基于正交试验的TC4钛合金激光焊工艺优化研究

目的 探究激光功率、焊接速度、离焦量对TC4钛合金激光焊接接头宏观形貌、微观组织及力学性能的影响。方法 通过正交试验方法,研究激光功率、焊接速度、离焦量对接头拉伸性能的影响,并将这3个工艺参数转换为热输入,进一步研究热输入对接头形貌、组织及力学性能的影响。结果 当热输入低于95 J/mm时,焊接接头上下熔宽比较大,焊缝截面呈“V”形;当热输入高于250 J/mm时,接头组织晶粒粗大,甚至出现气孔、错边等冶金缺陷;当热输入为125 J/mm时,焊缝成形美观,焊接接头上下熔宽比接近1,焊缝截面呈“H”形。焊缝区组织主要由原始α相、β相及冷却阶段生成的αʹ相组成,随着热输入的增大,β相柱状晶尺寸逐渐粗化,αʹ针状马氏体相尺寸也相应增大。此外,焊接速度和离焦量对拉伸性能有显著影响,拉伸性能随着热输入的增大呈现先升高后降低的趋势,断口呈韧性断裂特征。当热输入为125 J/mm时,拉伸性能达到最佳,断裂位置发生在母材区,抗拉强度为1 010 MPa,断后延伸率为9.82%;焊缝区中心区域显微硬度高于热影响区及母材区显微硬度。结论 当热输入为125 J/mm时,在TC4钛合金激光焊下,可获得成形美观、性能优良的焊接接头。     

激光功率和离焦量对2 000 MPa级热成形钢激光焊接接头组织与性能影响

目的 研究激光功率和离焦量对PHS2000型热成形钢激光焊接接头焊缝区及热影响区显微组织、拉伸特性和硬度分布的影响。方法 采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)分析焊接接头的显微结构;利用拉伸实验和显微硬度实验探究焊接接头力学性能的变化规律。结果 随着激光功率从3 500 W增至4 700 W,焊缝区与热影响区平均晶粒尺寸总体呈上升趋势,抗拉强度先上升后下降,焊缝区平均显微硬度值在635HV~651HV内浮动,热影响区平均显微硬度值在434HV~451HV内浮动;离焦量对焊缝区的组织分布有显著影响,不同离焦量下的组织分布均较为分散,热影响区的晶粒尺寸在离焦量为−3 mm时达到最大,为10.67 μm。在不同激光功率和离焦量下,焊接接头的显微硬度值存在上下浮动,焊接接头各区的显微硬度分布规律基本一致,以焊缝为中心,两侧趋于对称分布。硬度分布规律如下:焊缝区硬度>母材区硬度>热影响区硬度。结论 在本实验条件下,与离焦量相比,激光功率对焊接接头显微组织及拉伸强度的影响更大。在焊接速度为150 mm/min条件下,设置激光功率为4 100 W、离焦量为−2 mm,此时抗拉强度最大,为1 715 MPa,达到母材抗拉强度的85%。     

PHS1800热成形钢自动化TIG焊接成形特性及工艺优化

目的 研究不同焊接参数下PHS1800热成形钢自动化TIG焊接的成形特性及其工艺优化。方法 利用自动化TIG焊接技术对厚度为1.4 mm的PHS热成形钢板进行焊接,采用金相显微镜、扫描电子显微镜和万能实验机,对焊接接头的熔深、熔宽以及拉伸性能进行测试。结果 随着焊接速度的增大,焊缝熔深从板厚深度(1.4 mm)减小至0.99 mm,焊缝熔宽从8.69 mm减小至5.70 mm;随着焊接电流的增大,熔深从0.85 mm增大至板厚深度(1.4 mm),熔宽从4.52 mm增大至9.83 mm;随着脉冲频率的增大,熔深从0.98 mm增大至1.35 mm,但熔宽变化相差不明显。基于L25(5³)正交实验,确定焊接接头最大拉伸载荷为23.34 kN,其断口为脆性断裂。结论 焊接电流对成形特性影响最大,焊接速度对拉伸性能影响最显著。为了得到成形效果良好的焊接接头,热输入量不宜过高,因此需适当增大焊接速度或降低焊接电流。制备出的焊接接头成形与力学性能均良好,且优化后的工艺参数如下:焊接速度为6 mm/s,焊接电流为116 A,脉冲频率为26 Hz,可为汽车企业实际生产提供一定的理论依据。     

光束摆动对T2紫铜激光搭接焊缝成形及力学性能的影响

目的 采用激光光束摆动方式改善T2紫铜激光焊接的焊缝质量,提高T2紫铜搭接焊接头的力学性能。方法 对比不同摆动模式下T2紫铜搭接焊接头的焊缝成形,测试圆形摆动模式下摆动频率和摆动幅度对接头横截面形状的影响。采用显微镜观察分析焊缝金相组织,并研究摆动工艺参数对显微硬度、抗剪力的影响规律,最终得到最佳的工艺参数组合。结果 相对于常规激光焊接和横向、无穷摆动模式,圆形摆动模式下T2紫铜焊缝成形最好。圆形摆动模式下,摆动频率从100 Hz增大到600 Hz时,熔深相应减小,熔宽变化不大;摆动幅度从0 mm增大到2 mm时,熔深相应减小,熔宽增大。接头断裂形式一般为焊缝边缘断裂,且接头光束摆动重熔区域等轴晶有所增加。当摆动频率由100 Hz增大到500 Hz时,结合面熔宽变化不大,显微硬度相应增大,接头得到强化,抗剪力由2.07 kN增大至2.32 kN;当摆动幅度从0 mm增大到1.2 mm时,显微硬度有所降低,结合面熔宽由0.332 mm增大到1.347 mm,抗剪力随之由1.35 kN增大至2.36 kN。结论 圆形光束摆动模式下,当A=1 mm,f≥300 Hz或f=300 Hz,1 m...     

奥氏体不锈钢A-TIG焊工艺研究

目的研究焊接参数对焊缝成形和接头宏观组织的影响。方法改变焊接电流、焊接速度、焊接电压以及活性剂中的一个参数,固定其他3个参数不变,对奥氏体不锈钢进行焊接,分析其接头宏观形貌、组织和力学性能。结果随着电流、电压的增加,焊接接头的熔深和熔宽都在增加,随着焊接速度的增加,焊接接头的熔深和熔宽都在降低,在相同参数下,将不同活性剂下的A-TIG焊接头的熔深和熔宽进行比较,发现涂敷C4活性剂接头熔深最大达到4.29mm,而常规TIG焊接头熔深为1.38mm,涂敷C4活性剂的接头熔深为TIG焊的3.11倍,且熔宽也有所减小。结论 C4活性剂A-TIG最佳工艺参数为:I=175 A,U=14 V,v=80 mm/min,此时能将6 mm板材焊透,成形良好,在此工艺下焊缝等轴晶范围最大,焊缝组织最为细小。相比于TIG焊,涂敷C4活性剂接头强度系数提升4.1%。     

功率对纯钛薄片激光封孔成形及接头性能的影响

为实现直径为0.1 mm微孔的良好封接,采用低功率脉冲激光对0.40 mm厚的工业纯钛(CP-Ti Grade 1)进行了封焊,采用扫描电镜、显微硬度计及光学显微镜,研究了激光功率对焊缝表面成形、焊接接头横截面形貌和显微硬度的影响规律,分析了接头的微观组织结构.结果表明:当激光功率不低于19.2 W时,微孔可以实现完全封接,且熔核直径随着激光功率的增大而增大,但随着激光功率增大,焊缝凹陷和烧蚀现象越加严重;当激光功率增大时,焊缝表面显微硬度呈上升趋势,激光功率为19.2 W时,焊缝成形良好,且最大显微硬度值可以达到290 HV;焊缝中心微观组织为针状α、锯齿状α以及板条状α晶,焊缝上边缘为锯齿状α晶,而焊缝下边缘为细小的锯齿状α和针状α晶.     

响应面法分析7075铝合金激光焊接参数对焊接质量的影响规律

本工作选取激光焊接头的外观成形质量作为评价指标,采用响应面法分析焊接参数对焊接质量的影响规律.选用3 mm厚7075铝合金板材进行光纤激光焊接,测量熔深、熔宽和焊缝成形面积,计算焊缝成形系数.借助响应面分析方法将试验数据进行模拟、建模和比对,选择最佳数学模型建立回归模型,得到焊缝成形系数和焊缝截面积的三维响应面曲线.通过模拟预测,发现焊接功率、焊接速度对焊缝成形系数和焊缝截面积的影响较大,离焦量对焊缝成形系数的影响较大.研究结果表明,焊缝成形系数和焊缝截面积的实测值与预测值较为接近,焊缝成形系数预测值比实测值高0.61％,焊缝截面积预测值比实测值高1.9％,模型拟合度较好,得到较优的焊接参数为:焊接功率为2300 W,焊接速度为45 mm·s-1,离焦量为1,保护气体流量为15 L/min.在该参数下的焊缝成形系数为0.803,焊缝截面积为4.436 mm2,焊缝的抗拉强度为325 MPa.     

ZK60镁合金光纤激光焊接工艺参数及接头性能研究

目的 采用光纤激光对ZK镁合金进行焊接,分析焊接工艺参数对焊接接头性能的影响规律。方法 采用正交实验方法,在焊接过程中对焊接主要的工艺参数比如:激光的功率,焊接的速度,离焦量进行三因素三水平正交实验,采用拉力实验机对焊接接头进行抗拉强度测试,得到抗拉强度最大的工艺参数组合。对焊缝微观组织及断口形貌进行分析。结果 当激光功率为1 400 W、焊接速度为40 mm/s、离焦量为3 mm时,焊缝抗拉强度达到最高的308 MPa,达到母材抗拉强度的95%。结论 在合适的工艺条件下,光纤激光焊接过程中,如果热输入较低,焊接速度过快,导致熔池冷却速度非常快,同时细化了晶粒,提高焊缝接头的综合力学性能。     

316L不锈钢薄板焊缝成形及力学性能研究

目的 减少1 mm厚度316L不锈钢薄板在焊接生产过程中出现的缺陷等问题,并提高不锈钢薄板焊缝成形质量和焊接接头力学性能。方法 采用脉冲激光焊接技术实现对厚度1 mm的316L不锈钢薄板的精确焊接,并利用金相显微镜、维氏硬度计、万能拉伸试验机和扫描电镜对焊缝的表面形貌、微观结构、力学性能、断口形貌进行表征分析。结果 当激光功率为403 W、输出电流为150 A、焊接速度为150 mm/min、离焦量为−5.525 mm时,焊缝正反面的形貌规则无缺陷。焊缝区内的微观结构主要由δ-铁素体和奥氏体2种晶粒构成,相较于母材及热影响区,焊缝区晶粒尺寸更细小均匀,平均硬度为156HV,表现出更高的硬度特性。焊接接头的抗拉强度和屈服强度均值分别达到643.28 MPa和305.95 MPa,相对于母材的强度分别提高了7%和49%;平均断后伸长率为37.2%,达到原始母材伸长率的55%;断裂呈现韧性断裂的塑性变形和延展性特征。结论 优化调整焊接工艺参数后,1 mm厚度316L不锈钢薄板的焊缝成形质量提高,无缺陷且微观组织分布均匀,焊接接头强度显著提高。     

环形光斑激光塑料焊接工艺研究

目的 为了提高塑料焊接焊缝的剪切强度,满足实际生产要求.方法 采用环形光斑进行激光焊接试验,通过对激光功率、焊接速度、离焦量工艺参数进行三因素三水平正交试验,得到最佳工艺参数.结果 在最佳工艺参数条件下,即激光功率为50 W,焊接速度为150 mm/s,离焦量为5 mm时,PA66塑料焊缝最大剪切强度为21.6 MPa...     

500 Hz ultraviolet dye laser with pulse energy 1.7 mJ and potential for PLIF imaging

ABSTRACT

This paper describes a high-pulse-energy frequency-doubled ultraviolet dye laser operating at a repetition rate of 500?Hz. The pump source is a laser-diode side-pumped Q-switched Nd:YAG laser with a pulse energy of 29?mJ at 532?nm. A master oscillator power amplifier is employed to amplify the output pulse of the dye laser to 8.1?mJ at 566?nm, and by frequency doubling with BBO crystal a pulse energy of 1.7?mJ at 283?nm is achieved with a pulse width of 8?ns. This is more than four times the largest reported pulse energies generated by other fixed-frequency dye lasers when operating at repetition rates of more than 1?kHz. The conversion efficiency and stability of dye laser are discussed, which show the potential for high-speed laser diagnostics in the fields of combustion and turbulent flow detection.     

准分子激光及其应用

本文概述了准分子激光的特点和近年来的发展，特别着重介绍了准分子激光在工业、医学和科学研究中的应用。     

Comparison of laser generation in thermally bonded and unbonded Er3+,Yb3+:glass/Co2+:MgAl2O4 microchip lasers

Pulse laser generation in several Er³⁺,Yb³⁺:glasses thermally bonded with Co²⁺:MgAl₂O₄ was achieved. Peak power in the range of 1.83–7.68 kW with pulse duration between 2.9 and 4.2 ns and energy up to 24 μJ was obtained. The output characteristics for different transmissions of the output couplers were investigated. To show the improvements gained by the thermal bonding procedure, a comparison of thermally bonded and unbonded samples was done in terms of generation efficiency, peak power, beam quality, generated spectra and pulse to pulse jitter.     

激光表面改性技术及其研究进展

激光表面改性技术是表面工程中的先进技术之一,其在先进制造与再制造领域的应用备受关注。本文概述了激光表面改性技术中的激光相变硬化、激光熔凝硬化、激光冲击硬化、激光合金化、激光熔覆等,介绍了以上几种激光表面改性技术的研究现状,最后对激光表面改性技术的发展与工程应用的前景进行了展望。     

金属粉末激光快速成形的工艺及材料成形性

对比了3类金属粉末激光快速成形工艺:选区激光烧结;选区激光重熔,或称选区激光熔覆;以及直接激光沉积,或称激光净成形.提出了其分类依据是金属粉末与激光的作用机制,以及由此导致的金属粉末激光成形机理.综述了上述3类激光快速成形工艺的成形原理、成形材料及工艺优劣,分析了"球化"效应、翘曲变形、以及裂纹等对金属粉末激光成形性的影响规律及相应解决措施.     

Gas lasers

The important gas lasers which find wide applications in material processing are the CO₂ laser, the argon-ion laser and the excimer lasers. This paper briefly describes the basic concepts and the technology of these lasers.     

镁合金激光表面改性研究进展

综述了激光表面改性（激光表面重熔、激光表面合金化、激光表面熔敷、激光多层熔数）的研究与应用，最后提出了存在的问题和努力的方向。     

激光致损与辐照面直径间的关系

采用不同的样品,研究了致损激光的能量密度或功率密度与辐照面直径之间的关系,发现其间存在一个拐点。当辐照直径小于该点对应的值时,致损激光的能量或功率密度基本保持不变。文中对产生上述现象的原因进行了讨论     

基于转镜的激光照明系统设计及实验研究

为了实现区域内快速运动微小目标的激光辅助照明,提出了利用转镜与点激光器组成扇形激光辅助照明系统的设计方案.详细论述了转镜面数、外接圆直径及转速与激光照明光幕的关系.给出了该激光照明系统下目标被照亮部分的平均激光功率密度与点激光光源功率、激光扫描速度、点激光发散角、相机曝光时间和目标与激光光源距离之间关系的计算公式.仿真...