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.     

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（英文）

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:电弧电流激光脉冲宽度或激光激励电流激光脉冲频率。在此基础上,构建了激光诱导电弧焊接镁合金熔池形貌数据库体系,通过复合热源参数的分级调控,以实现对熔池形貌的精准控制。利用T形焊接熔池来验证熔池形貌的调控效果,结果表明控形的准确度高至95.1%。     

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>激光脉冲宽度或激光激励电流>激光脉冲频率。在此基础上,构建了激光诱导电弧焊接镁合金熔池形貌数据库体系,通过复合热源参数的分级调控,以实现对熔池形貌的精准控制。利用T形焊接熔池来验证熔池形貌的调控效果,结果表明控形的准确度高至95.1%。     

焊接工艺参数对镁合金CO2激光焊焊缝表面成形的影响

探讨了焊接工艺参数包括激光功率、焊接速度、正面和背面的保护气体流量对焊接工艺效果和接头成形的影响.结果表明,对AZ61和AZ31两种镁合金,激光功率的增大,焊缝正面和背面的熔宽都明显增大;而焊接速度的增大,焊缝正面和背面的熔宽明显减小.在同样的工艺参数情况下,AZ61的熔化效率比AZ31更高,获得的焊缝正面和背面熔宽更大.正面的保护气体流量大小对焊缝熔宽的影响较小,而背面保护气体流量对焊缝熔宽基本没有影响,但正面和背面气体流量主要影响到焊缝正反面的保护效果,影响到焊缝的表观.试验结果表明,在适当的工艺参数下,采用CO2激光焊接方法可以较好地实现不同厚度的AZ61和AZ31镁合金的焊接,而且焊缝成形良好,接头的力学性能优良.     

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。     

基于田口法的镁合金激光焊接工艺参数研究

利用Nd:YAG脉冲激光焊接机对镁合金进行对缝焊接工艺试验.以缝焊的最大抗拉强度作为评价焊接质量的品质特性,对影响焊接质量的六项关键工艺参数(保护气体、激光功率、工件移动速度、离焦量、脉冲频率和脉冲波形)利用田口法进行优化设计.依据田口法设计了18种工艺参数组合,每组工艺参数进行3次焊接试验.试验结果表明,激光功率和脉冲波形影响最为显著.通过优化工艺参数可使AZ31B镁合金焊缝获得169 N/mm2的最大抗拉强度.     

铝合金脉冲激光焊Mg元素烧损行为及接头硬度分布

采用Nd:YAG脉冲激光对1mm厚5A05铝合金板进行焊接,结合激光焊物理过程,研究和分析了焊接工艺参数(脉冲能量、脉冲宽度、焊接速度和离焦量)对Mg元素烧损和焊缝熔深的影响,以及焊缝中Mg元素含量的变化和接头的硬度分布.结果表明,Mg元素烧损受熔池搅拌作用的影响,随搅拌作用增强和焊缝熔深的增加,焊缝中Mg元素烧损率减小;受Mg元素含量和冷却速度影响,焊接接头硬度在熔合线附近具有最大值,在焊缝中从表面到熔池底部硬度先减小再增大.     

复合助焊剂对AZ31镁合金TIG焊接头组织与性能的影响EI北大核心CSCD

采用钨极氩弧焊(TIG)方法对AZ31镁合金进行焊接实验,研究新型复合助焊剂对AZ31镁合金焊接接头组织的性能的影响,探索优化镁合金焊接质量的方法和工艺。结果表明:实验所使用的新型助焊剂可通过"电弧收缩"和"表面张力"复合效应来优化焊接热循环;部分助焊剂以原子态进入电弧区域作用于焊接电弧,而熔入熔池的助焊剂则是通过改变熔池表面张力来加大AZ31镁合金焊接熔深,减小熔宽;助焊剂增加熔合区晶粒形核能力,细化该区晶粒,使第二相呈网状分布,提高AZ31镁合金焊接接头的综合力学性能。     

TA15合金激光焊接熔池形貌及温度场分析

熔池作为所有熔焊工艺的最主要研究对象,其特征决定了最终焊缝成形质量.利用高速摄像系统对焊接过程中的熔池进行实时监测,可获得熔池在任意时刻的热图像.通过对TA15钛合金激光焊接熔池热图像进行分析计算,得到熔池的一系列特征量(主要有熔池宽度和熔池长度),重点分析了激光焊接热输入(单位厚度焊接线能量)与熔池特征量间的关系以及温度场的特点.结果表明,熔池长度和熔池宽度都随焊接热输入的增加而增加,并基本呈线性增长;焊接速度减小时,熔池宽度和熔池长度都随之增大,并且熔池长度增大得更快;激光功率减小时,熔池宽度和熔池长度随之减小.熔池内部温度分布较不均匀,尤其是过热液态区域.     

AZ31B镁合金的脉冲电流气体保护钨极焊过程参数优化(英文)

建立预测脉冲电流气体保护钨极焊AZ31B镁合金接头的拉伸强度经验方程。研究焊接过程参数如峰值电流、基础电流、脉冲频率和脉冲时间对焊接接头的影响。试验设计了一个四因素五水平的正交实验。建立的经验方程能够有效地预测脉冲电流钨电极惰性气体保护焊AZ31B镁合金的焊缝拉伸强度,可信度为95%。结果表明,脉冲频率对拉伸强度的影响最大,其次是峰值电流、脉冲时间和基电流。     

激光冲击处理对AZ31B镁合金表面质量的影响

为了研究激光冲击处理对AZ31B镁合金表面质量的影响,采用波长1 064 nm、脉冲宽度15 ns、脉冲能量10 J、光斑直径3mm的钕玻璃脉冲激光器,对轧制态AZ31B镁合金薄板试样表面进行激光冲击处理。试验结果表明:单次冲击所形成的凹坑深度达到39.122μm;由于激光能量分布不均匀,导致AZ31B镁合金表面粗糙度值增大。     

AZ31镁合金激光自熔焊工艺及接头的性能

采用对接激光自熔焊方法焊接4mm厚的AZ31镁合金,通过微观组织分析和力学性能测试研究了激光自熔焊工艺参数对镁合金激光焊接头焊缝成形、组织以及力学性能的影响.试验结果表明:采用试验范围内的工艺参数,可以获得焊缝成形良好、无明显焊接缺陷的接头.焊接速度从3 m/min增大到3.9 m/min,焊缝尺寸和接头抗拉强度变化较...     

AZ31B镁合金厚板变极性等离子加丝焊接及工艺研究

采用变极性等离子焊接方法对AZ31B镁合金进行焊接,通过观察AZ31B镁合金变极性等簿子焊接现象,探讨了变极性等离子工艺参数(焊接电流、等离子气流量、焊接速度、送丝速度等)对焊缝成形的影响.试验表明,AZ31B镁合金变极性等离子焊接时将产生烟雾,焊缝正反两面都需要氩气保护,镁合金变极性等离子焊接的工艺范围较宽,通过选择适当的工艺参数可以获得理想的焊缝成形.     

脉冲电流参量对镁合金微弧氧化过程的影响

为了探讨脉冲电流参量对AZ31B镁合金微弧氧化过程的影响规律,利用涡流测厚仪测量陶瓷层厚度,采用扫描电镜观察陶瓷层表面形貌,根据电压变化曲线计算微弧氧化过程能量消耗。结果表明,随脉冲频率由500 Hz增至2000 Hz,镁合金微弧等离子体诱发时间由87 s减小至12 s,微弧等离子体诱发电压先降低后趋于稳定并在脉冲频率为1500 Hz时达到最低值177 V;陶瓷层表面放电微孔直径变大,数量减少,陶瓷层厚度增大同时膜层致密性变差;镁合金微弧等离子体诱发过程的能量消耗随脉冲频率增大先降低后升高,并在脉冲频率1500 Hz时达到最小值2.2 k J;陶瓷层生长过程能量消耗随脉冲频率增大呈线性增加,生长单位厚度陶瓷层的能量消耗也增多,脉冲频率500 Hz时达到最小值22.3 k J/μm。     

弧光法与激光视觉法检测熔池振荡特征的对比分析

为了研究不同焊接条件下激光视觉法与弧光传感法对脉冲GTAW焊熔池振荡信号的传感效果,分别建立了相应的试验系统,并进行了提取脉冲GTAW定点及连续焊熔池振荡频率的试验,对比分析了两种方法的传感效果. 结果表明,定点焊时弧光传感法与激光视觉法都能够稳定并准确的检测出熔池振荡频率;连续焊时随着焊接速度的提高弧光法传感获得熔池振荡信号质量变差,而焊接速度的变化对激光视觉法获得熔池振荡信号质量影响较小. 因此在连续焊接条件下,激光视觉法具有更好的适应性.     

AZ31镁合金焊缝基于超声搅拌的晶粒细化方法探究

细小晶粒可以优化焊缝的力学性能,降低凝固裂纹的敏感性。该研究利用一个基于外加超声能量的全新晶粒细化方法,将超声能量直接导入焊接熔池,改变了焊接熔池的凝固过程,促进焊接熔池凝固过程中的形核,即将1根超声探针(钨丝)在电弧后面一定距离插入焊接熔池并进行超声频率搅拌,并且利用该方法在AZ31镁合金焊缝中得到了非常理想的晶粒细化效果。同时,根据试验结果及超声搅拌理论分析了AZ31镁合金焊缝晶粒细化的理论机制及超声振幅对晶粒细化效果的影响规律等。     

胶层-镍箔辅助激光焊钢/镁接头组织与性能

采用钢板在上、镁板在下且添加胶层-镍箔辅助的激光焊接技术,对厚度1.4 mm的DP590双相钢和厚度1.5 mm的AZ31B镁合金进行焊接, 基于热力学计算选择添加箔片元素,分析接头焊缝形貌、显微组织与力学性能,并对接头熔池温度场和流场进行数值模拟. 结果表明,激光功率1 800 W,焊接速度30 mm/s,离焦量为 + 2 mm,流量为15 L/min的氩气保护的工艺条件下,添加镍箔实现了镁/钢冶金连接,同时添加胶层和镍箔,与单一添加镍箔相比,接头平均抗剪强度提高1.73倍;添加胶层,焊缝连续光滑, 镁侧熔池的熔化宽度增大,钢/镁横向结合面积增加,熔池温度梯度降低,熔池流动速度提高,促进了界面元素相互扩散和冶金反应,因此钢/镁接头性能得到大幅提升.     

脉冲磁场对AZ91D镁合金凝固组织的影响

研究了脉冲磁场作用下AZ91D镁合金凝固组织的变化,考察了冷却速度、磁场强度和放电频率对AZ91D镁合金晶粒大小的影响,并对磁场影响凝固组织的机理进行了探讨。试验结果表明:在脉冲磁场的作用下,AZ91D镁合金的凝固组织显著细化,其初生相由发达的树枝晶转变为均匀细小的蔷薇状晶体,共晶网络变得细小且不连续,聚集在晶界上的共晶组织减少;合金的晶粒尺寸随着冷却速度的降低,磁场强度或放电频率的增加而逐渐减小。     

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.     

峰值功率和脉冲宽度对激光焊接质量的影响

基于有限元法,以峰值功率和脉冲宽度为参数,建立了304不锈钢薄板激光焊接有限元模型,并进行瞬态热分析,获得了各参数对熔池形状和温度的影响规律。基于正交试验设计,分析了各参数对熔池形状和温度的影响程度,并得出最优参数组合。结果表明:随着峰值功率和脉冲宽度的增加,熔宽、熔深、深宽比和熔池温度增加,当峰值功率为280 W,脉冲宽度大于或等于4 ms时,熔池温度超过材料沸点;峰值功率对熔池形状和温度的影响较脉冲宽度大,最优参数组合为峰值功率为240 W,脉冲宽度为5 ms。分析结果可为激光焊接304不锈钢工艺参数的选择提供理论依据和技术指导。