CO2激光焊接的同轴检测与熔透控制(Ⅱ)熔透状态同轴光信号的频域分析

利用CO2激光深熔焊等离子体光信号的同轴检测系统,提出了频谱重心的概念井以此来分析等离子体光信号的频谱特性,研究了平扳焊接时对应适度熔透状态时同轴光信号的顿域特征。结果表明,随激光功率增加或焊接速度减小,当焊接熔透状态从“适度熔透(小孔透)”变化到“仅熔池透”时对应2～6kHz段频谱重心位置向上(高额)跳变。     

激光焊接侧吹工艺的研究

激光焊接时正确选择侧吹工艺可以增大焊缝熔深。侧吹和顶吹合成气流与水平线的夹角为40°时增大焊缝熔深作用最强。     

Fe对NiAl金属间化合物光束堆焊层成形及组织结构的影响

采用X射线衍射、SEM、EDS等分析方法，研究了铁元素对光束堆焊合成NiAl金属间化合物层的成形和组织结构的影响规律。结果表明，光束堆焊镍铝混合粉制备NiAl金属间化合物层时，NiAl的高熔点导致堆焊层成形困难。在镍铝混合粉中加入适量铁粉（11at％～28at％）可以降低堆焊合金体系的熔点、改善堆焊层成形。随着铁粉加入量的增加，堆焊层的稀释率呈现先增加后降低的趋势，过多的铁粉加入量（43at％）将使熔池金属不能润湿母材。铁元素的引入使堆焊层中析出了Fe3Al相，随着堆焊层中含Fe量的增加，Fe3Al的析出量增加，堆焊层的微观组织为NiAl柱状晶和柱状晶间的Fe3Al条状相。     

CO2激光焊接的同轴检测与熔透控制 Ⅰ.熔透状态特性及其同轴检测

对激光深熔焊的熔透状态进行了分类,指出了"仅熔池透"和"适度熔透"的形成条件和焊缝成形特征.建立了一套CO2激光深熔焊熔透状态的同轴检测系统,研究了焊接工艺参数和熔透状态发生变化时等离子体同轴光信号的变化规律.发现在板厚不变的条件下,随热输入的变化,焊接过程由"仅熔池透"达到"适度熔透"时,同轴等离子体光信号强度的增量绝对值最大.     

激光切割光辐射与切割质量关系的研究

为了研究激光切割过程光信号与切割质量的关系,搭建了以切割前沿光辐射作为检测参量的实时检测系统,对切割前沿光辐射的时、频域信号进行了试验研究,得到了不同参数下光信号的变化规律。时域分析表明,无缺陷式样对应的标准方差较低;与无缺陷切割相比,过烧缺陷对应的光信号具有较低的强度和较高的标准方差;挂渣缺陷具有较高的强度和标准方差。频域分析表明,低速切割,光信号主频与切缝表面波纹频率一致;高速无缺陷切割无明显主频;挂渣缺陷具有明显的低频波动。结果表明,燃烧循环理论不仅是切割面波纹形成的主要因素,也是光信号主频产生的主要原因。     

脉冲CO2激光焊接30CrMnSiA气孔控制及机理分析

为了研究激光深熔焊气孔的产生规律及抑制气孔的措施,采用脉冲CO2激光焊接的方法,得到了未焊透时焊缝气孔率和脉冲参数的关系。结果表明,在脉冲频率低于50Hz时,焊缝气孔随着脉冲频率的增加显著减少,当频率在50Hz~200Hz范围时,可以稳定地抑制焊缝气孔的产生。适当提高占空比有利于减少气孔数量。     

CO2激光切割质量的视觉检测(Ⅱ) 切割质量的评价方法及其视觉图像特征

提出了利用切割面下缘粗糙度作为评价切割面质量的方法.建立了侧面视觉检测系统,对激光切割过程中火花簇射行为进行分析.结果表明在一定工艺条件下,随着切割速度的变化,火花簇射喷射长度以具有极大值的倒U形曲线形式变化,最大的火花喷射长度(即火花簇射视觉图像不同亮度带像素数的极大值)对应于最低的切割面近下缘粗糙度.     

光学传感器对水下Nd:YAG深熔激光焊接过程检测的研究

水下激光焊接是一种用于核电站堆芯构件和压力容器的关键维修技术,本文对水下激光焊接产生的红外光辐射信号与焊接质量的关系进行了研究。实验结果表明,当工件表面的水深超过3mm时,一种蓝色的非金属等离子体将形成并对激光产生强烈的衰减,焊缝的熔深不到正常焊接条件下的1/20。利用气体喷嘴在工件表面形成局部于燥空间,研究了不同喷嘴直径、气体流量条件下光信号和焊缝质量的关系,得到了光信号的波动幅值与局部干燥空间的合适保护条件的关系。     

局部干法水下Nd:YAG激光焊接技术

本文采用填丝热导焊的方法研究了水下激光焊接的基本物理现象,结果表明,利用气体喷嘴可形成局部干燥空间,其保护效果取决于喷嘴结构和气体流量等参数。喷嘴的外径大小对保护效果影响显著。当保护条件差时,局部干燥空间将有水浸入,导致焊缝由良好保护条件下的浅而表面光滑平整的形状变为深而表面起伏的形状。良好保护条件下的水下焊缝的力学性能和大气中一致。     

新一代钢铁材料激光焊接接头的组织和强韧性研究

新一代钢铁材料为晶粒尺寸在微米或亚微米级的铁素体钢,其强度比普通铁素体钢提高一倍,同时又具有较好的韧性。解决该钢的焊接问题,是新一代钢铁材料成功的关键。本文采用CO_2激光进行SS400钢的不填丝焊接,获得了强韧性高于母材的接头。当焊缝和热影响区金属主要由下贝氏体组成时,冲击功最高。当出现侧板条铁素体或低碳马氏体含量较多,冲击功下降,但都高于母材。接头硬度值低于HV330,无软化区,具有良好的弯曲塑性,强度高于母材金属。