薄板铝合金激光深熔焊熔池流动数值模拟

针对薄板铝合金激光焊接过程,采用有限体积法开展熔池流动研究.建立了三维焊接熔池流动数学模型,并采用高斯旋转体热源表征激光束的热作用.在考虑与不考虑表面张力作用下,分别计算获得了焊接温度场、熔池流场和熔池形貌.基于计算结果,分析了温度场云纹图、熔池焊接热循环曲线、熔池速度场分布多视图.最后进行相同参数下的激光焊接试验,基于观察获得的焊接接头形貌,综合分析了模拟结果和试验结果.结果表明,所建立的模型和模拟方法是合理可行的.同时考虑Marangoni对流作用所计算得到的熔池和焊缝几何形状更加接近实际焊接接头.     

钛合金激光点焊-胶接复合接头组织性能研究

利用带有预气化脉冲的激光束,对Ti6Al4V钛合金进行激光点焊胶接复合连接实验,分析了胶层分解后产生的残余碳对激光点焊胶接复合接头内组织和性能产生的影响。研究结果表明,胶层分解后产生的残余碳会使钛合金的激光点焊胶接复合接头中出现大量的TiC,并且在焊点与胶层接触的界面处生成以TiC为主的界面反应区。对钛合金激光点焊胶接复合接头内部组织产生影响的残余碳主要是在预气化脉冲过程中分解所产生的,而形成界面反应区的残余碳则主要来源于后续的胶层回流现象。TiC的出现提高了钛金点焊胶接复合接头的显微硬度,但是不利于提高钛合金点焊焊接复合接头的承载能力。     

42CrMo合金钢镶嵌式刀盘激光焊接工艺研究

为实现42CrMo合金钢镶嵌式刀盘整体构件的可靠连接,对42CrMo合金钢平板进行激光焊接工艺试验研究,分析预热温度及焊接工艺参数对42CrMo合金钢焊缝成性的影响,以解决焊接过程中产生的裂纹、气孔等缺陷。结果表明:预热温度为217℃,激光功率为2.9 kW,焊接速度为0.8 m/min,离焦量为0 mm时,获得无裂纹、气孔等缺陷的焊接接头,接头抗拉强度达到母材的87.7%。采用该工艺进行镶嵌式刀盘的焊接,焊缝成形好,经检测满足使用要求。     

A novel method for solidification rate measurement of weld pool surface

设计了低碳钢激光点焊工艺, 显示了小尺寸液态熔池均匀回缩的凝固过程, 以此作为平台, 进行了 焊接熔池表面温度与凝固速率测量方法的研究. 采用红外测温仪从熔池表面直接获取熔池凝固过程温度曲 线; 利用金属固相与液相表面发射率的差异从熔池凝固温度曲线中提取能准确反映液--固转变的特征信息, 以此推算了熔池表面的凝固速率; 并通过进一步的工艺实验, 验证了凝固速率与焊点背面直径之间的良好 对应关系. 该方法亦适用于其它热加工过程金属凝固速率的测量与分析.     

基于人工神经网络的激光点焊焊点形态预测

建立适用于激光点焊焊点形态预测的人工神经网络模型,以点焊过程中的三个主要工艺参数(激光功率、点焊时间和离焦量)作为模型输入,输出为焊点表面、熔合面、背面直径以及熔深和横截面面积五个焊点形态参数。在此基础上,建立焊点形态模型,模型输入为神经网络的预测结果,输出为焊点形态。所建立的神经网络预测模型和焊点形态模型结合之后,可以实现激光点焊焊点的形态预测。网络测试结果显示实际值与网络预测值之间的RMS误差为0.1左右,模型输出的预测焊点形态与实际焊点形态之间较为吻合。根据模型的仿真结果,进一步研究点焊参数对焊点尺寸和形态的影响规律。结果表明未熔透焊点形态为Y形,而熔透焊点则存在多种形态,形态之间的转变主要受激光功率的影响。     

高体积分数SiCp/2024Al基复合材料添加Ti-6Al-4V中间层激光焊接特性

高体积分数SiCp/2024Al基复合材料由于大量增强相颗粒的存在,在熔化焊接过程中Al基体极易与SiC颗粒反应,生成Al4C3金属间化合物,严重降低焊缝的力学性能。以Ti-6Al-4V金属薄片作为中间层填充材料,采用氩气作为保护气体,对SiC体积分数为45%的SiCp/Al基复合材料进行激光焊接,分析SiCp/Al基复合材料的焊接特性。结果表明,填充钛合金材料进行CO2激光焊接时接头组织致密,结合较好,在焊缝组织中获得了以Ti3Al为基体、Ti5Si3和TiC等反应产物为增强相的焊缝组织,所获得的最高抗拉强度为母材的50%左右。     

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...     

高比分SiCp/2024铝基复合材料激光原位焊接头断裂行为

以Ti-6Al-4V合金作为中间层对45%(体积分数)的SiCp增强铝基复合材料进行激光原位焊接,对比分析了不同焊接条件下的接头断裂行为.结果表明,钛夹层厚度为0.5 mm时,有利于获得成形良好、界面结合性紧密的接头.接头断裂位置位于焊缝中心,抗拉强度可达母材强度的50%,此时的断裂机制为准解理断裂;钛夹层厚度增加到0.8 mm时,焊缝中易出现气孔、未熔合缺陷,界面反应也不充分,接头断裂位置位于接头界面,抗拉强度较低,断裂机制多为脆性断裂.     

激光胶接复合点焊工艺特性

分析激光胶接复合点焊工艺的稳定性,研究不同性能胶层的气体排出方式,解决激光胶接点焊工艺的焊接缺陷.结果表明,胶焊工艺的关键在于给胶层分解产生的气体合适的排气方式,胶层粘度越大,板间隙排气越困难,胶焊稳定性越差.对于低粘度的胶层,可以采用缓升激光脉冲工艺实现可靠连接;对于大粘度的胶层,采用尖峰激光脉冲加填丝的工艺才能实现可靠连接.这些焊接工艺能够解决不同粘度胶粘剂的胶焊工艺缺陷,扩大激光胶接复合点焊技术的应用范围.     

激光熔化沉积AlSi10Mg及气孔对力学性能的影响

采用激光熔化沉积的方法对AlSi10Mg增材制造,制备出致密度大于99%、抗拉强度350 MPa左右、延伸率8%的薄壁墙体试件,利用光学显微镜与扫描电镜分析了沉积态的组织。发现即使增材制造过程水氧含量（体积分数,下同）均控制在1×10^-5以下,试件内部仍存在一定的气孔缺陷,气孔均为直径100 μm以下的氢气孔。进一步试验表明,环境中的氧体积分数与气孔率呈正相关关系。在保持环境湿度和温度不变的情况下,环境氧含量由1×10^-5增加到1×10^-3,气孔直径略微增大,气孔率由0.45%增大到2.71%,气孔率增加近5倍,同时抗拉强度降低100 MPa左右,降幅超过30%,延伸率降幅超过20%。最后探讨了氢气孔在激光熔化沉积制造的试件中产生的机理,给出了利用激光熔化沉积工艺制备稳定的AlSi10Mg合金的策略。