玻璃激光焊接气孔控制研究

为了获得成形良好、气孔少的玻璃焊接焊缝,采用在中间层添加对激光波长不透明玻璃料的方法,对玻璃与玻璃激光焊接中出现的气孔问题进行了研究.以半导体激光作为热源,搭建了用于玻璃与玻璃激光焊接的成套焊接设备,对玻璃与玻璃激光焊接工艺进行了实验研究.通过分析气孔分布特征,统计焊缝气孔率,测量气孔尺寸,对比焊缝正、反面形貌差异,研...     

基于紫铜填充中间层的黄铜激光焊接气孔控制

采用中间过渡层的新方法研究了黄铜焊接气孔的控制,对比分析了以紫铜为中间层的黄铜激光焊接和常规激光焊接获得的焊缝的气孔率,结果表明:在中间层条件下,焊缝表面和内部的气孔率均大幅降低;随着焊接速率增大,气孔率逐渐减小,当焊接速率为2.2 mm/s时,气孔率几乎为零;当焊接参数相同时,中间层条件下的焊缝气孔率仅为常规激光焊接的1/3,焊接接头的力学性能优于常规激光焊接。在焊缝成形良好的前提下,验证了采用紫铜为中间层的焊接方法控制黄铜激光焊接气孔缺陷的有效性。     

基于响应面法的玻璃激光焊接焊缝及气孔研究

为了获得气孔率低、玻璃料完全熔化、形貌良好的焊缝, 采用响应面法中的设计原理, 建立了玻璃激光焊接中焊缝缺陷面积占比率与工艺参数(预烧结峰值温度、激光功率、焊接速率和离焦量)的数学模型。基于所建模型, 理论分析了各工艺参数对焊缝缺陷面积占比率的交互影响趋势, 并对工艺参数进行了优化。结果表明, 在预烧结峰值温度为440℃、激光功率为37W、焊接速率为0.1m/min、离焦量为14.4mm的优化参数下进行实验, 焊缝中气孔面积和玻璃料未完全熔融面积之和仅占焊缝总面积的0.512%, 与模型预测结果吻合, 焊缝表面形貌良好, 焊缝剪切强度为17.765MPa, 高于标准值。该模型优化出的工艺参数是合理的, 该研究有助于提高玻璃激光焊接质量。     

真空平板玻璃激光封接气孔控制研究

为了探究激光焊接真空平板玻璃封接层气孔的产生机理，利用扫描电镜、自带能谱仪、X射线衍射仪和金相显微镜等手段，进行了真空平板玻璃激光侧边封接试验，研究了激光功率和焊接速率对封接层气孔的影响，分析气孔产生的原因。结果表明, 真空平板玻璃封接层出现了数量较多、大小不一、相互不连通的孤立气孔，位于颗粒的交界处，主要是由焊料颗粒间的残余空气引起的; 在焊接速率为2mm/s和离焦量为-2mm的条件下，过低或过高的激光功率都不利于减少封接层的气孔缺陷，激光功率为80W(能量密度为80J/mm2)时，封接层组织形貌好，封接层封接质量佳; 在激光功率为80W和离焦量为-2mm的条件下，较低的焊接速率将有利于减少封接层的气孔缺陷，焊接速率为1mm/s(能量密度为160J/mm2)时，封接层组织形貌好，封接层封接质量佳。此研究可为真空平板玻璃的激光封接制造提供理论依据。     

基于神经网络的粉末冶金材料激光焊接工艺优化

针对薄壁金刚石钻头的激光焊接应用,采用德国LSM240全自动激光焊接系统进行单面焊接试验,建立了粉末冶金材料激光焊接工艺优化的误差反向传播人工神经网络模型,应用该模型研究了激光焊接工艺参数对气孔率和焊缝强度等焊接质量因素的影响,并对薄壁金刚石钻头激光焊接进行了工艺参数优化处理,获得了无气孔缺陷的优质焊接接头。结果表明,气孔率同激光功率、焊接速度之间具有幂函数关系;焊缝强度同激光功率、焊接速度之间具有高斯函数关系。     

主动热防护结构光纤激光焊接侧吹保护试验研究

主动热防护构件作为航空航天领域的重要结构，光纤激光焊接是该类结构的优选制造工艺。苛刻的服役环境对焊缝成形、表面保护及气孔缺陷提出了很高的综合要求。基于侧吹保护的光纤激光非穿透深熔焊接工艺试验，采用超景深显微镜、数字RT检测及灰度处理等设备及方法，系统分析光气间距、气体输送角度、保护气输出长度及气体流量等参数对焊缝成形、焊缝保护效果及气孔的影响规律。结果表明，保护气流量及光气间距对焊缝形貌及气孔率影响较大，正值光气间距参数下焊缝气孔率较低，气孔率同保护气流量正相关。基于优化的气体保护参数，优化了喷嘴结构，实现了主动热防护凹槽三维构件的激光焊接制造，并通过台架测试。     

粉末冶金材料激光焊接的气孔现象研究

焊接气孔是粉末冶金材料激光焊接的主要缺陷.简要分析了粉末冶金材料激光焊接中气孔的产生机理,着重研究了焊接速度与活性气体对气孔形成的影响关系.结果表明,在一定的激光功率下,提高焊接速度可减少金属蒸气的形成,从而降低气孔数;通过混合N2,O2作活性气体可改善熔化金属流动,防止气孔产生.     

CO2激光焊接高强度镀锌板的试验研究

为了研究汽车专用高强度镀锌钢板的CO2激光焊接性能,采用侧吹保护气体的方法,进行了大量的焊接试验,并对焊缝进行了显微组织分析和相关的机械性能试验.在试验的基础上,选择了焊接保护气体的种类,分析了热输入工艺参数对材料深熔焊接熔化特性的影响,解决了因锌的蒸发及环境中水分等因素的影响下,在激光焊接时焊缝中易于形成气孔的问题.结果表明,在侧吹保护气体的条件下,激光深熔焊接能有效地避免高强度镀锌钢热影响区的软化和控制焊缝气孔及焊接接头裂纹的产生.     

AZ91D铸造镁合金激光焊接气孔研究

针对铸造镁合金的激光焊接气孔难题,以AZ91D铸造镁合金为主要材料,紧密围绕气孔产生的原因、影响因素及其控制开展研究.探讨了铸造镁合金激光焊接气孔产生的特点和机理;研究了自熔激光焊接气孔产生的原因及影响因素;研究了填充焊丝激光焊接对焊缝气孔的控制及不同对接间隙焊接的质量控制.研究结果表明:铸造镁合金的激光焊接稳定性和气孔率主要受母材微孔率影响.对于母材微孔率在1-3%的铸造镁合金,采用填充焊丝激光焊接技术,焊缝平均气孔率降低到0.31%;对于母材微孔率在6-10%的铸造镁合金,采用填充焊丝激光焊接技术,使焊缝平均气孔率由20%降低到3%,对接间隙0.4mm时可以进行正常的焊接.     

5052铝合金CO2激光-MIG复合焊接气孔特性分析

CO2激光-金属惰性气体保护焊(MIG)复合焊接作为一种高效快速的焊接方法,其焊接铝合金较易产生气孔。为了分析中厚度铝合金CO2激光-MIG复合焊接气孔特性,采用在10mm厚的5052铝合金上进行堆焊试验的方法进行了理论分析和实验验证,可知热源间距和背部保护气垫块对铝合金CO2激光-MIG复合焊接气孔有较大的影响,热源间距在2mm～3mm时气孔率最小。结果表明,采用背部保护气垫块可以有效抑制气孔。     

激光深熔焊小孔型气孔的产生及其防治

小孔型气孔的产生是未穿透激光深熔焊的一个严重问题，它是由剧烈的小孔扰动所导致的，与传统冶金型气孔(H2或CO气孔等)的产生机制不同，采用传统冶金型气孔抑制措施无法有效消除该类气孔的产生。针对3～5 mm薄板的CO2激光深熔焊接，研究了脉冲调制对气孔的抑制效果及其机制。实验发现，脉冲频率低于50 Hz时，焊缝气孔随着频率的增加不断减少;当脉冲频率处于50～150 Hz的范围内，基本上可以消除小孔型气孔的产生。通过检测激光焊接过程中等离子体光辐射信号的波动可以反映小孔的稳定性，结果证明，合适频率下的脉冲调制激光焊接，由于有稳定小孔的作用，从而抑制了小孔型气孔的产生。     

铝合金T型接头双侧激光焊接气孔缺陷影响规律研究

气孔缺陷是铝合金T型接头双侧激光焊接面临的主要问题,基于其工艺特点,文中系统研究了表面处理状态、光束入射角度、焊接速度、热输入和光束间距对气孔缺陷的影响规律。研究结果表明:铝合金表面保留一定厚度的纯铝包覆层才能最大程度地降低气孔缺陷;采用较大的光束入射角度和较高的焊接速度可以有效降低气孔缺陷,主要原因是小孔上方金属流动趋势由对流变为流向小孔内部更有利于气泡的逃逸;降低焊接热输入和增加光束间距均不利于降低气孔缺陷,造成小孔形状和贯通性改变并引起熔池流动行为的改变是其本质原因,保证双侧小孔对称和贯通才能利于气泡逸出并降低气孔缺陷。     

激光深熔焊接的熔池行为与焊接缺陷的研究

分析了激光深熔焊接的小孔机制的数学模型。研究了焊接熔池的稳定性与金属蒸气压的关系及金属蒸气压与等离子体的关系。着重研究了激光焊接工艺参数(包括激光模式、功率、聚焦条件、焊接速度和辅助吹气)对焊接熔池行为的影响,最后,还研究了熔池行为与焊缝组织结构和缺陷(如气孔、裂纹等)的关系。     

环境气氛及气压对增透膜真空激光损伤的影响

利用1-on-1损伤测试方法,测试了真空和空气、氧气、氮气、氦气环境下在波长为1064 nm处增透膜(ARF)的激光损伤阈值和损伤形貌.结果表明,真空环境下的损伤阈值明显低于大气环境下的损伤阈值,真空环境下的破斑形貌也与大气环境下的破斑形貌有显著差异.在真空环境下存入一定量的氧气、氮气和氦气后薄膜的损伤阈值都得到提高,但存入的气体的种类及气压不同,损伤阈值与破斑形貌也不尽相同.     

K418与42CrMo异种金属的激光穿透焊接

实验研究了连续波Nd∶YAG激光焊接速度、侧吹保护气流量和离焦量等参量对激光穿透焊接K418和42CrMo焊缝成形的影响。结果表明,K418与42CrMo激光穿透焊接有X形和T形两种典型的焊缝形貌,且焊缝形貌是不对称的。随着焊接速度的提高,焊接线能量降低,焊缝尺寸变小,且焊缝上部尺寸变化比下部尺寸变化慢,焊缝形貌由X形过渡到T形。当离焦量在瑞利长度范围内时,焊缝正面宽度变化很小;当离焦量超出瑞利长度范围时,在足够高的激光功率密度下,焊缝正面宽度快速增加。在激光功率为3 kW,侧吹保护气角度为35°条件下,通过优化焊接速度、侧吹保护气流量和离焦量等参量可以得到最佳焊缝质量。