基于数控运动系统的高真空激光加工系统

为了满足镍钛记忆合金焊的要求,研制了高真空激光加工系统.比较固定光路激光和光纤激光的特点,研制了基于三维数控运动系统的固定光路真空加工系统.其特点是:可在高真空环境/保护气体下进行打孔、焊接等加工方式,操作简单灵活.进行了真空打孔实验,和在没有保护的条件下用光纤传输激光器的打孔试样做了对比.实验表明,本加工系统光斑小,...     

弧光法与激光视觉法检测熔池振荡特征的对比分析

为了研究不同焊接条件下激光视觉法与弧光传感法对脉冲GTAW焊熔池振荡信号的传感效果,分别建立了相应的试验系统,并进行了提取脉冲GTAW定点及连续焊熔池振荡频率的试验,对比分析了两种方法的传感效果. 结果表明,定点焊时弧光传感法与激光视觉法都能够稳定并准确的检测出熔池振荡频率;连续焊时随着焊接速度的提高弧光法传感获得熔池振荡信号质量变差,而焊接速度的变化对激光视觉法获得熔池振荡信号质量影响较小. 因此在连续焊接条件下,激光视觉法具有更好的适应性.     

激光+双丝脉冲MIG/MAG复合焊系统及工艺开发

为了对激光+双丝脉冲MIG/MAG复合焊工艺及理论进行研究,构建了激光+双丝脉冲MIG/MAG复合焊系统,双电弧的电源各自独立,电源的脉冲控制方式为推挽式.利用该系统进行焊接工艺试验,在焊接过程中,同步采集双路焊接电流、电弧电压信号,并进行高速摄像.结果表明,所构建的激光+双丝脉冲MIG/MAG复合焊系统能够进行稳定焊接,焊缝成形美观,且加入激光后,激光对电压的影响较明显,电压信号的稳定性增强.     

激光焊接中的等离子体与小孔行为分析

试验采用光、声信号检测设备,对1.8 mm镀锌钢板的CO₂激光焊接过程中的蓝紫光信号、红外辐射信号、可听声信号进行了高速采集,对比激光深熔焊与热传导焊过程中三路信号的联系与区别,分析研究了激光深熔焊过程的小孔与等离子体产生过程的瞬态行为.结果表明,等离子体与小孔并不总是同时产生,等离子体要先于小孔产生,热传导焊过程中也可能存在等离子体,在试验条件下,等离子体在激光作用于工件后3~4 ms产生,稳定的小孔在焊接后约14 ms后形成,并且激光焊接中产生等离子体的激光功率密度阈值要小于产生小孔的阈值.     

铝合金薄板激光焊接工艺及YAG激光器多光路系统设计

通过厚度为1 mm 5A06铝锾舍金的单、双光束激光焊接工艺试验的比较研究,在YAG(500 W)固体激光器上设计了硬光路和柔性光路的多光路组合系统.其中,总体的设计思想为硬光路为主光路,输出能量占总能量的2/3以上,两柔性光路由光纤传榆,为激光加工前后辅助光路,占总能量1/3以下.3条光路聚焦到加工面上的距离可调,两柔性光路可自动关闭和开启.该光路系统的激光焊接机可以提高金属焊接的质量,可减少铝合金薄板焊接过程中部分容易产生的缺陷.     

大型工件激光喷丸三维扫描光路系统光斑畸变分析与校正方法研究

激光喷丸工艺系统一般具有固定光路和动态扫描光路两种形式。针对大型工件的激光喷丸处理,动态扫描光路的形式更具优势。在基于振镜系统的动态扫描光路的扫描过程中,激光倾斜于工件入射,将产生超出工艺误差控制要求的光斑形状畸变,影响系统的加工精度。建立了该系统导光光路的数学模型,分析了光斑形状畸变的严重程度,提出了校正思路,设计了两向异焦动态聚焦模块用以校正。仿真计算结果表明:光斑形状畸变基本被消除,校正系统有效可行。     

精密回转台动态倾角测试系统的光学系统研制

文章介绍了一套基于激光和CCD技术的精密回转台动态倾角测试系统，系统采用激光作光源，用CCD图像传感器接收回转台平面的反射信号，根据激光光斑在CCD靶面上的移动量和相应的几何关系，测量出回转台的倾角误差。具有高精度、非接触、在线测量等优点。介绍了光源、CCD器件的选取，和根据实际应用系统需要而设计的光路系统，以及光学系统的固定装置。     

光纤传输系统在超快激光加工中的应用研究

随着对超快激光应用安全、高效和灵活需求不断增强,采用Kagome结构空心光子晶体光纤传导来代替传统镜片结构是一种全新选择.开发了基于超快激光光纤传输的可调耦合系统,并对该系统下与自由空间传输光路下的加工质量进行对比.结果表明,超快激光光纤耦合系统传输效率稳定、焦斑能量分布均匀、像散程度小,可有效解决传统镜片组合下的光路...     

非铁金属的焊接

热输入对5A06铝合金激光填丝穿透焊的影响,大厚度铝构件无预热状态下的脉冲MIG焊,铝台金激光焊接焊缝元素分布的研究,铝合金脉冲MIG焊电压信号概率密度分析,ZL114A铝合金激光填丝焊接工艺及显微组织研究……     

非铁金属的焊接

热输入对5A06铝合金激光填丝穿透焊的影响,大厚度铝构件无预热状态下的脉冲MIG焊,铝台金激光焊接焊缝元素分布的研究,铝合金脉冲MIG焊电压信号概率密度分析,ZL114A铝合金激光填丝焊接工艺及显微组织研究……     

CO_2激光拼焊的光与声信号分析

采用自行研制的多传感器激光焊接实时监测系统,以CO2激光拼焊过程中的蓝紫光辐射（400~440 nm）、红外辐射（1 200~1 700 nm）以及可听声（20~20 kHz）等三种信号作为被检测参量,进行了信号的在线采集与记录,通过时域、频域以及时频分析,实现信号中有效信息的挖掘.结果表明,7 000 Hz以上的高频...     

汽车拼焊板全自动激光焊接系统

激光拼焊板已广泛应用于汽车制造业,采用激光拼焊板工艺不仅能够降低整车的制造成本、物流成本、整车重量、装配公差、油耗和废品率,而且可以减少外围加强件数量,简化装配步骤,同时提高车辆的碰撞能力、冲压成型率和抗腐能力.系统研究了汽车拼焊板全自动激光拼焊系统,采用高精度、快速、柔性电磁吸附装置夹紧工件以及激光切割-焊接一体化加工工艺,建立了焊接质量专家数据库,集成了在线检质量检测与焊缝跟踪系统.实现全自动激光拼焊生产线集成与自动控制系统,实现在一条生产线上高质、高效率地进行直线、折线、曲线以及不等厚板多种类型板材的拼焊.     

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.     

激光焊接不锈钢技术

不锈钢具有耐腐蚀性强、塑韧性好等特点,被广泛应用于航天航空、电子器件、医疗器械、核工业等方面。而激光焊具有传统焊接无法比拟的优势,能有效地减少缺陷。针对不锈钢YAG固体激光焊、光纤激光焊、CO_2激光焊、激光-MAG复合焊、激光-TIG复合焊、活性剂辅助激光焊、双光束激光焊、激光填丝焊和盘型激光焊等方法,介绍了各自的特点以及应用,并论述了各种激光焊方法下不锈钢焊件的特性,最后对激光焊接不锈钢技术做出了总结与展望。     

X80管线钢激光-电弧复合焊接工艺

激光-电弧复合焊接结合了激光焊和电弧焊两种焊接工艺,影响焊接过程稳定性和焊接接头质量的因素较多。针对X80管线钢,系统开展了光纤激光-MIG电弧复合焊工艺研究。在对比光纤激光焊、MIG焊和激光-MIG复合焊的基础上,分别考察焊接电流、激光功率、焊接速度、光丝间距、离焦量等参数对焊缝成形的影响,并优化了激光-MIG复合焊的焊接工艺参数。     

DIGI—LAS激光焊接头在汽车及航空航天部件焊接中的应用

随着汽车、航空航天等行业激光焊接应用的发展,含有非平行直线或曲线焊缝的剪裁激光拼焊板件快速增长,柔性的机器人激光焊应用也随之增加.但目前的大多数关节式工业机器人尚难以有效地追踪重复性不足的焊缝.集成了激光视觉传感的DIGI-LAS激光焊接头系统特别适合这些机器人或专机的激光焊应用.DIGI-LAS系统配置了2个激光传感器,一个用于焊前搜索、定位焊缝及焊缝跟踪,另一个用于实时检测焊缝,包括焊缝的成形尺寸和探测表面缺陷.此外,DIGI-LAS的激光传感器能够记录机器人追踪焊缝的误差,在焊接时给予补偿,保证了机器人系统可以满足激光焊的精度要求.经过补偿后,在超过6 m/min的焊接速度下,系统追踪曲率半径为50 mm的曲线焊缝的对中误差小于100 μm.检测结果通过数字IO输出到机器人、PLC或外部的质量管理系统.自动的焊接质量检测有助于用户实现6σ的质量控制与管理.     

薄板铝合金高功率CO2激光与光纤激光焊接飞溅特性对比分析

铝合金激光深熔焊接飞溅影响焊接稳定性并部分反映激光焊过程特性.对比研究了CO2及光纤激光焊接6061-T6铝合金的飞溅特性,探讨了两种激光焊飞溅特性差异的原因.借助高速摄像仪记录飞溅运动特性,收集并测量焊接飞溅,采用X2检验和最小二乘法拟合飞溅速度及尺寸分布.结果表明,两种激光焊飞溅速度均服从高斯分布,飞溅尺寸均呈对数正态分布,但光纤激光焊飞溅统计平均速度更大,表明光纤激光焊时更需注重聚焦系统保护;光纤激光焊飞溅统计平均直径更小,拟合结果更服从对数正态分布,表明光纤激光焊过程比CO2激光焊过程更稳定.     

CO2激光拼焊熔透性实时监测

在利用统计分析工具对激光拼焊等离子体的可听声（Audible Sound）、UV（Ultraviolet Emission）,熔池（Emission）的RMS均值进行统计分析的基础上,进一步对特征信号进行时域和频域分析。在此基础上提取的曲线能够很好地反映激光拼焊过程的状态变化。研究了焊接工艺参数和熔透状态发生改变时3路信号的变化规律,发现当改变激光功率时,紫外信号和声信号的变化规律最能反映熔透状态的改变;改变焊接速度时,紫外信号和红外信号的变化规律最能反映熔透状态的改变。     

激光-电弧复合焊接技术的研究现状

首先总结了激光焊和电弧焊的优缺点,然后根据复合热源的种类,分别介绍了激光-TIG焊、激光-plasma焊、激光-MIG焊复合热源系统,概括了每一种复合热源的原理、特点和国内外研究现状;介绍了激光-电弧复合焊接技术在汽车、船舶、航空等制造业中的应用。最后指出激光-电弧复合焊接技术的发展趋势。     

薄板激光拼焊间隙CCD检测系统研究

对CCD薄板激光拼焊前间隙检测系统进行了研究，并进行了具体的软硬件设计，该系统克服了以前薄板激光拼焊前间隙控制效率低、实时性差的缺点，在薄板激光拼焊工业应用中具有广泛的应用前景，使薄板拼焊逐渐向自动化、柔性化方向发展。