利用等离子体光、电信号对激光深熔焊焦点位置的双闭环控制

本文利用等离子体电荷信号和等离子体光信号的特性,研制成功可同时控制喷嘴－工件距离和光束焦点位置的双闭环控制系统。     

锆-4合金的激光焊接研究

研究了Ｚｒ－４合金ＣＯ_２激光焊接时焊缝成形和接头冶金质量的控制方法,分析了其接头组织和性能。研究表明,焊缝和热影响区的组织呈板条状,焊接接头拉伸强度大于４８０ＭＰａ,延伸率超过３０％。并完成了２．５ｍ长核燃料元件盒的激光焊接。     

新一代超低碳贝氏体钢激光焊接热影响区的组织和性能

采用激光焊接和熔化极活性气体保护焊接(MAG焊接)两种方法对800 MPa级新一代超低碳贝氏体(NULCB)钢进行了焊接,研究了焊接热影响区(HAZ)组织、性能的变化规律。实验结果表明,热影响区组织均为贝氏体板条和马氏体-奥氏体(M-A)组元组成的粒状贝氏体;在实验所采用的不同热输入情况下,随着热输入的增大,马氏体-奥氏体组元的平均宽度、总量、形状因子增大,但其线密度减少;在合适的激光焊接条件下,热影响区韧性高于母材;激光焊接接头显微硬度随热输入的增大而减小,均高于母材,未出现明显的软化区。     

超细晶粒钢光束摆动激光焊接的研究

本文从激光焊接熔池的热流与作用力的理论分析出发,结合具体实验,探讨了超细晶粒钢激光焊接光束摆动对焊缝组织及性能影响的可能性。研究发现,激光摆动焊接可以抑制焊缝柱状晶的生长、细化晶粒,有利于提高焊接接头的机械性能。     

激光焊接过程中电磁场控制等离子体的研究

高功率CO2激光焊接过程中,小孔上方的等离子体会影响激光和工件之间的耦合效率.从分析外加电磁场对等离子体的作用出发,探讨了采用外加电磁场控制激光等离子体的可能性.实验结果表明,选择合适的外加电磁场参数,可以降低等离子体对激光的屏蔽效果,增大熔深.     

镁合金激光焊接气孔问题的实验研究

对变形镁合金AZ31B、AZ80A,砂铸镁合金AM60B、AZ91D及压铸镁合金AM50A激光焊接气孔倾向进行研究.研究表明:变形镁合金激光焊气孔倾向很小,在较宽的焊接工艺参数范围内均能得到无气孔的焊缝. 砂铸镁合金AM60B及AZ91D激光焊时气孔对气体保护条件非常敏感,在侧吹气体保护角度及流量选择不合适时气孔率非常高,在优化的气保护条件下可得到气孔率较低的焊缝.而压铸镁合金AM50激光焊缝中气孔问题非常突出,调整工艺参数无法解决气孔问题,焊接过程中的加热及添加填充材料可以在一定程度上减少气孔.     

激光-MIG复合焊熔透状态评价方法

在有坡口间隙对接焊时,焊缝根部成形状态是衡量复合焊搭桥质量及其适应能力的重要指标.提出了以背面相对熔宽作为CO2激光-MIG复合焊熔透状态的定量评价指标,并以此为依据将熔透状态分为未熔透、适度熔透和过熔透,其中适度熔透是最佳的熔透状态.基于相对熔宽的评价指标,研究了工艺参数及坡口间隙变化对熔透状态的影响规律:通过调节激光功率、焊接电流或焊接速度增加热输入,都可使背面相对熔宽增大,从而改变熔透状态;随着坡口间隙的增大,熔透状态从未熔透过渡到适度熔透,再过渡到过熔透.     

激光-MIG复合焊熔透状态视觉检测方法的研究

激光-MIG复合对接焊中,熔透状态是反映焊缝成形质量的重要指标.为获得反映熔透状态的信息,在此采用视觉传感器时焊接过程中的熔池正面、小孔图像、熔池背面分别进行了检测.结果表明,在复合对接焊条件下,采用熔池正面图像检测或小孔热辐射图像检测的方法,不能判断出熔透状态.采用主动照明的拍摄方式并选用合适滤光片的熔池背面图像的视觉检测方法,能够获得反映焊缝熔透状态的图像.     

AZ31B变形镁合金CO2激光焊接模式及焊缝成形特点

用CO2激光对4 mm厚的AZ31B变形镁合金进行了焊接试验,试验中出现了三种焊接模式:小孔焊、热导焊、模式不稳定焊.分析发现在一定参数范围内激光功率是焊接模式的决定因素.提出用正面熔宽与纵深段熔深的比值来表征小孔焊焊缝的形状特点,并对焊缝形状参数的影响因素进行了分析.发现焊接热输入是控制焊缝形状的最主要因素,而焊接速度变化引起的激光能量利用率的变化和激光功率变化引起的等离子体羽翼导热影响范围的变化也是焊缝形状的影响因素.在保证熔透的前提下,选择较低的激光功率、较高的焊接速度和较弱的焊接规范有利于获得深而窄的焊缝.     

基于单片机的高精度送丝全闭环控制系统研究

针对高精度焊接条件下焊缝成形质量控制,设计了80C51单片机为核心的可实现焊接过程中送丝速度反馈调节和高度稳定的全闭环控制系统.该系统结构简单、控制精度高、动态响应快,已成功应用于激光填丝薄板对接焊[1,2].