激光一同轴电弧复合焊接热源焊接

在建立和研究空心钨极电弧的基础上，对激光一同轴电弧复合焊接热源焊接特性进行了深入研究。试验结果表明，激光与电弧相互作用增强的效果十分显著，采用同轴电弧作为辅助热源增大焊接熔深的效力优于激光一旁轴电弧复合焊接热源焊接效果。在试验的基础上，得到了激光一同轴电弧复合焊接热源焊接熔深的变化规律。     

激光-电弧复合热源焊接

在激光热源的基础上复合电弧进行焊接，可以降低焊接成本，提高焊接效率。本文综述了激光—电弧复合热源焊接国内外研究的现状，对旁轴式和同轴式两种复合方式进行了分析比较，并展望了该技术的发展前景。     

激光—MAG电弧复合热源焊接过程的影响因素

针对激光-MAG电弧复合热源焊接过程的几个主要影响因素展开了研究.通过焊接电弧分析仪发现激光-MAG电弧复合热源焊接时,光斑-焊丝之间的距离为1mm时,焊接电弧最稳定.通过对熔深、熔宽的分析发现,复合后熔深能够增加1.5倍以上,并且激光-短路过渡电弧MAG复合热源焊接还能够改善焊缝的润湿性,增加熔宽,减弱焊缝的咬边现象,与单独激光焊接时相似,当激光的焦点位于工件表面以下1mm时,熔深达到最大值.     

铝合金激光-小功率脉冲MIG电弧复合热源焊接特性分析

针对5A06铝合金,通过一系列对比数据综合分析了MIG焊和激光MIG复合热源焊接技术在焊缝熔深、焊缝成形、焊接速度、焊接热输入等方面的优缺点.结果表明,在MIG平均电流小于200 A的小功率脉冲MIG电弧区域内,等热输入且等焊接速度条件下,激光-MIG复合热源焊接技术与MIG相比可以提高焊缝深宽比1～2倍,增加焊缝熔深0.43～2.5倍;等热输入且等平均焊接电流条件下,与MIG相比,激光MIG复合热源焊接技术可以提高焊接速度0.6～1.5倍,增加焊缝熔深0.5～5.9倍;激光MIG复合热源焊接技术可以用高于MIG焊0.6～6.5倍的焊接速度和更小的焊接热输入获得与MIG同样的焊缝熔深;与MIG焊相比,激光MIG复合热源焊缝的铺展性更好,更适合于高速焊接;MIG复合2 kW的激光能量后会增加平均电弧电压、减小平均电流.     

建筑装饰用AA5754铝合金在激光电弧复合焊接过程中焊缝形貌及性能变化

激光复合焊接是将激光热源和附属焊接源进行组合焊接的技术。利用新一代高功率光纤激光器和TIG焊枪,采用激光电弧复合焊接技术完成了两套实验。研究激光功率、焊接速度和电弧电流对建筑装饰用AA5754铝合金焊接质量的影响,并对以电弧为主导作用的复合热源和以激光为主导作用的复合热源进行比较分析。结果表明:以激光为主导作用的复合焊有更好的熔深和焊接质量,并在实际工作中得到了进一步验证。     

低功率YAG激光-MAG电弧复合焊接不锈钢

以0Cr18Ni9Ti不锈钢钢板为试验材料,研究了低功率脉冲YAG激光-脉冲MAG电弧复合热源和单脉冲MAG焊接不锈钢.结果表明,低功率脉冲YAG激光-脉冲MAG电弧复合热源同样具有大功率激光-电弧复合焊接才有的增加熔深、提高焊接速度、稳定焊接过程等优点;低功率脉冲YAG激光的加入改变了电弧形态,电弧根部被吸引和压缩现象显著,提高了能量利用率;与单脉冲MAG堆焊相比,在相同焊接速度下复合焊最大能增加熔深1.3倍,在相同熔深下复合焊的焊接速度可以提高50%;复合焊焊缝的晶粒较单MAG焊缝中的晶粒细小,其焊缝抗拉强度比单MAG的好,断裂属于延性断裂.     

二极管泵浦激光-MAG电弧复合焊接工艺研究

针对Q235钢,开展了二极管泵浦Nd:YAG-MAG激光电弧复合焊接工艺研究。在试验结果的基础上,进行了复合焊接与单激光、单MAG焊缝形貌及焊缝显微组织对比分析,并分别讨论了激光功率、电弧电流、焊接速度对复合焊熔深熔宽的影响规律。     

激光与其它热源复合焊接技术的研究进展

激光束与其它热源复合，通过两种热源的协同效应，弥补单纯激光焊接的不足之处，可以焊接两种单独热源难以完成的接头形式，获得单热源难以达到的高效焊接效果。文中对已经在工程上得到应用的激光与TIG电弧、MIG电弧、双电弧、等离子弧、高频感应热以及搅拌摩擦热的复合热源焊接技术进行了比较，归纳了它们的原理、特点及应用范围。此外，总结了上述几种复合热源焊接技术的国内外最新研究进展，介绍了激光-电阻缝焊等几种最新的基于激光复合热源焊接方法，评价了其特点和应用前景。最后指出激光复合热源焊接技术是今后激光焊接的发展趋势。     

工艺参数对AZ31镁合金激光-MIG复合焊缝成形的影响

系统研究激光功率、电弧电流和热源间距对10 mm厚AZ31镁合金激光-MIG (Metal inert gas) 复合焊接工艺稳定性和焊缝成形的影响规律.结果表明:实现最大激光-电弧协同效应的最优热源间距为3 mm;复合焊接熔深决定于激光功率;MIG电弧电流对焊缝宽度有显著影响,但是对焊接熔深影响有限;在优化的工艺参数下,激光-MIG复合焊接能够有效消除镁合金激光焊缝中存在的表面成形缺陷,焊接速度提高50%;与MIG焊接相比,复合焊接熔深提高近10倍,电弧燃烧和熔滴过渡稳定性大幅度提高;因而激光-MIG复合焊接是镁合金焊接的一种有效方法.     

激光-TIG复合焊接镁合金AZ31B焊接工艺

以变形镁合金AZ3lB为主要研究对象,研究激光-TIG复合热源焊接镁合金工艺特点,利用正交试验分析焊接规范对焊缝成型的影响。试验结果表明,激光束的存在增强了镁台金高速焊接时电弧的稳定性,增大了焊缝的熔深。在最佳的工艺条件下镁合金焊缝成型良好．无气孔、裂纹等缺陷,焊接接头抗拉强度与母材强度相当,表明激光-TIG复合热源焊接是一种理想的镁合金焊接新工艺。     

GTAW多相流数值模拟的相界面实时标记方法

在大电流GTAW的非稳态多相流数值模拟中,需要将电弧热与电弧压力加载在金属相与气相之间的动态变化的界面上,以便准确描述电弧与熔池之间的相互作用.因此提出了一种相界面实时标记方法,通过在三维计算域网格数据中遍历搜索相体积分数梯度的最大值,识别出临近相界面的单层网格区域并施加标记,将面热源与表面力除以网格厚度转化为体热源与...     

磁场与粉煤灰联合作用下TIG焊电弧行为

为了研究活性剂与高频磁场联合作用对电弧行为影响及熔深改变机理,使用粉煤灰作为活性剂对Q235钢进行A-TIG焊,并在焊接过程中施加高频纵向磁场,实现两者的联合作用.试验中对不同的涂覆量下A-TIG焊缝形貌进行分析,发现当涂覆量为0.3 mg/mm²时,熔深增加最为明显,在此涂覆量下引入1.5 kHz高频纵向磁场,熔深达到2.70 mm,为普通氩弧焊的1.8倍,但磁场频率继续增加,熔深则会出现下降趋势.采集焊接过程中电弧形貌、电流密度、电弧力及电弧温度的变化数据,分析活性剂与高频纵向磁场对TIG焊的联合作用机理,发现活性剂与磁场的联合作用能够改变外部磁场在等离子体内的分布使带电粒子受到更大的洛伦兹力,导致电弧在一定范围内进一步收缩;同时,与磁控-TIG相比,能够改善高频磁场引起的“磁抽吸”现象,使电弧热量更加集中.     

High-frequency mechanical forging of welded joints in metal structures

An equivalent volume heat source with the arc power, uniformly distributed in the half-ellipsoid, the axes of which are equal to the half-width of the welded joint and the penetration depth, is proposed. The experimental and calculated thermal cycles in submerged arc welding are in good agreement. The effect of the calculation error on the evaluation of the cooling time in the volume of the softening zone is analysed.     

激光+GMAW复合热源焊焊缝成形的数值模拟III.电弧脉冲作用的处理与热源模型的改进

针对激光+脉冲GMAW复合焊时电弧脉冲的热作用特点,将电弧热流处理为脉冲电流和基值电流阶段分布参数不同的双椭圆模式,同时适当减小焊件表面的热导率,以间接考虑脉冲电流和基值电流的间歇式作用.根据平均焊接电流大小确定熔滴热焓椭球体分布的作用区域,并考虑激光热源的作用位置.从以上几方面对前期研究采用的热源模型进行了改进,建立了两类新的适用于复合焊的组合式体积热源模型.利用改进后的热源模型对不同工艺条件下复合焊的焊缝横断面形状尺寸进行了模拟计算.计算得到的熔深、熔宽以及熔合线走向都与实验结果吻合,使数值模拟精度有了较大提高.     

Experimental study on welding characteristics of CO2 laser TIG hybrid welding process

Abstract

The experiments of CO₂ laser TIG paraxial hybrid welding with 4 mm thick AISI 321 stainless steel sheet have been performed. The arc images and welding characteristics have been investigated with different energy ratios between laser and arc. The experimental results indicate that the hybrid welding is similar to laser welding and has also two welding mechanisms: deep penetration welding and heat conduction welding. Because of the effect of keyhole induced by laser, the arc root can be stabilised and compressed, and the current density and the penetration depth are all increased significantly, which show the characteristics of deep penetration welding. However, when the current is increased to a critical value, the laser induced keyhole disappears and the arc expands obviously, which decreases the penetration depth, so that the welding mechanism has been changed from deep penetration welding to heat conduction welding. Furthermore, the effects of distance between laser beam and electrode, pulsed laser and hybrid manners on hybrid welding characteristics have also been studied.     

Effects of pulse parameters on arc characteristics and weld penetration in hybrid pulse VP-GTAW of aluminum alloy

A novel ultrafast-convert hybrid pulse variable polarity gas tungsten arc welding process(HPVP-GTAW)is developed.High frequency pulse square-wave current which has a frequency of more than 20 kHz is exactly integrated in the positive polarity current duration.The effects of pulse current parameters on arc characteristics and weld penetration have been studied during the HPVP-GTAW process using Al-5.8 Mg alloy plates.The arc characteristics studied by arc voltage and its profile,weld penetration noted by the ratio of weld depth to width have been found to be influenced significantly by the pulse current.The experimental results show that the HPVP-GTAW process can improve the arc profile predominantly and obtain the higher weld penetration with lower heat input.The observation may help in understanding the weld characteristics with respect to variation in the pulse current parameters which may be beneficial in using the novel HPVP-GTAW process to produce the better weld quality of aluminum alloy plates.     

TC4钛合金激光焊缝形貌与残余应力数值分析

针对激光深熔焊特点,采用均匀体热源模型、双椭球热源模型和组合热源模型,对TC4钛合金CO₂激光深熔焊的焊缝形貌和残余应力进行了数值模拟与试验.结果表明,在进行激光深熔焊焊缝形貌与残余应力数值计算中,应根据激光焊接热输入选择激光热源模型,并提出了均匀热源模型适合较大热输入,双椭球热源模型适合中等热输入,而组合热源模型适合较小热输入的选择原则;组合热源模型和双椭球热源模型均能体现热输入随深度的递减变化,焊缝轮廓呈现圆锥形和钉子形;均匀体热源的上下表面的残余应力分布基本一致,而双椭球热源和组合热源模型的下表面残余应力明显低于上表面.     

TC4钛合金激光焊缝形貌与残余应力数值研究

针对激光深熔焊特点,采用均匀体热源模型、双椭球热源模型和组合热源模型,对TC4钛合金CO2激光深熔焊的焊缝形貌和残余应力进行了数值与实验研究。结果表明:在进行激光焊缝形貌与残余应力计算中,须根据激光焊接线能量选择激光热源模型,由此提出了均匀热源模型适合较大线能量,双椭球热源模型适合中等线能量,而组合热源模型适合较小线能量选择原则。组合热源模型和双椭球热源模型均能体现热输入随深度的递减变化,熔池轮廓呈现"圆锥"形和"钉子"形,均匀体热源的上下表面的残余应力分布基本一致,而双椭球热源和组合热源模型的下表面残余应力明显低于上表面。     

短电弧磨削蜂窝环热源公式研究及温度场仿真

为预测不同电压下常规短电弧磨削蜂窝环加工深度的影响,对短电弧磨削蜂窝环温度场仿真热源公式进行了研究。针对热源系数与电压的关系,通过ANSYS软件研究得出的热源公式,并对短电弧磨削蜂窝环温度场仿真。研究了适用于不同电压下短电弧常规磨削蜂窝环的热源公式,通过温度场仿真结果,分析了不同电压磨削蜂窝环的温度分布及变化趋势。结果发现：得出的热源公式适用于不同电压下短电弧磨削蜂窝环加工的温度场;仿真温度云图的变化规律以及分布情况符合短电弧磨削加工的实际情况,仿真结果误差在5.9%以内,吻合度较好,为预测加工深度提供了理论依据。