激光焊接体能量及其对激光深熔焊缝熔深的影响

定义焊接体能量用来综合评价激光焊接过程中激光功率、焊接速度、离焦量及焦点尺寸等焊接工艺参数对激光深熔焊接过程的影响,并分析了焊接体能量对激光深熔焊缝熔深的影响.焊接体能量与激光功率成正比、与焊接速度成反比、与离焦量成四阶指数关系,与焦点尺寸成平方关系.结果表明,在激光深熔焊接过程中,焊接体能量决定焊缝熔深;随着焊接体能量的增大,焊缝熔深近似呈线性增大.     

激光深熔焊接热源模型的研究进展

综述了激光深熔焊接热源模型的研究现状与进展.介绍了三种解析解热源模型.重点论述了数值解热源模型的发展过程,分析了其优点与局限性.     

利用光致等离子体声信号监测激光焊缝的熔透性

介绍了CO2 激光深熔焊接时 ,利用光致等离子体声信号来监测焊缝熔透性的一种方法。文中通过试验研究 ,获得了焊缝熔透性变化时 ,光致等离子体声信号的变化规律 ,从而建立了一种可正面监测焊缝熔透性的方法     

激光深熔焊接光致等离子体的控制

激光深熔焊接过程中，光致等离子体对激光能量有显著的屏蔽作用，严重影响了焊接质量，因此，对等离子体的控制技术成为研究的热点。本文在简要介绍等离子体形成、分类的基础上，系统归纳了国内外几种控制等离子体的方法，并对这几种方法进行了比较。其中，详细介绍了真空焊接法。     

激光深熔焊接热循环的研究

焊接热循环对焊接接头的性能影响至关重要,考虑等离子体的作用,采用点热源和线热源叠加的数学模型对激光焊接低碳钢的热循环进行了求争,并将计算结果与激光焊接热循环计算机检测系统实测的结果进行了对比,结果表明：计算结果与实示检测结果都显示激光焊接有极快的加热和冷却速度,而且计算结果与实测结果有较好的近似性。     

激光深熔焊接抛物面小孔模型

激光深熔焊接由于其无与伦比的优良特性成为高功率激光工业应用的主要方面.在假设小孔为旋转抛物面结构的基础上,通过分析小孔内的压力平衡、蒸发压力、表面张力、能量平衡、小孔壁的温度以及小孔底部的能量平衡问题,采用数值迭代方法求解出小孔的深度和宽度.将焊接中的理论分析由假设小孔形状为圆柱面只能适合低速焊接推广到中高速焊接.计算了在不同焊接速度下小孔的深度、宽度以及与焊接试验的焊缝深度,与焊接试验中得到的结果进行了比较,理论计算结果也比较吻合实际焊接情况.     

铝合金激光深熔焊接工艺参数对焊缝成形的影响

使用所建立的有限元模型,分别对激光焊接功率在1～5kW,焊接速度在0.3～1.5m/min情况下进行了模拟,分别得到了激光功率与熔深、熔宽的关系和焊接速度与熔深、熔宽的关系。可作为铝合金激光焊接工艺指导。     

非穿透激光深熔焊熔深与等离子体光信号的关系

对于非穿透激光深熔焊而言 ,焊接熔深是最重要的质量参数之一 ,对其进行实时监测具有重要意义。通过采集和分析激光焊接过程中等离子体光信号以探索焊接熔深的实时监测技术。研究结果表明 ,当激光功率不变时降低焊接速度 ,或焊接速度不变时提高激光功率 ,在焊缝熔深加大的同时 ,采集到的等离子体光信号强度亦呈明显上升趋势 ;在工艺参数不变的同一焊缝内 ,对应焊缝光信号的频谱图中存在明显主频 ,且随着焊接线能量的提高 ,主频率下降 ;同一焊缝内由于某些不稳定因素导致局部焊缝熔深变化超过 8%时 ,等离子光强明显下降 ,而对应该段信号的幅值谱不存在明显主频率。     

铝合金激光深熔焊接热过程有限元数值模拟

对铝合金5A06简体纵缝进行激光深熔焊接。采用旋转高斯体热源模型和ANSYS有限元分析软件对其进行了数值模拟。结果表明,用有限元数值模拟方法得到的焊接温度场分布规律与实测结果基本一致。     

热压条件下激光深熔焊接温度场的数值模拟

对铝合金LF3Y2搭接板进行了热压条件下激光深熔焊接.建立了该条件下的焊接热源模型,热源模型由作用在工件表面的高斯面热源和沿激光入射方向的旋转高斯体热源构成.使用该热源模型和ANSYS有限元分析软件对前述的试验进行了数值模拟.结果表明,热压使激光在高速焊接时依然有足够的熔深和熔宽;试件表面的等温线呈椭圆形,在移动热源前方温度梯度大,后方温度梯度小;计算所得的熔池截面成形与工艺试验结果吻合良好,验证了该热源模型的合理性.     

激光-微束等离子弧复合焊接过程的结构负载声发射信号表征

采用脉冲YAG激光焊、微束等离子弧焊和激光-微束等离子弧复合焊对304不锈钢进行焊接试验,实时采集焊接过程中的结构负载声发射信号,研究声发射信号对焊接过程的表征. 结果表明,激光离焦量为-2 mm的激光-微束等离子弧复合焊接,热源复合效果更好,焊缝表现出更显著的复合热源焊接特征. 焊缝获得了更好的表面成形和熔深、熔宽. 热源复合效果更好的焊接过程,其声发射信号波形表现出更大振幅,且更为均匀,并与激光热源的周期性相符,呈现出明显的复合热源焊接周期性. 因此可以利用焊接过程检测到的结构负载声发射信号表征激光和微束等离子弧两种热源复合效果特征.     

Research on laser weld penetration monitoring with laser induced plasma signals

In this paper, laser induced plasma signals were analyzed during keyhole welding through three methods. According to the results, the relativity between optical and acoustic signals of plasma is shown when welds are in fullpenetration, or partial-penetration and non-penetration.     

电子束非穿透焊中束流品质对焊缝质量的影响

针对电子束非穿透焊接,通过工艺试验研究束流品质与焊缝内部质量之间的关系,发现影响非穿透焊中产生钉尖缺陷的主要因素是束流品质的下部宽度和峰值能量,并进行了理论分析。采用Design-Expert软件响应面分析法,建立束流品质与焊缝熔深之间的数学模型。     

High-precision measurement of weld seam based on narrow depth of field lens in laser welding

In laser beam welding, when the width of weld seam is less than 0.1?mm, present vision sensor-based measurements can barely obtain the seam width and seam position stably and reliably. A seam measuring method based on narrow depth of field (NDOF) is proposed in this article, which aims to detect this kind of narrow and small weld seam with great accuracy. This measurement system consists of a multiple optical magnifier, a Charge-Coupled Device/Complementary Metal Oxide Semiconductors (CCD/CMOS) camera, and an external light-emitting diode lighting unit. First, the principle of the NDOF method is explained. Second, key features of weld seam are extracted by image-processing algorithm. Lastly, the result of experiment reveals that the NDOF method can meet the demanded detection precision. Measurement accuracy for the seam width and seam position is 6 and 8?μm, respectively.     

激光深熔焊声源发声机理

声信号是激光焊接过程中重要的质量检测参量,目前对于激光声信号的发声机理认识还不够深刻.文中对激光深熔焊过程中声源发声机理和熔池小孔形貌进行了深入研究.首先参考声学中亥姆霍兹效应,通过声电类比,得到小孔形貌与声音信号强度和共振频率的关系.采用CCD图像采集系统获得小孔实际形貌,验证理论研究所得结果的合理性.通过声信号采集系统获取给定焊接工艺参数下的激光焊接声场数据,进行快速傅里叶变换处理,获得声场幅值谱图.结果表明,试验数值与理论值相吻合,证明所提出的小孔发声机理具有较好的适用性.     

Chaos analysis of acoustic emission signals in spot welding process

Bused on chaos time series and fiactal theory, acoustic emission signals were studied in the process of spot welding. According to calculating 8 welding parameters using phase space reconstruction method, the largest Lyapunov exponents were positive values and chaos characteristics were firstly discovered from acoustic emission signals in spot welding. In order to evaluate acoustic emission signal, Hausdorff dimension is put forward to analyze and estimate chaos characteristics. The experiment and calculation results indicate that the Hausdorff dimension of acoustic emission signal is significantly distinguishable in the nuggets with different welding parameters. This research provides a new method for measuring the resistance spot welding quality.     

Relation between welding parameter and acoustic emission information during laser deep penetration welding

In laser non-penetration deep penetration welding process, welding material will vaporize, metal vapor and ambient gas will produce a higher degree ionization, which forms plasma of high concentration. In the case of forming a small hole, plasma will eject .from the hole, and form acoustic emission ( AE ) signals. Because AE information has many advantages such as non-contact measuring, fast response, and high ratio of signal to noise, it can be used as a monitor variable for in-process control. By studying AE information, information of welding pool and small hole can be obtained. According to characteristic of AE information, this paper reveals the correlation between welding parameters and AE signals, and provides a good base for further quality control.     

基于同轴视觉传感的激光穿透焊接焊缝尺寸检测

利用CMOS同轴视觉传感系统,通过分析匙孔和熔池区域光辐射的特征,对Nd:YAG激光深熔焊接的焊缝形态进行了检测.结果表明,在匙孔穿透型激光深熔焊接中,匙孔在工件背面穿透将导致光辐射衰减区域的出现,衰减区域的尺寸和光辐射衰减的程度均随着焊接速度的增加而减小,且相对于匙孔的前沿,其位置向熔池的后方移动.通过分析匙孔区域的光辐射衰减程度和匙孔前壁角度的变化,将光辐射分布的特征与焊缝的尺寸结合起来,建立了两者之间的对应关系,从而实现了焊缝尺寸的检测.     

激光焊接质量实时检测技术的研究现状

从检测信号和内容两个方面介绍了国内外激光焊接质量实时检测技术的研究现状。用于检测的信号主要有可听声波、超声波、紫外辐射、可见光、红外辐射、等离子体电信号以及机器视觉等，分析了每种信号的优缺点；目前实时检测的内容主要有焊接过程的稳定性、装配质量、离焦量、焊缝熔深和表面形貌、熔池与小孔的形态等。