YG18硬质合金激光焊接性能研究

讨论高含钴量的YGl8硬质合金的激光焊接性能.以Cu作为填充材料,通过激光热导焊可以获得良好的钎焊接头.在激光深熔焊模式下,焊缝上部两侧WC的部分熔化不会导致明显的缺陷,焊缝下部则形成与热导焊模式下相似的钎焊缝.     

激光焊接等离子体声信号的付里叶分析

利用快速傅里叶分析手段对激光焊接热导焊、溶熔焊的稳定焊接过程以及溶熔焊时未熔透、溶透、过熔透的等离子体声信号进行频域分析,发现热导焊时由于没有等离子体存在,相应声信号频谱主要集中在低频范围,溶熔焊时等离子体产生后的声信号频谱主要集中在6kHz附近的高频范围,并且随着深熔焊接溶的逐渐加大,熔透情况由未熔透,熔透向过 熔透转变时,相应的频谱表现为6kHz附近谱线峰值经历了一个逐渐增大然后减小的过程,并且在刚好熔透时6kHz附近谱线峰值最大。     

激光-高频感应复合焊接技术

为了克服激光深熔焊易产生气孔、焊接高碳钢高合金钢等材料时接头组织性能恶化并容易出现裂纹以及材料对激光吸收率低等缺点,研究了一种将高频感应加热与激光相结合的复合焊接方法。以30CrMnSiA为对象,与激光焊接相比,采用激光高频感应复合焊的焊缝组织中马氏体成分减少,贝氏体成分增加,接头的裂纹倾向降低了,同时焊缝的熔深熔宽也有明显的提高,而并未使焊接热影响区变宽或组织恶化。实验结果表明,激光高频感应复合焊接与单纯激光焊接相比,可以起到改善接头组织性能、降低裂纹和气孔倾向以及进一步提高焊接效率的效果。     

工艺参量对NdFeB永磁体和SPCC钢激光点焊质量的影响

为了将激光点焊工艺应用于NdFeB永磁体与冷轧碳钢薄板的连接,试验研究了脉冲功率、脉冲宽度和离焦量对焊点形貌和接头强度的影响。激光点焊中存在热导焊和深熔焊两种焊接模式,改变峰值功率和离焦量都能使焊接模式发生转变,而改变脉宽时焊接模式不转变。点焊试样剪切试验中存在脱壳式、剪断式和压断式3种断裂模式,所对应的熔核尺寸和剪切载荷依次增加。结果表明,为获得较高的连接强度,宜使峰值功率与离焦量适当配合,实现深熔焊模式进行焊接,而脉冲宽度不宜太大。     

工艺参量对NdFeB永磁体和SPCC钢激光点焊质量的影响

为了将激光点焊工艺应用于NdFeB永磁体与冷轧碳钢薄板的连接,试验研究了脉冲功率、脉冲宽度和离焦量对焊点形貌和接头强度的影响.激光点焊中存在热导焊和深熔焊两种焊接模式,改变峰值功率和离焦量都能使焊接模式发生转变,而改变脉宽时焊接模式不转变.点焊试样剪切试验中存在脱壳式、剪断式和压断式3种断裂模式,所对应的熔核尺寸和剪切载荷依次增加.结果表明,为获得较高的连接强度,宜使峰值功率与离焦量适当配合,实现深熔焊模式进行焊接,而脉冲宽度不宜太大.     

钛合金薄板激光焊接参数的多目标优化

激光焊接过程产生的焊斑熔深和热影响区宽度直接影响焊接质量。激光焊接过程复杂,影响因素众多,许多参数难以量化。本文以TC4钛合金薄板为实验样品进行脉冲激光焊接实验。利用两个径向基函数神经网络分别预测焊斑熔深和热影响区宽度。将上述两个径向基函数神经网络作为多目标优化算法的目标函数,以提高焊接熔深并减小热影响区宽度。通过模拟退火算法寻求多目标优化所得的非劣解集中的最优解。实验证明,该方法可有效平衡激光焊接过程的焊斑熔深和热影响区宽度。     

HR-2钢薄壁件激光热导焊研究

探讨了HR-2抗氢不锈钢制薄壁件的激光热导焊方法,研究了激光热导焊接HR-2抗氢不锈钢制薄壁件的工艺参数,分析了焊缝焊深的波动情况及影响焊深波动的因素,提出了有效的焊深波动控制措施.结果表明,采用降低焊接速度和焊前预热等措施,可以突破CO2激光热导焊接HR-2抗氢不锈钢的熔深极限,并且可降低焊深波动;在规范参数和工艺方法选择合适的情况下,激光焊接HR-2抗氢不锈钢薄壁件,可达到焊深≥0.25mm、焊深波动控制在±10%的范围以内、焊缝内部质量及表面成形质量优良的焊接要求;但焊缝质量受激光对中点和点焊点的影响很大,应尽量避免采用激光对中及点焊.     

铝合金不等厚板的CO2激光拼焊及数值模拟

采用CO2激光器,在填加和不填加合金粉末两种条件下,进行了不等厚铝合金(5A02,5A06)薄板的激光拼焊,研究了影响焊接过程稳定性和焊缝成形性能的主要因素,并用有限元方法(FEA)对焊接过程的温度场和应力场进行数值模拟,分析了拼焊板的残余应力分布和变形特点.试验结果表明,镁含量较高的铝合金对激光束的吸收率高,因此达到稳定深熔焊的临界功率密度较低,容易获得稳定的深熔焊过程;填粉能提高铝合金对激光的吸收率,使激光焊接中等离子体更加稳定,使焊接过程更趋稳定,更易得到成形优良的焊缝.模拟结果表明,不等厚铝合金板激光拼焊的温度场不对称,不等厚板的残余应力场和应变场也分布不对称,薄板上残余拉应力范围比厚板大.薄板整体变形大于厚板且比厚板复杂.     

高功率光纤激光焊接铝合金焊缝成形特征研究

为了探究铝合金高功率光纤激光焊接焊缝成形特征与规律,采用高斯光束与平顶光束对3mm厚5052铝合金进行激光对焊,对比分析了不同光束模式下的焊缝成形特征与激光功率、扫描速率对焊缝成形的影响。结果表明,平顶光束焊接主要为热导模式,熔池呈U型,易产生气孔、裂纹等缺陷; 高斯光束焊接有4种模式,随着激光功率和扫描速率的变化,4种模式相互转化,深熔焊模式下,熔池形貌呈“丁字”型; 扫描速率为20mm/s时,高斯光束有效深熔焊的下、上临界功率密度分别为8.8×105W/cm2和9.2×105W/cm2; 激光功率为2.7kW时,高斯光束有效深熔焊的下、上线能量分别为77J/mm和90J/mm; 在满足深熔焊所需功率密度条件下,线能量可作为激光深熔焊接的一个判据,线能量和功率密度对焊接模式与熔池形貌共同起决定性作用。     

AISI304不锈钢箔振镜扫描激光微焊接工艺

振镜扫描激光微焊接是激光微焊接的发展方向。采用基模光纤激光器及振镜系统对厚度为100μm的AISI304不锈钢箔进行平板扫描焊接,对比研究了氩气保护与无气体保护时的激光微焊接工艺,建立了两种条件下激光微焊接的工艺窗口。结果表明:无气体保护时,激光微焊接会产生不稳定过渡区,其产生机理不是热导焊接模式和深熔焊接模式的交替出现,而是氧化导致的深熔焊接过程不稳定;气体保护可以避免不稳定过渡区的产生,并扩大焊接工艺窗口。     

激光深熔焊接技术的研究与动向

随着激光器光束质量的改善和输出功率的提高,激光深熔焊接技术在激光加工和焊接领域的份额逐渐增加。对近期国内外激光深熔焊接领域的主要成果进行了概括和总结,讨论了激光深熔焊接的特点和局限性,同时也对激光深熔焊接技术在大功率激光器的开发、激光深熔焊接过程的稳定性、等离子体控制、外加辅助电磁场、激光电弧复合焊接技术等方面的主要研究特点进行了分析和讨论。结合科技发展趋势和激光焊接技术的特点,对激光深熔焊接技术的研究重点进行了讨论和展望。     

金刚石锯片的激光焊接工艺参数试验研究

采用800W基模CO2激光器对金刚石锯片进行了激光焊接研究。试验并研究了激光功率、焊速、离焦量及偏移量等工艺参数对金刚石锯片的激光焊接质量的影响,获得了焊接的最佳工艺参数,焊缝深宽比约为2mm,焊接熔合深度约为1.2mm。激光焊接的金刚石锯片显著地提高了其结合强度及承载能力。     

激光深熔焊接阈值表征及特性

采用CO2和Nd∶YAG激光器焊接A3钢,结合高速摄像和光谱分析,研究激光深熔焊接阈值的表征及特性。结果表明,以激光功率与光斑直径之比作为深熔焊接阈值的表征参量,深熔焊接阈值与光斑大小无关;而临界功率密度随光斑尺寸不同而变化。YAG激光焊接模式转变阈值明显大于材料蒸发的阈值,在模式转变前的热导焊接阶段,金属材料已出现显著蒸发,而焊接模式转变后,蒸气羽辉的光谱保持不变。CO2激光焊接模式转变前,金属仅发生微弱的蒸发。深熔焊接时,蒸发显著加强,且蒸气部分电离。分析表明,CO2激光焊接时,蒸气电离形成等离子体,增加金属对激光的吸收,促进深熔焊接过程的建立。     

小尺寸不锈钢片脉冲激光焊接的参数分析

研究小尺寸不锈钢片脉冲激光焊接的特点,着重分析焊接参数对焊缝熔透状况和焊缝宽度的影响。实验表明,随着脉宽增大,激光功率密度的熔透阈值减小,平均功率的熔透阈值线性增加;但是功率密度不能无限减小,为了保证熔透它必须在某一极限值以上。影响焊缝宽度的主要是激光功率密度、脉冲宽度和脉冲频率这三个参数。本文为散热条件受限的小尺寸工件精密激光焊接提供了有益的经验,同时也为加工过程的数值模拟分析提供了实验基础。     

CO2激光-MIG复合对接焊熔透工艺

在有坡口间隙对接焊时，焊缝根部成形状态是衡量复合焊搭桥质量及其适应能力的重要指标。因此研究了CO2激光惰性气体金属弧焊(MIG)复合焊接3 mm厚不锈钢板时激光功率、电弧电流、激光-电弧距离、焊接速度、坡口间隙等工艺参数对根部熔宽的影响，并通过CCD摄像机对焊接过程中的等离子体进行了观察。研究表明，随着焊接参数的变化，CO2激光-MIG复合焊存在四种熔透状态，对某一间隙范围，选择合适的激光功率、电弧电流、激光电弧距离与焊接速度可以获得“适度熔透”的良好根部成形。激光功率、电弧电流过小，速度过大则会产生“未熔透”或“不稳定熔透”，反之则“过熔透”。间隙较大时，激光功率对熔透的影响较小。另外还研究了不同激光电弧距离对等离子体形态及其对熔透的影响。     

激光深熔焊等离子体的高速摄像实验研究

采用高速摄像方法,观测了低碳钢激光深熔焊过程中的等离子体形态;就激光焦点位置对等离子体的影响进行了实验研究.得到不同焊接模式下的等离子体的形态,从而验证了等离子体光信号随焦点位置改变而呈U型曲线变化的规律.     

激光与脉冲MIG复合焊接试验研究

本文研究了YAG激光-脉冲MIG电弧复合焊接铝合金的新工艺,设计制造了复合焊接几头,探讨了各种规范参数对焊缝成型的影响规律及激光与电弧的复合作用。结果表明,在比较宽的参数范围内YAG激光-脉冲MIG复合焊接铝合金焊缝成型美观,无气孔等缺陷,熔深与激光单独焊比增加4倍,与脉冲MIG焊接比增加1倍以上,焊速显著提高,是一种理想的焊接工艺。     

激光深熔焊接小孔效应的传热性研究

激光焊接由于其焊缝深宽比高、热影响区小以及高的焊接速度而在工业上得到越来越广泛的应用。激光深熔焊接的本质特征就是存在着小孔效应。采用高速摄影的方法清晰、完整地观测了激光深熔焊接GG17玻璃时的小孔，实验研究了离焦量、焊接速度对小孔和熔池形状、尺寸的影响。在分层假设的基础上建立了激光深熔焊接小孔效应的传热模型，并根据观测到的小孔形状和尺寸，用有限元法计算了小孔周围的温度场和流场。实验与模拟计算结果表明，小孔前沿的温度梯度比后沿的大；焊接熔池中的最大对流速度达到了焊接速度的10倍左右；小孔形状和尺寸的实验观测为系统研究激光深熔焊接时的小孔效应提供了一种新的方法。     

高功率激光焊接船板的组织性能

采用高功率激光进行船板材料的焊接实验。实验条件为:10 kW快轴流CO2激光器和5轴数控机床;船用St370-2低碳钢板;SG填充焊丝;Y型坡口。采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)研究了激光焊缝组织和结晶特性,讨论了抑制裂纹生长因素,并进行了焊缝强度实验、硬度实验和X光探伤实验。结果表明,在8～10 kW激光功率和焊速1 m/min参数下,在12 mm厚船板上获得了无裂纹的良好焊缝,实现单面焊双面一次成形。与常规埋弧焊(SAW)焊接相比,激光焊接变形很小,激光焊缝宽度窄(最宽处5 mm),热影响区小(0.3 mm)。焊缝组织为细小板条马氏体加少量残余奥氏体,硬度HV350,抗拉强度536 N/mm2,经180°冷弯不断裂,具有良好的综合力学强韧性能。     

激光深熔焊接过程中小孔效应的试验研究

采用高速摄影方法,清晰地观测了激光深熔焊接玻璃过程中的小孔形状,并对离焦量,焊接速度,激光功率等工艺参数对小孔形状的影响以及保护气体对小孔稳定性的影响进行了试验研究。