镁合金低脉冲激光-气体混合焊的熔池形貌演变和多级调控

利用基于COMSOL Multiphysics的脉冲激光-气体钨极电弧(GTA)混合焊接新型双热源模型,分析了焊缝沿线选定点的温度分布,研究了激光脉冲参数和电弧电流对熔池形貌的影响.工艺参数对熔池深度的影响由大到小为:激光激励电流＞电弧电流＞激光脉冲宽度＞激光脉冲频率;工艺参数对熔池宽度的影响由大到小为:电弧电流＞激光...     

Nd:YAG激光器焊接钛合金薄板的工艺研究

用Nd:YAG脉冲激光作为焊接热源,对TC4钛合金试板进行了平板堆焊试验,研究了激光焊接工艺参数对焊缝成形的影响。试验结果表明,激光焊接电流和脉冲宽度是影响激光焊接模式的主要因素,在低电流和小的脉冲宽度下,易出现匙孔未穿透型焊接,形成V形焊缝;增大激光焊接电流与脉冲宽度时,焊接模式由匙孔未穿透向匙孔穿透型转变,形成X形焊缝。脉冲激光焊接的参数需要合理的匹配,才能获得好的稳定的焊接过程。     

Nd:YAG激光+CMT电弧复合热源横焊工艺参数对焊缝形貌的影响

以304不锈钢为对象,借助横焊焊缝横断面图像来分析Nd:YAG激光+CMT电弧复合热源横焊焊缝横断面的成形特征,研究了Nd:YAG激光+CMT电弧复合热源横焊过程中焊接工艺参数对焊缝横断面形貌的影响.结果表明,在Nd:YAG激光+CMT电弧复合热源横焊中,焊接工艺参数对横焊焊缝横断面形貌的影响显著;Nd:YAG激光加入CMT电弧焊中明显提高了复合焊缝以及复合焊中CMT焊缝的熔深;采取适当的焊接工艺参数(小的光丝间距、大的激光功率、小的焊接速度、适合的离焦量以及小的或大的CMT功率)可以避免熔池机械式叠加和焊缝横断面错位现象,使得焊缝成形良好.     

激光-电弧复合热源焊接钛合金薄板T形结构件

采用低功率激光-电弧复合热源工艺进行钛合金薄板T形结构件的焊接,焊后采用光学显微镜、X射线衍射仪等设备对接头进行分析.结果表明,激光-电弧复合热源焊接过程中激光可以诱导增强电弧、提高电弧穿透能力,采用激光-电弧复合热源易于进行T形结构件的连接;焊缝形成均匀细密鱼鳞纹,接头背面熔透均匀、过渡平缓,焊缝宽度小;焊缝主要由α＇相和β相组成,焊接时脉冲激光和TIG脉冲电流对熔池的搅拌作用及金属蒸气和等离子体喷射对熔池的搅拌作用使得细小α＇针疏松散乱;Al元素和Mn元素含量稳定,没有发生成分偏析.     

铝/钢电弧辅助激光对接熔钎焊铺展特性

采用小功率TIG电弧辅助激光热源进行5A06铝合金和热镀锌ST04Z钢的预置粉末对接熔钎焊工艺试验,通过SEM,Photoshop来研究预留间隙、背面填涂钎剂、激光热输入、辅助电弧电流、热源中心间距、填加焊丝对熔钎焊接头铺展宽度的影响. 结果表明,预留小于0.5 mm的间隙与背面填涂钎剂均可增大铺展宽度;在未焊穿的前提下,随激光热输入和辅助电弧电流的增加,铺展宽度增大;随热源中心间距的增大,铺展宽度先增加后减小. 焊接熔池中填加Al-Si焊丝较未填加焊丝的铺展性更好,获得连续、美观的焊缝表面形貌.     

基于逐步回归法研究激光复合焊接工艺参数对焊缝的影响

采用CO2激光-TIG复合焊接3 mm厚的不锈钢板,基于多元线性回归方法,研究了焊接工艺参数对焊缝熔宽及塔深的影响.试验结果表明,对激光-电弧复合焊焊缝熔深影响程度从大到小的焊接工艺参数依次为:激光功率、焊接速度、TIG焊焊接电流和热源间距,其中前2项的影响最为突出;对熔宽影响的焊接程度从大到小的焊接工艺参数依次为:焊接速度、TIG焊焊接电流、热源问距和激光功率,并分别给出了回归教学模型.     

镁合金T形件激光-TIG复合热源焊接

主要研究了激光-TIG电弧复合焊复合模式、热源间距(D_la)和激光脉冲参数对镁合金T形件成形的影响.研究发现TIG-激光的复合模式更有利于T形件的成形.在TIG-激光复合模式下,D_la随着焊接电流的提高而增加时会得到更大的焊接熔深,焊接电流为100 A,D_la为3 mm时可以得到良好的镁合金T形结构件焊缝成形.激光脉宽过小或过大都会对T形结构件焊缝根部的成形产生不良影响,脉冲较小时T形件立板与上板结合处的熔池金属极易产生过烧,从而导致焊接表面塌陷严重,甚至烧穿;脉冲过大时则造成立板与上板结合处熔化不足而产生不熔合现象.     

激光电弧复合焊接顺序对304不锈钢T形接头影响的模拟试验分析

建立304不锈钢T形接头三维有限元模型,研究激光电弧复合焊接顺序对304不锈钢T形接头热变形及残余应力的影响. 采用高斯面热源加高斯锥形体热源组合的热源模型,模拟激光电弧复合热源,并通过304不锈钢激光电弧复合堆焊工艺试验验证数值模拟激光电弧复合焊接过程的可靠性. 结果表明,焊缝截面熔池形貌的数值仿真结果与焊接工艺试验结果吻合较好,该热源模型能有效模拟激光电弧两种热源的复合作用. 确定多种焊接顺序方案,分析不同焊接顺序下T形接头温度场、残余应力和热变形情况,激光电弧复合焊接顺序对T形接头残余应力及热变形均有影响,通过对比不同顺序下残余应力值及热变形量发现,顺序焊接能有效减小焊接残余应力,同时反向焊接产生的热变形量最小. 综合分析,不锈钢T形接头顺序反向焊接的效果最佳.     

PLC控制的焊接工艺对高强钢焊接性能的影响

以厚度为1 mm的冷轧低碳钢板为研究对象,通过PLC控制脉冲频率和占空比等工艺参数,研究了脉冲激光焊接和连续激光焊接条件下,焊接工艺对焊接接头组织和力学性能的影响。结果表明,低碳冷轧钢板适宜的脉冲频率为50 Hz,占空比为30%;连续激光焊接和脉冲激光焊接熔池深度相当的情况下,连续激光焊接的熔池宽度比脉冲激光焊接要宽。     

中厚板对接MAG-TIG双电弧打底焊研究

研究了MAG-TIG双电弧复合热源中厚钢板自由成形打底焊接工艺,采用高速摄像机采集焊接过程中的电弧形态和熔池流动行为,焊后采用光学显微镜、万能力学性能测试仪等设备对接头进行测试分析。结果表明:与单独脉冲MAG焊相比,MAG-TIG双电弧复合热源打底焊接工艺熔透均匀,且正、反面自由成形连续、稳定;TIG电弧的存在对MAG电弧产生电磁排斥力,使MAG电弧稳定作用于熔池前端;拉伸测试获得的平均拉伸强度为466 MPa,断裂均发生在远离焊缝和热影响区的母材;通过调整TIG电弧的作用位置和电流大小,可以控制MAG电弧加热位置,以及焊接熔池上方热输入的分配,实现了MAG-TIG复合焊接熔池流动行为的调控。     

Nd:YAG激光+CMT复合热源电弧形态和熔池形貌

以304不锈钢为研究对象,借助高速摄像记录了YAG激光+CMT复合热源焊接的电弧形态和熔池形貌,研究了不同激光功率和光丝间距下的YAG激光+CMT复合热源焊接的电弧形态和熔池彤貌,并与CMT焊接进行了比较,分析了YAG激光+CMT复合热源焊接的电弧形态和熔池形貌发生变化的机理.结果表明,在Nd:YAG激光+CMT复合热...     

镁合金脉冲激光焊接温度场的数值模拟

采用有限元分析软件Ansys对1.2 mm厚度的AZ31镁合金脉冲激光焊接过程进行模拟,通过分别改变激光的脉冲、频率及焊接速度,比较了参数变化对熔池截面形状的影响,确认了该厚度AZ31镁合金板的理想规范参数.研究结果表明:接头熔深随激光脉冲宽度和频率的降低而减小,随焊接速度的减小而增大.激光参数变化对熔池宽度的影响不大.     

基于ANSYS的旋转电弧焊接温度场的数值模拟

旋转电弧焊接是一个电弧边旋转边移动的焊接过程,可用来进行焊缝跟踪,可使焊接质量良好。本文以高斯分布热源作为焊接热源,初步分析了旋转电弧传感器旋转半径、旋转频率、旋转方向、电弧电压、焊接电流及焊接速度的改变对焊接熔池的影响,从而为合理选择焊接工艺参数和保证焊缝质量提供了理论依据。     

工艺参数对AZ31镁合金激光-MIG复合焊缝成形的影响

系统研究激光功率、电弧电流和热源间距对10 mm厚AZ31镁合金激光-MIG (Metal inert gas) 复合焊接工艺稳定性和焊缝成形的影响规律.结果表明:实现最大激光-电弧协同效应的最优热源间距为3 mm;复合焊接熔深决定于激光功率;MIG电弧电流对焊缝宽度有显著影响,但是对焊接熔深影响有限;在优化的工艺参数下,激光-MIG复合焊接能够有效消除镁合金激光焊缝中存在的表面成形缺陷,焊接速度提高50%;与MIG焊接相比,复合焊接熔深提高近10倍,电弧燃烧和熔滴过渡稳定性大幅度提高;因而激光-MIG复合焊接是镁合金焊接的一种有效方法.     

Nd:YAG激光+脉冲GMAW复合热源焊接参数对焊缝熔宽的影响

通过试验研究了Nd:YAG激光 脉冲GMAW复合热源焊接过程中焊接工艺参数对焊缝熔宽的影响.结果表明,复合热源焊缝熔宽随电弧功率和激光功率的增大而增大,随焊接速度的提高而减小,而光丝间距和离焦量对复合热源焊缝熔宽影响相对较小.复合热源焊缝熔宽远大于激光焊缝熔宽而仅稍大于脉冲GMAW焊缝熔宽,说明在复合热源焊接过程中脉冲GMAW决定焊缝熔宽,这主要是由于激光束加热区域远小于电弧加热区域造成的.试验结果的分析比较还表明,在激光 电弧复合热源焊接过程中激光功率的增大还极大地提高了焊接速度.     

激光焊接参数对冷作模具钢焊缝表面成形的影响

利用激光焊机在Cr13Mo1Si1V1冷作模具钢表面进行自熔焊接试验,探讨了脉冲激光焊接工艺参数对焊缝横断面形貌尺寸的影响.结果表明:随着激光脉冲能量的增大,焊缝熔深及表面宽度都明显增大;随着脉冲宽度的增大,熔深增长不明显,但表面宽度却明显减小;随着脉冲频率的提高,焊缝熔深及熔宽均减小;加大光斑直径会导致加热区域扩大,熔深减小.采用脉冲激光焊接该模具钢时,脉冲能量和光斑直径对熔深的影响较大;脉冲宽度对表面宽度的影响较明显;脉冲频率对焊缝横断面形貌尺寸的影响相对较小.     

纯钛TA2薄板电弧辅助激光焊高速焊接过程的电弧和熔池特征行为研究

针对0.5 mm纯钛TA2薄板的电弧辅助激光焊高速焊接,研究了热源间距和热源相对位置对激光电弧耦合、熔池形态的影响,利用高速摄影对电弧形态和熔池形状进行分析,探索不同热源间距和热源相对位置对薄板高速焊接过程稳定性的影响规律。结果表明,两种热源相对位置(Laser Leading,LL和Arc leading,AL)模式下,随着热源间距的减小,TIG电弧面积均会有所增加;在AL状态下,电弧起预热作用,LL状态下,当热源间距减小到6 mm时,激光和TIG电弧共同作用形成共熔池现象;LL状态下的TIG电弧面积标准差更小,LL状态的焊接过程稳定性优于AL状态。     

镁合金脉冲激光焊接温度场的数值模拟

本文采用有限元分析软件Ansys对1．2mm厚度的AZ31镁合金脉冲激光焊接过程进行模拟,通过分别改变激光的脉冲、频率及焊接速度,比较了参数变化对熔池截面形状的影响,确认了该厚度AZ31镁合金板的理想规范参数。研究结果表明：接头熔深随激光脉冲宽度和频率的降低而减小,随焊接速度的减小而增大。激光参数变化对熔池宽度的影响不大。     

自保护药芯焊丝激光—电弧复合热源焊接电弧稳定性的分析

以自保护药芯焊丝（414N-O）为研究对象,借助电弧分析仪和高速摄像,对不同工艺参数下激光—电弧复合热源焊接电弧稳定性进行了试验研究.结果表明,复合热源焊接过程中,激光的加入明显的减小了自保护药芯焊丝电弧作用点漂移概率,拉长了电弧空间,降低了熔滴短路过渡概率,提高了电弧稳定性;工艺参数中,光丝间距和送丝速度对平均焊接电流影响显著;电弧电压和送丝速度对平均焊接电流变异系数影响显著;激光功率对平均焊接电流的影响幅度与光丝间距和送丝速度有关,光丝间距和送丝速度越大,激光功率对平均焊接电流的影响越小;电弧电压对平均焊接电流的影响幅度与光丝间距有关,光丝间距D_LA=0 mm时,影响最显著;激光前置比激光后置更有利于平均焊接电流变异系的稳定.     

铝/钢异种金属电弧辅助激光熔钎焊工艺

进行了铝/钢异种金属的电弧辅助激光熔钎焊试验,分析了激光功率、电弧电流、焊接速度、热源中心间距对金属间化合物层厚度和接头抗拉强度的影响,优化了焊接工艺参数。结果表明:在其他焊接参数不变的情况下,随着激光功率、电弧电流的增大,焊接速度、热源中心间距的减小,金属间化合物层厚度随之增加。电弧辅助激光熔钎焊的优化工艺参数为激光功率1.2 k W、电弧电流15 A、焊接速度10 mm/s,热源中心间距15 mm。在该焊接参数下,可以获得性能良好的焊接接头,其抗拉强度达到163 MPa,金属间化合物厚度小于10μm。