30 kW光纤激光焊接铝合金离焦量对匙孔行为的影响

针对30 kW光纤激光焊接铝合金焊缝成形差的问题,采用高速摄像拍摄焊接过程中的熔池及匙孔图像,对比研究了不同离焦量对匙孔行为的影响。结果表明,离焦量对匙孔及熔池行为的影响较大;正离焦时,匙孔开口面积的波动程度较为剧烈,匙孔后壁易形成向上涌起的液柱,并伴随有大量飞溅的产生,匙孔开口面积的大幅度突变和液柱的回落过程会对液态熔池的稳定流动产生较大干扰,使焊缝表面出现凹陷和咬边等缺陷;负离焦时,匙孔开口面积在波动幅度和突变持续时间上均较小,-20 mm离焦量时,匙孔突变的扩大-收缩持续时间仅为正离焦量的1/3,且液态金属上涌形成液柱的趋势也较小,焊接过程更稳定,焊缝表面成形的质量得到了明显改善,单道激光焊缝熔深可达29 mm。     

薄板激光拼焊背面金属飞溅的形成和抑制方法

焊缝背面金属飞溅是薄板激光拼焊常见的问题,对焊缝美观和表面耐蚀性能造成影响。通过激光功率和焊接速度匹配,在保持焊接线能量相同的情况下得到了不同的焊缝成形和金属飞溅量。对于速度为6 m/min的焊接过程,改变激光入射方向和离焦量以实现焊缝成形,减少金属飞溅量。试验结果表明:金属蒸汽从匙孔下方喷出和下方开口处液态金属的堆积是造成大颗粒和巨颗粒飞溅的主要原因。激光沿焊接方向入射时,增加离焦量有利于减少匙孔下方的金属蒸汽喷发量,有助于在高速焊接时降低焊缝背面的金属飞溅量。     

焊丝熔化方式对激光焊接过程的影响

研究了两种焊丝熔化方法(电弧预熔丝激光焊、激光填丝焊)激光焊接过程对匙孔稳定性以及焊缝成形的影响,进一步研究了焊丝熔化方法对焊接接头质量的影响,并对比分析了两种焊丝熔化方式对焊接速度的适应性. 结果表明,电弧预熔丝激光焊过程中,熔池表面匙孔开口尺寸变化不大,匙孔较为稳定;激光填丝焊方法由于熔化的液态金属距离匙孔边缘很近,焊接过程中熔池表面匙孔开口尺寸变化较大,而且容易出现熔池表面匙孔的闭合. 与激光填丝焊相比,电弧预熔丝激光焊熔化的焊丝端部可以沿熔池边缘流入,与匙孔边缘的距离较远,匙孔稳定性较好,焊缝气孔数量较少. 当焊接速度为8 m/min时,电弧预熔丝激光焊的焊缝成形良好;而激光填丝焊焊缝背面成形不连续,并且出现了未焊透的缺陷.     

激光焊接过程的熔池动态行为研究

文中首先采用高速摄像在线监测系统对激光自熔焊、激光填丝焊熔池动态行为进行分析，并对焊缝成形进行对比分析，进一步采用数值模拟的方法对激光自熔焊、激光填丝焊填充金属作用下的焊接熔池动态行为进行对比分析.研究结果表明，激光自熔焊匙孔壁后方熔池表面附近出现由匙孔开口处向熔池尾部流动的情况，在匙孔开口后方出现了金属隆起，金属的隆起尺寸较大，激光自熔焊焊缝成形较差，表面有凹坑出现.激光填丝焊匙孔壁后方熔池表面出现由匙孔开口处向熔池尾部流动的情况，但在其下方出现由熔池尾部回流向匙孔的流动，虽然也会产生焊接飞溅，但焊接飞溅的尺寸相对较小，而且由于液态金属的填充作用，焊缝表面不易出现下凹的缺陷，焊缝成形良好.与激光自熔焊相比，液态熔滴进入熔池后，匙孔壁后方的熔体流动速度波动程度明显增大.     

焊接工艺参数对Q345NQR2耐候钢激光焊焊缝成形的影响

对10 mm厚的Q345NQR2钢板采用激光焊,利用统计分析的方法研究激光功率、焊接速度和离焦量对焊缝熔深及熔宽的影响。结果表明,焊缝熔深主要受激光功率的影响,焊接速度和离焦量对熔深的影响较小。焊缝熔宽主要受焊接速度和离焦量的影响,激光功率对其影响较小。焊缝表面热影响区单侧宽度受激光功率、焊接速度和离焦量影响较小。焊缝中部熔合区宽度主要受焊接速度和激光功率的影响,受离焦量的影响较小。焊缝中部热影响区单侧宽度受激光功率、焊接速度和离焦量的影响均较小。     

Nd:YAG激光+脉冲MAG电弧复合热源规范参数对平板堆焊焊缝表面成形的影响

利用余高-熔宽比表示焊缝表面铺展性并与焊缝余高一起作为参数来评价复合热源平板堆焊焊缝的表面成形,通过试验研究了Nd：YAG激光＋脉冲MAG复合热源堆焊过程中焊接规范参数对复合热源平板堆焊焊缝表面成形的影响并分析了激光对复合热源堆焊焊缝表面成形的影响.研究结果表明,在电弧功率变化过程中,随着激光功率的增大,其对平板堆焊焊缝表面成形的影响也逐渐增大;焊接速度变化过程中,激光束能量的加入不仅改善堆焊焊缝表面成形还极大地提高了焊接速度;而在光丝间距和离焦量变化过程中,激光束对复合热源平板堆焊焊缝表面成形的影响很小.     

激光-TIG复合热源焊接参数对镁/钢异种材料焊接接头的影响

采用激光-TIG复合热源的焊接方法对镁和钢异种材料进行焊接,探讨了焊接工艺参数包括激光功率、激光离焦量、焊接速度以及TIG焊接电流对焊缝抗拉强度的影响.结果表明,在焊接过程中,随着激光功率的增大、焊接速度的减小,焊缝抗拉强度随之增大;随着激光离焦量的增加,焊缝抗拉强度呈现先增大后减小的特点;而TIG电流的变化对焊缝抗拉强度影响不大.试验证明,在合适的工艺参数下,能够得到成形良好、力学性能优良的镁/钢异种材料的焊接接头,并且在焊接过程中,激光对镁和钢的连接起主要作用.     

万瓦级光纤激光-MAG复合焊接焊缝成形

利用平板堆焊的方法,较为系统地研究了激光功率、离焦量、热源顺序、热源间距、热源排列方式、焊接速度及焊接电流对万瓦级光纤激光-MAG电弧复合焊接焊缝成形的影响。结果表明,在较小的电流条件下,激光功率越高,离焦量对焊缝成形的影响越显著。其中激光功率为10 kW时,离焦量对焊缝成形的影响较小;当激光功率增加到20 kW后,采用负离焦时更有助于获得良好的焊缝表面成形。热源顺序及热源间距对焊缝成形的影响同样显著。在负离焦条件下,采用电弧在前的热源顺序及较大的热源间距时,获得的焊缝成形更好;而采用激光在前及较小的热源间距时,产生的飞溅较多,同时焊缝均匀性差。但是通过大幅增加焊接电流,同样能够获得相对良好的焊缝表面成形。采用负离焦及电弧在前的热源顺序时,更有助于增加焊缝熔深。     

镍-不锈钢复合板激光深熔焊工艺研究

采用30 kW超高功率光纤激光器对总厚度20 mm的镍-不锈钢复合板开展激光深熔焊试验,分析了激光功率、焊接速度和离焦量对焊缝表面成形的影响。结果表明,在离焦量-8 mm,焊接速度2.1 m/min保持不变的情况下,随着激光功率的增加,焊缝均得以实现单面焊背面成形,但存在表面下塌、飞溅和咬边缺陷;当激光功率为26 kW时,在焊接过程稳定阶段（除起弧和收弧位置）获得了背面成形均匀、连续、根部熔透良好的焊缝;当激光功率为25 kW、离焦量为-8 mm时,焊接速度范围在1.8～2.4 m/min时,焊缝表面出现塌陷及底部驼峰缺陷;当焊接速度为2.4 m/min时,焊缝部分位置未焊透,且焊缝稳定性差;随着离焦量从-3 mm到-10 mm变化,焊缝均被熔透,但存在飞溅、咬边和表面下塌缺陷。本研究为后续进一步优化激光深熔焊工艺提供了试验依据。     

焊接工艺参数对锆合金薄板YAG激光焊接气孔形成的影响及控制机理分析

以Zr-4和N18为研究对象,采用YAG激光焊接设备,通过抛切焊缝断面统计气孔数量,并观察焊缝中气孔位置和形貌,研究了非熔透性焊接过程中激光脉冲电流、脉冲宽度、离焦量等工艺参数以及脉冲激光调制对锆合金密集焊缝激光焊接气孔形成规律的影响。结果表明:在锆合金YAG激光非溶透性焊接过程中,气孔的形成主要源于焊接过程中匙孔的不稳定塌陷所形成的工艺型气孔,在熔池中气泡逸出熔池的速率低于熔池金属凝固速率的情况下会产生气孔。在满足焊缝熔深1.0 mm的情况下,随着激光脉冲电流、脉冲宽度的增加,气孔出现的几率逐步增加;随着离焦量的增加,气孔出现的几率逐渐减小;相比未分段编程模式,采用分段编程、电流缓降、降低焊接速度的方式,使焊缝气孔率明显降低,气孔尺寸有效控制在0.5 mm以下。     

铝合金万瓦级激光-MIG 电弧复合焊缝成形

针对5A06铝合金进行了万瓦级激光-MIG电弧复合焊接工艺试验,分析了激光功率、离焦量、焊接速度、光丝间距对焊缝成形的影响。结果表明,万瓦级激光-电弧复合焊的焊接窗口窄、焊接过程不稳定,焊缝易出现驼峰、凹陷、咬边等缺陷。激光功率、离焦量和焊接速度对焊缝熔深影响较大,激光功率由10 kW增加至30 kW,焊缝熔深增加18 mm,达到29 mm。光丝间距对焊缝熔深熔宽影响较小。通过调节工艺参数,可明显改善铝合金万瓦级激光-MIG电弧复合焊的焊缝成形,适当的工艺参数下,可在达到最大熔深的同时获得具有稳定表面成形的焊缝。     

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.     

Nd:YAG激光+脉冲GMAW复合热源焊接参数对焊缝熔宽的影响

通过试验研究了Nd:YAG激光 脉冲GMAW复合热源焊接过程中焊接工艺参数对焊缝熔宽的影响.结果表明,复合热源焊缝熔宽随电弧功率和激光功率的增大而增大,随焊接速度的提高而减小,而光丝间距和离焦量对复合热源焊缝熔宽影响相对较小.复合热源焊缝熔宽远大于激光焊缝熔宽而仅稍大于脉冲GMAW焊缝熔宽,说明在复合热源焊接过程中脉冲GMAW决定焊缝熔宽,这主要是由于激光束加热区域远小于电弧加热区域造成的.试验结果的分析比较还表明,在激光 电弧复合热源焊接过程中激光功率的增大还极大地提高了焊接速度.     

5A06铝合金激光-TIG电弧复合填丝焊的特性

进行5A06铝合金激光-TIG电弧复合填丝焊接试验,分析了堆焊条件下激光功率、离焦量、光钨间距、焊接速度、焊接电流、送丝速度等工艺参数对焊缝成型的影响规律。试验表明,激光-TIG复合填丝焊工艺适应性好,能在较宽的工艺范围内实现铝合金的良好连接;激光功率、离焦量、焊接速度及送丝速度对熔深的影响较大,而焊接电流在80~180 A,光钨间距在4~8 mm范围内时对焊缝熔深影响不明显;实现了6 mm厚对接接头激光-TIG电弧复合填丝工艺的焊接,获得了成型连续稳定、无气孔和裂纹等缺陷的优质焊缝。     

6061铝合金板激光焊接工艺试验研究

采用功率为1 000 W的光纤激光器对6061铝合金板进行焊接试验,通过对激光功率、焊接速度及离焦量三因素、三水平进行正交试验,得到最大的焊缝强度241. 8 N/mm2,对应的最佳工艺参数为激光功率1 000 W,焊接速度50 mm/s,离焦量1 mm。进一步优化激光调制频率避免焊缝中出现气孔,当激光调制频率为1 000 Hz时,焊缝内部无气孔。     

LY12铝合金蒙皮骨架结构激光填丝焊接工艺研究

对LY12铝合金蒙皮骨架结构进行碟片激光填丝焊接试验研究。结果表明:通过激光填丝焊,铝合金可以获得焊缝表面成形良好的接头。激光功率、光丝间距、离焦量是影响焊缝成形的主要因素,激光功率3500～4000 W、光丝间距0 mm、离焦量+5 mm、焊接速度1.5 m/min时焊缝成形最佳。保护气流量为15 L/min时,接头的抗拉强度为325MPa,达到母材强度的77%,拉伸试样断裂在热影响区靠近熔合线的位置。     

激光焊接工艺对304不锈钢薄板搭接接头组织性能的影响

采用三因素三水平的正交试验对0.8 mm厚304不锈钢板进行了激光搭接焊,系统地研究了焊接速度、焊接功率、离焦量对焊接接头组织性能的影响。结果表明,以剪切载荷为标准时,焊接速度对薄板激光焊的影响最大,焊接功率次之,离焦量最小。焊缝中心由等轴的奥氏体基体和部分树枝状的δ铁素体组成,在焊缝边缘处存在细小的柱状树枝晶区域,减少焊接功率或者焊接速度可使柱状树枝晶区域的宽度增大。从母材到焊缝中心,显微硬度呈现出先增大后减小的趋势,采用负离焦量、低焊接功率、高焊接速度的焊接条件时,焊接接头的硬度较高。     

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...     

焊接工艺参数对铝锂合金激光焊焊缝成形的影响

通过3 mm厚5A90铝锂合金激光焊工艺试验,采用无量纲背宽比R表征焊缝截面,较系统地研究了激光功率、焊接速度和离焦量对焊缝成形的影响规律.结果表明,焊缝背宽比随激光功率的增大而增大,随焊接速度的增大而减小,且在离焦量为0～+1 mm范围内达到最大.激光功率和焊接速度的合理匹配,可以获得较好的焊缝成形.     

激光焊工艺参数对马氏体不锈钢焊缝成形与组织的影响

以0Cr13Ni5Mo钢作为母材,研究激光功率、焊接速度和离焦量等激光焊工艺参数对焊缝成形与组织的影响。研究结果表明,当其中2个焊接工艺参数恒定时,熔深、熔宽和深宽比均随着激光功率的增大而明显增大,焊缝的熔深、熔宽和深宽比分别增加了约8倍、2倍、2倍;焊缝的熔深和熔宽随着焊接速度的增大而降低;熔深和深宽比均随着离焦量的适当降低而增加。随着激光功率的增大,焊缝的板条马氏体变得粗大。