超薄不锈钢片激光密封性焊接工艺研究

用波长为1.06μm的Nd:YAG激光器对厚度为0.08 mm的超薄不锈钢片进行激光密封焊接,通过调节脉冲激光的频率、脉宽、焊接速度、离焦量等工艺参数成功地对超薄不锈钢片进行了脉冲激光焊接。本文重点研究了焊接光斑重叠率对焊缝密封性的影响,并详细讨论了影响光斑重叠率的主要因素:脉冲频率、焊接速度、光斑大小之间的关系。     

脉冲激光焊接的数学模型

基于金属材料熔化、汽化界面二维扩展机制建立了脉冲激光的焊接模型。该模型是将激光作用区和脉冲作用时间分离为离散单元后计算焊缝断面形状的,提出以深熔小孔中的腔内光强动态再分布机理更精确地描述焊缝断面形状。腔内光强再分布机制主要考虑腔壁菲涅耳反射。光强叠加是基于与入射角无关的相干强度叠加。每次反射后的位置单元的确定采用光线追迹法。数值模型分别算出功率P、光斑尺寸α、吸收率α（材料一定,波长变化,吸收率亦改变）等参数变化所导致的液相线断面曲线的变化,并给出作用时间变化时,断面曲线的变化规律。计算结果表明,焊缝断面形状受脉冲功率、光斑直径、脉冲作用时间影响较大,这和实际的焊接情况吻合,同时,理论结果也可解释焊缝断面曲线走向突变现象。     

激光焊接

激光焊接是一种新型的焊接方法，它不同于以往人们所熟悉的各种电弧焊及气焊等，它’具有高违度。热量输入低、瞬时腽度高等优点，它的功率密度可这10^5-10^7W／cm^2。激光焊接的应用始于60年代，70年代以来，随着大功率激光器钥出现，激光深熔     

奥氏体不锈钢容器的焊接

对奥氏体不锈钢的焊接性进行了分析.针对容器制造的特点,制定了双人钨极氩弧焊打底、埋弧焊盖面的焊接工艺并用于产品的焊接,取得了良好效果.     

不锈钢薄板激光焊接工艺研究

针对不锈钢薄板的激光焊接进行了研究,分析了激光工艺参数对超薄不锈钢板焊接质量的影响。结果表明,对于不锈钢薄板激光焊接,脉冲工作电流和脉冲宽度对焊缝成形影响很大。在合适的工艺参数下,超薄不锈钢薄板焊缝成形良好,焊接接头基本与母材等强。     

不锈钢激光焊接接头的力学性能

采用额定功率为５ＫＷ连续可调的ＣＯ２横流激光器,研究了激光的输出功率和焊接地２ｍｍ厚１ｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ奥氏体不锈钢的力学性能指标（抗拉经度σｂ,屈服强度σ０．６５）的影响规律;并且通过分析得到了激光焊接１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ薄板的最佳工艺参数。     

钠硫电池中激光焊接技术的研究

钠硫电池的工作温度在300～350℃,并产生高的气压。为了保证电池的安全和稳定,钠硫电池的焊接要满足:良好的密封性、合理的焊接深度,并在焊接时工件内侧产生的温度要低于90℃。通过300 W YAG焊接机和500 W连续激光焊接系统的焊接试验对比,结果表明,500W连续激光焊接表面质量更好,焊接效率更高,并且能够满足钠硫电池对焊接质量的要求。     

激光焊接锋利型小锯片配方的研制

激光焊接小锯片刀头是通过热压烧结而成，其刀头比以往整体的烧结的刀头致密，但锋利度不够，针对如何提高激光焊接小锯片的锋利性问题，本文主要研究了铁含量，添加元素成分以及金刚石品质，浓度，粒度等对锯片锋利度的影响。     

基于机器学习的铝合金脉冲激光焊接工艺及质量预测研究

铝合金脉冲激光焊接能够精准调节激光能量输入,广泛应用于动力电池与新能源汽车等精密加工领域。然而,铝合金自身高导热率和高反射率等固有属性,以及与高能量激光剧烈的相互耦合作用,对工艺参数优化和焊接质量控制带来挑战。以2 mm厚1060铝合金作为研究对象,主要分析了不同脉冲激光工艺参数（峰值功率、脉冲频率和焊接速度）对焊缝成形的影响规律;以工艺参数为多维输入变量,进一步构建了基于BP神经网络的熔池尺寸预测模型。结果表明：不同工艺参数均对焊缝熔深和熔宽有直接影响,需要确定一个合适的工艺窗口;同时构建模型的平均预测误差在10%以内,具有较高的预测精度。为铝合金脉冲激光焊接质量预测及工艺优化提供了可靠的实验和指导依据。     

A304不锈钢薄板激光焊工艺试验研究

研究利用激光焊接技术焊接A304不锈钢薄板的工艺.试验过程中,采用一系列激光焊参数焊接试板,然后将焊接接头制成金相试样,观察熔深、熔宽、热影响区的大小,比较连续激光和调制方波脉冲激光焊接不锈钢薄板的效果.     

超薄不锈钢激光精密缝焊工艺

以304超薄不锈钢片作为试验材料,使用YAG激光嚣进行精密缝焊试验,详细研究了脉冲能量、脉冲宽度、脉冲频率及离焦量的变化对焊缝成形的影响.此外,对激光脉冲宽度及脉冲频率对焊缝宽度的影响作了深入研究.试验结果表明:焊接电流为78 A,频率为10Hz,脉冲宽度1 ms,正离焦量2mm时,可对0.15mm超薄304不镑钢实现精密缝焊,得到光滑美观的焊缝;随着电流及脉宽的增加,焊缝宽度增大,并出现飞溅,最后试样被氧化烧穿;随着脉冲频率升高,焊点重叠率增加,焊缝宽度增大,并且越来越光滑,但试样的下表面逐渐出现氧化;对于薄板材料的焊接,正离焦比负离焦易得到光滑美观的焊缝.     

不锈钢薄板T形接头激光穿透焊工艺

采用YLS-6000型激光焊接系统对304不锈钢进行穿透焊,研究激光功率和离焦量对T形接头焊缝成形、显微组织和显微硬度的影响。结果表明,随着激光功率的增加,焊缝的熔深、熔宽和搭接处焊缝宽度都增大;焊缝搭接处焊缝宽度在离焦量为-2 mm时达到最大,同时考虑深宽比,离焦量为0 mm时焊缝成形较好;焊缝区组织为以奥氏体柱状晶为基体,间隙中分布着网状δ铁素体;焊缝区硬度略低于母材,且随着激光功率的增加,焊缝区组织粗化,硬度降低。创新点：对不锈钢T形接头进行了激光穿透焊接,较为系统的分析了激光功率、离焦量等对焊缝成形的影响。综合考虑搭接处焊缝宽度和熔深,离焦量为0 mm时,焊缝成形最好。     

不锈钢薄板搭接等离子-MAG复合焊接工艺

针对板厚3 mm SUS301L-MT与板厚5 mm SUS304不锈钢板材搭接组合,采用等离子-MAG复合焊工艺进行焊接,分析等离子电流、MAG电流和焊接速度等工艺参数对搭接角焊缝成形的影响,得出合适的等离子-MAG复合焊接工艺参数,并比较等离子-MAG复合焊和电阻点焊两种方法搭接接头的准静态拉剪性能和拉剪疲劳性能。试验结果表明,在确定的焊接工艺参数下,等离子-MAG复合焊和电阻点焊接头均符合铁道车辆用不锈钢焊接接头的设计要求,且与电阻点焊接头相比,等离子-MAG复合焊接头的拉剪载荷提高约92%,在循环寿命为2×106的条件下疲劳极限提高约33%。     

超薄不锈钢片微激光焊接的焊缝成形

采用微型脉冲激光实现了0.2 mm厚321不锈钢片的对接焊,研究了脉冲频率、脉冲宽度和脉冲功率等工艺参数对焊缝成形的影响规律.结果表明,0.2 mm厚321不锈钢片的微激光对接焊容易在焊缝处产生烧穿,在收弧处形成较深的弧坑.在其它工艺参数固定不变时,减小脉冲频率和脉冲宽度均可以减少或避免焊缝的烧穿,改善焊缝成形;减小脉冲功率有利于避免焊缝收弧处较深弧坑的形成,但脉冲功率过小会导致未焊合.当脉冲功率分数为12%时,脉冲频率在较宽的范围内变化都能获得成形良好、无缺陷的焊接接头.焊缝组织由中心部位的等轴晶和边缘细小的柱状晶组成,在焊缝和母材的交界处几乎不存在焊接热影响区.     

A304不锈钢薄板激光焊接熔池受力分析

开展A304不锈钢薄板激光焊接实验,并在相同实验参数的基础上,对激光热源进行二次开发,利用有限元软件进行三维流场数值模拟。根据流体力学原理,计算出A304不锈钢的雷诺数Re为2.415,所以A304不锈钢熔池内液相流动形式为层流;并在考虑融化潜热、外部环境的散热和材料的热物理性能随温度变化等因素的基础上,讨论表面张力和浮力对熔池流动的影响。通过分析可知模拟结果与激光焊接实验结果一致。     

A304不锈钢薄板激光焊接接头微观组织及电化学腐蚀研究

为了研究A304不锈钢薄板的连续激光焊接工艺及电化学腐蚀性能,本文采用英国GSI公司的JK2003SM型Nd：YAG固体激光器进行焊接实验,并对焊接接头微观组织进行了研究。研究结果表明工艺参数为P=1 600 W,v=3 mm/s,焊后熔宽为1.6 mm,焊缝的中心位置有等轴晶;A304不锈钢焊接接头耐蚀性最强的是焊缝金属区、其次是母材区、最弱的是热影响区。     

Development of laser welding technology for fully austenitic stainless steel

The radial stainless steel plates (RPs) used for Toroidal field (TF) coils in the International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER) are 13 m long, 9 m wide and 10 cm thick, which are quite large. Even though they are very large structures, high manufacturing tolerances and high mechanical strength at 4 K are required. It is also required that each RP should be fabricated every three weeks. Therefore, the authors intend to develop efficient manufacturing methods for an ITER TF coil RP. Laser welding is then selected as a welding method for RP. Especially, the development of high technology laser welding is necessary to prevent hot cracking in the material used for the RP; namely, fully austenitic stainless steel with high nitrogen content. The authors carried out trial laser welding experiments aiming at its application to RP. As a result, it was effective to make the angle of back inclination of the weld head at a uniform welding speed. It also seemed that the sensitivity of hot cracking could be reduced by optimizing the chemical compositions of material used for RP. The base material and the welded joints satisfied mechanical properties in 4 K. The application of the laser welding technology to the fully austenitic stainless steel was therefore demonstrated.     

Analysis on characteristics of laser induced plasma during laser welding of A304 stainless steel sheet

A group of the stainless steel laser welding was performed using continuous wave (CW) laser and pulsed laser. During the welding process the laser induced plasma behavior was recorded by high-speed video camera, while the plasma spectrum was acquired by the spectrometer. The plasma temperature was calculated based on the spectroscopic analysis of the optical emission and the results show that different output mode of laser source led to big difference of plasma temperature. The high-speed video images showed that the plasma was very steady and kept certain strength in CW laser welding, while the plasma erupted a little later after the laser peak arising during the pulsed laser welding. During a period of time about 2ms just after the laser peak arising during the pulsed laser welding, much more laser energy reached the workpiece. This made the workpiece fully penetrated with a lower average power.     

DC04薄钢板的脉冲激光焊接工艺研究

采用正交试验优化和金相组织分析以及力学性能测定,对厚度1.0mm的DC04薄钢板进行脉冲激光焊接工艺研究。试验结果表明,焊接过程中脉冲频率是影响焊缝表面形貌的最大因素。获得最佳工艺参数组合是焊接电压260V、脉冲频率20Hz、脉冲宽度12ms和焊接速度275mm/min。焊缝中心区域显微硬度最高,焊接接头的抗拉强度略高于母材。焊缝中心区组织主要为铁素体和少量粒状贝氏体,热影响区组织主要为垂直于焊缝方向的较为粗大的铁素体。