具有指导意义.     

窄间隙坡口激光-MAG复合焊温度场数值模拟

采用激光电弧复合焊焊接窄间隙坡口钢板,坡口会影响激光光致等离子体及电弧形态,从而改变能量密度分布。采用数值模拟手段,综合考虑激光与电弧的相互作用以及窄间隙坡口对等离子体及电弧的压缩作用,建立激光-MAG复合堆焊热源模型和适用于窄间隙坡口的激光-MAG复合焊接热源模型,并分别进行堆焊和窄间隙坡口对接焊的温度场数值模拟。结果表明,两种热源模型的模拟所得焊缝形状与实际焊接焊缝熔合线相符性良好,熔宽、熔深相近,窄间隙坡口对温度场分布有重要影响。     

组合热源模型在焊接数值模拟中的应用

对不同焊接热源的特征要素进行分析,焊接数值模拟中采用高斯面热源和双椭球体热源处理焊接加热问题均不能准确地反映焊接熔池形状.文中提出焊缝表面高斯热源和焊缝内双椭球体热源结合的组合热源模型,其熔池与实际焊缝熔合线吻合.应用上述三种热源对马氏体不锈钢平板对接电弧焊的温度场及应力场进行了数值模拟.结果表明,使用组合热源进行数值模拟较之单独使用高斯或双椭球热源的残余应力计算值与实测值吻合度更高.     

激光+GMAW复合热源焊焊缝成形的数值模拟III.电弧脉冲作用的处理与热源模型的改进

针对激光+脉冲GMAW复合焊时电弧脉冲的热作用特点,将电弧热流处理为脉冲电流和基值电流阶段分布参数不同的双椭圆模式,同时适当减小焊件表面的热导率,以间接考虑脉冲电流和基值电流的间歇式作用.根据平均焊接电流大小确定熔滴热焓椭球体分布的作用区域,并考虑激光热源的作用位置.从以上几方面对前期研究采用的热源模型进行了改进,建立了两类新的适用于复合焊的组合式体积热源模型.利用改进后的热源模型对不同工艺条件下复合焊的焊缝横断面形状尺寸进行了模拟计算.计算得到的熔深、熔宽以及熔合线走向都与实验结果吻合,使数值模拟精度有了较大提高.     

结合型分布带状分段移动热源模型

在数值模拟分析大型焊接结构的焊接残余应力和变形时,可以采用分段移动带状热源模型以便提高计算效率.为此,首先试验分析了不同焊接速度对焊接温度场带状特性的影响.并在已建立的结合型分布圆形热源模型的基础上,推导出了结合型分布带状分段移动热源模型的节点热流与加载时间的计算公式.结果表明,焊接速度大于4mm/s时,较长区段的温度场已经具有带状分布特点.此外,与高斯分布带状分段移动热源模型的节点热流与加载时间的计算公式相比,推导出的公式不但与总的热输入量有关,还与电弧和熔滴的热量分配比有密切的关系.