LF6铝合金双光束激光点焊工艺研究

以LF6 铝合金为实验材料，进行了双光束激光点焊实验，对比了双光束激光点焊接头与普通单光束激光点焊的接头，并且研究了激光功率、点焊持续时间、能量比等对点焊接头形貌和熔合面尺寸的影响。实验结果表明:在相同的功率下，双光束点焊增大了匙孔的直径，提高了匙孔的稳定性，与单光束激光点焊相比，焊点内部气孔数量大大减少，并且熔合面尺寸有了很大的提高；当激光功率不同时，焊点的上表面尺寸变化差距不大，小功率条件下焊点呈钉状；双光束激光的能量比会影响焊点表面的下榻量，能量比为1:1 的情况下焊点的下塌量要明显小于能量比为1.5:1 的情况。     

铝合金激光点焊工艺特性研究

以LF6铝合金作为实验材料,采用搭接的方式进行激光点焊实验,研究了激光功率、点焊持续时间对点焊过程和焊点尺寸的影响规律.实验结果表明:激光功率较低时,形成的焊点尺寸有较大差异,点焊过程受工件表面状态的影响而存在不稳定性;激光功率较大时,容易引起等离子体的膨胀,导致到达工件表面的能量大大减低.激光功率主要影响焊点的熔透状...     

激光功率对镀Cu-Ni低碳钢/不锈钢焊点性能的影响

为了研究激光功率对不锈钢与铜-镍镀层低碳钢激光焊点性能的影响,采用300W的Nd∶YAG激光器焊接不锈钢与铜-镍镀层低碳钢,用光学显微镜观察焊点并测量尺寸,用万能拉伸试验仪测试焊点结合强度。结果表明,随着激光功率的增加,低碳钢一侧焊点截面的尺寸增加。在焊点边缘原镀层区域附近富集的铜会导致裂纹的产生,而激光功率的变化并不能消除焊点边缘铜的富集。激光功率的增加,焊接模式由热导焊向深熔焊过渡,导致焊点的尺寸显著增加,焊点的结合强度提高。该结果对于研究激光功率对铜镍镀层低碳钢/不锈钢激光点焊是有帮助的。     

脉冲激光点焊铝合金工艺特性研究

研究了几种特殊脉冲波形方式下，铝合金激光点焊焊点形态、尺寸的变化规律。实验结果表明，与矩形方波连续激光点焊相比，前期预制尖峰脉冲可以提高后期主脉冲阶段工件对激光能量的吸收效率，提高低功率下激光点焊的焊点稳定性;而后期的缓降脉冲波形能有效地减少焊点中的气孔和裂纹数量，但是增大了焊点表面的下塌量。缓升脉冲波形可以起到清理工件表面氧化膜的作用，减少焊点中氧化膜气孔的产生，并且能够减少焊点表面下塌量。结合缓升、缓降两种波形的优点，最后采用锯齿脉冲波形获得了无气孔、裂纹等缺陷的高质量焊点。     

万瓦级激光-电弧复合焊接焊缝成形特性分析

为探究万瓦级激光-MAG复合焊接焊缝成形特性，在不同的激光功率下，对比分析了三种不同复合焊接方法在焊缝成形、等离子体形态方面的差异性及关联性。结果表明：随着激光功率变化，焊缝的特征尺寸及波动与等离子体的特征尺寸及波动具有一定的对应关系，具体表现为：随着激光功率增加，等离子体面积及其波动都增加，焊缝熔深、熔宽及其波动均增加；当激光功率增加到20 kW时，等离子体面积及其波动的增量开始减小，焊缝尺寸的增量也开始减小，焊缝成形质量开始变差。激光-单丝MAG复合焊接方法在20、25、30 kW激光功率下的平均熔深增量相比5、10、15 kW下的减小了71.64%。在相同的工艺参数下，与激光-单丝MAG复合焊接相比，激光-单丝MAG复合填丝焊接下的等离子体面积及其标准差显著增加，熔深减小，成形变差，而激光-双丝MAG复合焊接下的等离子形态、焊缝成形变化均不明显。随着激光功率增加，不同的添丝方式体现在焊缝成形及等离子体形态等方面的差异性逐渐增强，当激光功率增加到20 kW时，焊缝熔深以及影响熔深的等离子体面积及其波动的增量有所减小。     

X70钢管道全位置激光-MAG电弧复合根焊焊缝成形试验研究

针对X70钢管道全位置激光-熔化极活性气体保护(MAG)电弧复合根焊焊接过程中,管道焊接3~6点位焊缝背面易出现内凹,开展了管道全位置激光-MAG电弧复合根焊焊缝成形试验研究。试验结果表明,激光-电弧复合焊接能量输入、焊枪角度对焊缝背面内凹影响较大;焊缝背面内凹可能是由于熔池液态金属重力作用导致焊缝熔融金属下淌所致。通过变参数能量输入方法,从3点位到6点位逐渐降低激光-电弧复合焊接功率;并向上倾斜焊枪角度使激光和焊缝切线方向成80°时,可利用保护气吹力和电弧力"托住"熔池,有效抑制内凹缺陷,改善焊缝成形。此外,发现焊缝背面有无内凹对静载拉伸性能基本无影响,有内凹管道的抗拉强度可达到596 MPa以上,但焊缝背面内凹大幅降低了管道疲劳性能。     

高温合金/不锈钢异种材料T型接头激光穿透焊工艺研究

针对飞行器发动机水冷壁结构,进行了GH3128/06Cr19Ni10异种材料T型接头激光穿透焊试验,主要研究了焊接参数对焊缝成形和焊接裂纹的影响规律,分析了焊接裂纹形成原因,得到了较合理的焊接工艺区间。结果表明,对于GH3128/06Cr19Ni10异种材料T型接头激光穿透焊,连续焊比脉冲焊更易实现稳定焊接,获得良好焊缝成形。焊接裂纹是接头主要缺陷裂纹都在高温合金一侧产生,控制激光功率、保证对中可降低裂纹产生概率。焊接接头的另一种缺陷是表面下塌,保证间隙小于0.2mm可抑制下塌缺陷的产生。对由41条焊缝组成的模拟件进行了10MPa,5min水压测试,每条焊缝都满足要求。     

钽薄板脉冲激光焊焊接工艺研究

针对厚度为0.5 mm的钽薄板采用脉冲激光焊的方法进行工艺研究,采取正交试验的方法分析了工件对接接头激光焊接的工艺参数对熔深和熔宽的影响.研究结果表明:熔深和熔宽随着激光功率的增加同时增大,且熔深的增加幅度明显高于熔宽;当功率达到1 100 W时焊缝完全熔透;随着焊接速度的增加,焊缝的熔深相应减小,熔深尺寸与焊接速度几...     

对接间隙对激光填丝焊接头成形与性能影响

为阐明异种钢激光填丝焊接工艺参数对焊缝成形的影响，以不等厚板2 mm 45钢和6 mm 316L不锈钢为试验材料，采用激光填丝焊接方法进行焊接，研究不同对接间隙下的焊缝成形以及焊接接头的力学性能。结果表明，随着对接间隙的增加，余高逐渐减小，焊缝形貌从钉子形向H形过渡，随着对接间隙变大，焊缝形成缺陷。焊缝中心硬度随着对接间隙的增加而减小，焊接接头硬度最高处位于45钢热影响区。焊接接头的抗拉强度随着对接间隙的增加先增大后减小。在对接间隙为0.6 mm时，表面形貌良好且抗拉强度最高，焊接试验断裂位置在2 mm 45钢一侧。     

响应面法分析SAC305焊球激光焊接参数对润湿角的影响

基于响应面法分析了激光植球焊接工艺参数对SAC305焊料润湿性的影响。设计单因素试验并进行植球焊接，分析激光功率、加热时间和氮气压强对焊点润湿角的影响规律。进一步设计响应面法试验，建立回归方程预测模型，并对焊接工艺参数进行优化。结果表明：随着激光功率、加热时间和氮气压强增大，焊点润湿角逐渐减小，三者对焊点润湿角影响大小排序为：激光功率>加热时间>氮气压强；直径600μm焊球的响应面法优化工艺参数为激光功率84.27%,加热时间0.064 s,氮气压强1 089.48 Pa,焊点润湿角为31.032°,焊点润湿铺展良好。经实验验证，响应面法预测值与实测值相近，可为优化激光植球焊接工艺参数提供参考。     

工艺参量对NdFeB永磁体和SPCC钢激光点焊质量的影响

为了将激光点焊工艺应用于NdFeB永磁体与冷轧碳钢薄板的连接,试验研究了脉冲功率、脉冲宽度和离焦量对焊点形貌和接头强度的影响。激光点焊中存在热导焊和深熔焊两种焊接模式,改变峰值功率和离焦量都能使焊接模式发生转变,而改变脉宽时焊接模式不转变。点焊试样剪切试验中存在脱壳式、剪断式和压断式3种断裂模式,所对应的熔核尺寸和剪切载荷依次增加。结果表明,为获得较高的连接强度,宜使峰值功率与离焦量适当配合,实现深熔焊模式进行焊接,而脉冲宽度不宜太大。     

铝合金激光双光点焊接

对铝合金薄板激光单光点和双光点焊接(包括不填丝和填丝)的焊缝成形、对接间隙和准直度容许裕度以及气孔状况进行了比较，分析了双光点能量分布的激光对铝合金焊接的影响。结果表明，与激光单光点焊接相比，激光双光点焊接铝合金可以改善焊缝表面质量、增大焊缝熔宽并放宽对接间隙和准直度容许裕度、显著减少焊缝中大气孔的数量，但对焊缝中小气孔数量的影响不明显。填加焊丝可以改善激光单光点焊接铝合金焊缝的表面质量并放宽对接间隙和准直度容许裕度，但将增大焊缝产生大气孔的倾向。采用激光双光点焊接仍可使焊缝中大气孔的数量明显减少。     

激光焊接过程实时监测

在利用小波变换对拾取的激光焊接等离子体的AE(AcousticEmission)信号进行分析的基础上 ,对小波分解后得到的细节信号作进一步处理。在此基础上提取的曲线很好地反映了激光焊接过程的状态变化 ,能够快速地检测到焊接缺陷 ,这说明应用曲线实现激光焊接质量控制是可行的。     

Control of Photonic Package Alignment With Asynchronous Laser Spot Welds

The precise alignment of an optical fiber to a laser diode for maximum optical coupling is often accomplished with synchronous laser spot welds in three symmetric locations. To improve precision and reduce operational complexity, the utility of single-beam spot welds made in an asynchronous manner has been investigated. Independent measurements of fiber tip post weld shift have been made using eddy current sensors and CCD camera imaging analysis. For the cylindrical radially aligned Kovar ferrules examined, post weld shift has been found to be independent of both the location and number of prior spot welds. Post weld shift direction has been shown to be relatively consistent and predictable when the fiber containing ferrule is properly restrained. It has been demonstrated that through the application of an axial restraining force on radially aligned ferrules, post weld shift can be reduced to less than 2 mum. Analytical equations have been presented that predict the magnitude of the measured post weld shift and also serve to guide engineers in optimal design geometries and preferred welding conditions.     

填镁改善5052铝合金激光焊接接头机械性能研究

在铝合金激光搭接焊中,镁元素烧损将大大降低焊缝的抗拉强度。为了消除铝合金激光搭接焊中镁元素的烧损对焊接接头的负面影响,采用在铝合金激光焊接接头中填加镁粉的方法,研究焊接速率对镁元素烧损的影响。实验中,测量了焊缝中镁元素在垂直和水平方向的分布,并对焊接接头抗拉强度进行了测试;分析了焊接接头中镁含量和抗拉强度之间的关系,比较了填镁量不同时各焊接接头的抗拉强度。结果表明,镁元素的烧损极大地影响了焊缝的抗拉强度,在激光焊接中填镁能有效地提高焊缝的抗拉强度;相比没填镁,填镁的焊接接头抗拉强度最大改善可以达到36.06%;当焊缝中镁元素的质量分数大约是0.026时,抗拉强度强度达到最大值。这为改善铝合金激光焊接接头强度提供了新的理论依据和方法。     

薄板AZ31B镁合金脉冲Nd:YAG固体激光焊接工艺研究

利用500W脉冲Nd:YAG固体激光对2mm厚的AZ31B变形镁合金的焊接工艺进行了研究.结果发现,平均功率和脉冲宽度相同时,熔深熔宽随着脉冲频率的增大而减小;平均功率和脉冲频率相同时,峰值功率和脉冲宽度是影响焊缝几何尺寸的主要参数;脉冲频率和脉冲宽度相同时,熔深熔宽随着平均功率、峰值功率和单脉冲能量的增大而增加;在相同的平均功率、峰值功率和占空比下,脉冲宽度是影响焊缝几何尺寸的主要参数,峰值功率较高时,大的脉冲频率导致大量飞溅的产生,增加了熔池的不稳定性;脉冲激光焊接镁合金时应遵循较大脉宽、低频率、中等峰值功率的原则.     

Development of automated real-time data acquisition system for robotic weld quality monitoring

The lack of reliable non-contact, non-destructive, online sensors with the ability to detect defects as they form and with the capacity to operate at high temperatures and in harsh environments is a big obstacle to fully automated robotic welding. This paper presents a non-contact automated data acquisition system for monitoring a robotic gas–metal arc welding process based on laser ultrasonic technology. While a robot welds between two 1040 steel strips, a Nd:YAG Q-switched pulse laser generates ultrasound on one side of the weld by ablation, and a non-contact electro-magnetic acoustic transducer (EMAT) placed on the opposite side of the weld detects ultrasound transmitted through the weld bead. Ablation is employed because high temperature specimens require strong signals to compensate for attenuation within the bulk of the material. The data is then analyzed to determine the time required for ultrasound to travel from the laser source to the EMAT, termed as the time of flight (ToF). When experimental ToF is compared to theoretical ToF, it is determined that surface waves are detected by this system. Therefore, this system can measure weld bead reinforcement distance. In most cases, weld bead geometry is an indication of the weld quality, and can be used as feedback to control a welding process.     

激光焊接工艺参数对NiTi形状记忆合金焊缝成形的影响

采用Nd∶YAG连续激光器对2mm厚NiTi形状记忆合金(SMA)进行激光焊接。研究了激光焊接过程中激光功率、焊接速度、离焦量、侧吹保护气流量等主要工艺参数对焊缝成形的影响。结果表明,激光功率、焊接速度、离焦量等工艺参数的合理匹配是实现NiTi合金良好焊缝成形的关键因素。线能量为59～75.6J/mm时能获得最佳焊缝成形;离焦量在-2～3mm时均能使厚度2mmNiTi合金试件焊透,其中离焦量在0～1mm可以得到最佳焊缝成形;当侧吹气流量为15～20L/min时,气体保护效果和焊缝成形最好。通过大量工艺实验得到2mm厚NiTi合金焊接速度与激光功率的不同匹配对焊缝成形影响的曲线,为NiTi合金焊接加工及工程应用提供参考。