CO2激光焊接接头性能的试验分析

采用同轴和侧吹保护气体控制等离子的方法,对车身专用高强度镀锌钢板的CO2激光焊接接头的性能进行了大量的焊接试验研究,并对焊缝进行显微组织分析和相关的机械性能检测.研究激光焊接高强度镀锌钢板的工艺参数对焊接接头的抗拉强度、屈服强度和延伸率等机械性能指标的影响规律,优化了激光焊接的工艺参数.试验表明随着激光焊接过程中输入线能量的增加,焊缝区的硬度值逐渐下降,拉伸试件断裂的区域、断口韧窝大小及分布情况各不同,且焊缝的拉伸裂纹均向母材扩展,说明激光深熔焊接可以有效地避免高强度镀锌钢板焊接接头的软化.     

DOGAL 800DP镀锌高强钢数控C02激光焊接工艺参数的优化

采用正交方法优化试验方案,对DOGAL 800DP镀锌高强钢进行激光焊接试验,并对激光焊接试样进行了多种焊接质量的检测.结果表明:数控CO2激光焊接1.5 mm厚镀锌高强钢时,在试验条件下保证焊缝成形、强度和质量的优化工艺参数是以氮气作为保护气体,同轴气流量为3.0 m3·h-1,激光功率1300 W,离焦量-0.4 mm,焊接速度0.80 m·min-1,侧吹气流与水平方向成40°夹角,侧吹气流量2.1 m3·h-1.     

DOGAL 800DP镀锌高强钢数控CO_2激光焊接工艺参数的优化

采用正交方法优化试验方案,对DOGAL 800DP镀锌高强钢进行激光焊接试验,并对激光焊接试样进行了多种焊接质量的检测。结果表明:数控CO2激光焊接1.5 mm厚镀锌高强钢时,在试验条件下保证焊缝成形、强度和质量的优化工艺参数是以氮气作为保护气体,同轴气流量为3.0 m3.h-1,激光功率1 300 W,离焦量-0.4 mm,焊接速度0.80 m.min-1,侧吹气流与水平方向成40°夹角,侧吹气流量2.1 m3.h-1。     

同轴双层喷嘴辅助气体对激光深熔焊接光致等离子体的控制

采用同轴双层侧吹喷嘴，研究了在不同的辅助气体种类及配比、喷嘴高度和焊接速度的条件下对光致等离子体控制的影响。结果表明，利用外层喷嘴压缩等离子体，随着外层喷嘴环形气体压力的增大可以很好地控制光致等离子体，有利于激光深熔焊接的进行；用He 15％Ar混合气体代替纯He作保护气体能显著改善熔深；随着喷嘴高度的增加，焊缝熔深会逐渐减小；随着焊接速度的提高，控制金属蒸汽等离子体所需的辅助气体临界气流量将降低。     

CO2激光深熔焊接光致等离子体吸收及其控制

研究高功率密度ＣＯ２激光焊接过程中光致等离子体对入射激光的吸收以及侧吹辅助气体对等离子体控制的影响。彩和准基模ＣＯ２激光束在１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ不锈钢表面进行扫描焊缝,通过光谱检测装置检测等离子体辐射谱线强度。从而计算等离子体对激光的吸收系数;采和侧吹喷嘴分别通ＣＯ２、Ｎ２、Ａｒ、Ｈｅ４种气体压缩等离子体。研究结果表明,光致等离子体对入射激光能量的吸收损失高达２０％;随着侧吹辅助气体流量的增加,焊     

CO_2激光深熔焊接光致等离子体吸收及其控制

研究高功率密度 CO2 激光焊接过程中光致等离子体对入射激光的吸收以及侧吹辅助气体对等离子体控制的影响。采用准基模 CO2 激光束在 1 Cr1 8Ni9Ti不锈钢表面进行扫描焊缝 ,通过光谱检测装置检测等离子体辐射谱线强度 ,从而计算等离子体对激光的吸收系数 ;采用侧吹喷嘴分别通CO2 、N2 、Ar、He4种气体压缩等离子体。研究结果表明 ,光致等离子体对入射激光能量的吸收损失高达 2 0 % ;随着侧吹辅助气体流量的增加 ,焊缝呈现3个区间 :当气体压力低于金属蒸汽压力时 ,焊缝为“酒杯”状 ,深宽比很小 ;当辅助气体操作压力稍高于金属蒸汽压力 ,等离子体可被有效控制从而获得最佳焊缝。     

铝及铝合金激光焊接特性

概述了以激光为热源的铝及铝合金激光焊接技术特性.包括铝及铝合金激光焊接稳定性的影响因素和激光焊接缺陷(气孔、裂纹、焊缝不规则等)及改进措施,并介绍了铝及铝合金激光-电弧复合焊接方法和双光束激光焊接方法.     

氮元素对奥氏体不锈钢激光焊缝气孔和性能的影响

为了研究氮元素对奥氏体不锈钢激光焊缝气孔和性能的影响,分别采用氮气和氩气作为侧吹保护气体,对焊缝进行了X射线无损探伤、显微硬度试验、常温拉伸试验。试验结果表明,与氩气相比,采用氮气作为保护气体,能明显减少焊缝中气孔的数量,并且能略提高焊缝区的显微硬度值。这两种气体保护下的焊缝的抗拉强度均大于母材,焊缝得到强化。     

铝合金车体用6005A—T6焊接气孔的防止

研究了城轨车辆铝合金车体用6005A—T6在MIG焊接生产过程中气孔产生的原因，总结并分析了其对气孔的敏感性及焊接工艺方法和保护气体对铝合金焊缝中气孔的影响，最后提出了防止措施。结果表明：在实际生产中主要采取提高保护气体纯度、保护气中增加He气含量的比例、焊前烘烤等手段来防止焊缝气孔，此外增加工艺垫板、控制焊接参数、改善焊接手法等对减少焊缝气孔也有一定的帮助。     

保护气体对高氮钢焊接熔滴过渡模式和气孔缺陷的影响研究

采用激光-电弧复合热源对8 mm厚的高氮钢板进行焊接试验,研究不同保护气体组成对焊缝形貌、熔滴过渡特征和气孔缺陷的影响。结果表明,采用纯氩做保护气体时,熔滴过渡模式以射流过渡为主,并伴有少量排斥过渡;保护气体成分为Ar+N₂混合气体时,熔滴过渡模式为短路过渡;保护气体成分为Ar+N₂+O₂混合气体时,熔滴过渡模式为射流过渡。保护气体的组成对焊缝气孔缺陷也存在一定的影响,保护气体为纯氩时,焊缝气孔率最大,其值为2.52%;保护气体为90% Ar+10% N₂时,气孔率最低,仅为0.16%;Ar+N₂中添加1%的O₂后,气孔率略有升高,但与纯氩时相比,气孔率仍下降明显。采用Ar+N₂+O₂三元混合气作为保护气体时,能够有效抑制焊缝内气孔数量,同时可以改善熔滴过渡模式,提高焊接过程稳定性。     

低功率脉冲激光-电弧复合热源高效焊接过程中的“匙孔”行为研究

激光-电弧复合热源焊接技术由于具有焊接熔深大、效率高、质量好等优点而受到广泛关注。采用低功率脉冲激光-钨极惰性气体保护(Tungsten inert gas,TIG)焊电弧复合热源技术进行镁合金板材的焊接,研究激光脉冲作用消失之后的等离子体行为和激光"匙孔"行为。在上述试验结果的指导下优化工艺参数,对比研究采用单独激光焊、TIG电弧焊和复合热源焊这三种方法实现镁合金板材对接焊相同效果时焊接效率的差异。研究结果表明,激光"匙孔"和"匙孔"等离子体的形成是实现复合热源高效焊接的前提条件,恰当的工艺参数可以使得激光"匙孔"维持稳定的开口状态,这种状态提高了电弧的稳定性和能量密度,延长了镁等离子体的恢复时间,因此能够提高复合热源的焊接效率。达到相同焊接效果时复合热源的焊接效率分别达到单独激光焊接效率的7.14倍和单独TIG电弧焊接效率的4.29倍。     

激光+双丝脉冲MAG复合焊的焊接稳定性

研究激光和Ar+He混合气体中He气体体积分数对激光+双丝脉冲MAG复合焊焊接稳定性的影响。搭建激光+双丝脉冲熔化极活性气体保护(Metal active-gas, MAG)复合焊焊接系统,利用LabVIEW信号采集系统采集焊接电流和电弧电压波形,借助高速摄像系统同步拍摄电弧形态和熔滴过渡过程,实时监测焊接过程。观察后丝短路和前丝断弧情况并对前丝电弧电压进行单因素方差分析,研究Ar+He混合气体中He气体体积分数对焊接稳定性影响;比较焊接过程中激光的有无对熔滴过渡的影响,分析激光对焊接稳定性影响。结果发现随着He气体体积分数增大,后丝对应短路次数增多,当He气体体积分数为50%时,前丝出现断弧现象,大于50%,断弧时间随之增加,焊接稳定性变差;激光+双丝脉冲MAG复合焊和双丝脉冲MAG复合焊相比,加入激光可稳定电弧,为熔滴提供一附加力,该力促进熔滴过渡,使熔滴过渡尺寸减小,加大过渡频率,改善熔滴过渡,提高焊接稳定性。     

光纤激光焊接的碳排放建模与多响应评价

全球暖化的背景下,环境影响与制造质量的协同探究成为了研究热点之一。激光焊接广泛应用于汽车、航空航天、轨道交通等制造业,但其碳排放高、能量利用率低。因此,亟需对激光焊接工艺的碳排放特性进行研究,并协同焊接质量展开综合评价。通过搭建激光焊接的碳排放监测平台,分析激光焊接平台各系统(激光发生器、冷水机、机器人、保护气体系统)的碳排放特性,构建激光对接焊的碳排放模型,计算了各系统不同阶段的碳排放占比。采用最优拉丁超立方采样法,开展激光对接焊实验,将拉伸强度和焊缝完整性作为焊接性能的评价指标,分析了激光工艺参数(激光功率、焊接速度、离焦量)对碳排放和焊接性能的影响。实验结果表明,焊接速度对碳排放影响最大,而激光功率对拉伸强度和焊缝完整性的影响最大。对于三个响应指标,激光功率呈正向作用,而焊接速度呈负向作用。根据提出的多响应综合评价方法,对25组激光对接焊的实验结果进行了评分与优劣排序。提出的方法可为激光低碳制造的工程评价提供一定的参考。     

高强钢低功率脉冲激光诱导熔化极活性气体保护电弧仰焊成形

针对5 mm厚E36高强钢板材,开展了低功率脉冲激光诱导熔化极活性气体保护电弧复合仰焊试验。研究结果表明：相比于熔化极活性气体保护电弧焊,激光诱导熔化极活性气体保护电弧复合焊接接头的焊接热输入可降低29%。复合焊接通过减小焊接熔池尺寸,可有效抑制内凹缺陷的产生,进而增大工艺参数区间。拉伸和弯曲试验表明,无内凹缺陷接头具有良好抗拉强度和弯曲载荷;有内凹缺陷接头抗拉强度与母材相当,但最大弯曲载荷显著降低。     

基于单板加强筋的焊接夹具设计与仿真

针对充气柜单板加强筋焊接变形问题,设计了焊接专用夹具,并对焊接过程进行了热固耦合数值求解,得到了两种不同焊接顺序下,气体保护焊和激光焊两种焊接方式的温度场和变形。结果表明,两种方案的焊接变形相差不大,激光焊接能明显减小变形,最大可减小达67.09%。充气柜以其优良的性能适用于环境恶劣的场所,在工矿企业变电所广泛安装使用。     

基于同轴视觉监测的激光深熔焊缝熔深监测

基于激光深熔焊接过程中稳态下小孔前壁材料气化满足的能量平衡以及在同轴视觉传感监测中提取出的小孔的径向尺寸建立了小孔深度的提取迭代方程,并基于小孔的深度实现了焊缝熔深的同轴视觉传感监测。试验结果表明：工件未焊透时,焊缝熔深的监测—计算值和试验测量值具有较好的一致性,其监测误差一般不超过12％;而工件完全焊透后,焊缝熔深的监测—计算值大于工件厚度,并基于此实现了工件是否焊透的判断。研究结果表明：基于同轴视觉传感和小孔前壁材料气化能量平衡建立的激光深熔焊缝熔深提取模型,可以有效实现激光深熔焊缝熔深的监测。     

薄壁金刚石工程钻头激光焊接技术及装备

深入探讨了薄壁金刚石工程钻头激光焊接的技术及装备发展现状及趋势。针对金刚石钻头结构特点和焊接工艺特点,综合分析了德国Dr．Fritsch公司、韩国Diex公司及华中科技大学激光加工国家工程研究中心研制生产的三种激光焊接装备的结构,包括基体、刀头的传送、夹紧、焊接方式。总结了目前国际上广泛采用的板条、轴快流、横流CO_2激光器的特点及其成套系统的匹配性。     

电弧热焊法在柴油机机体惯穿性裂纹焊修工艺中的应用

针对16V280柴油机整铸机体铸造过程中产生的裂纹进行了焊接修复工艺的研究。通过对柴油机机体基本状况的了解,分析确定修复方法,并进行较为详细的焊前准备工作,提出了下缸孔、右侧缸体、孔洞的施焊修复工艺,最后进行焊后热处理。通过检测、检验等步骤后达到了合格产品的标准,并能够正常使用。