激光与电弧相互作用时的电弧形态及焊缝特征

激光与电弧的复合热源在焊接过程中 ,由于激光的压缩与引导作用 ,可以在焊接速度增加时 ,电弧仍然较稳定。在去掉激光同轴保护气流而只采用TIG的保护气体进行保护时 ,由于激光同轴气体的冲击、压缩和冷却作用的消失 ,等离子气体将会随着电流、激光功率的增加而增大 ,因而引起焊缝横截面的变化。通过调整激光与电弧的规范参数 ,并用CCD摄取各参数下的电弧图像以分析等离子体的长大情况 ,然后将得到的焊缝沿横截面剖开。通过对各种参数下等离子体图像和焊缝横截面之间的相互的关系进行分析 ,得到与常规情况下相比熔宽较宽而熔深较浅的焊缝的焊接参数。这种产生涂敷型焊缝的参数可用于高速表层涂覆。

图像处理在自动焊接中的应用和展望

图像处理技术在自动焊接领域的应用已引起国内外学者的广泛重视.通过图像传感技术获取焊接熔池直观丰富的图像信息,使用高效的图像处理算法,提取焊接熔池的特征信息,用以实现自动焊接过程质量实时传感与控制.本文综合论述了图像处理技术在自动焊接中的应用原理、数字图像的采集方法、数字图像的特征信息定义、广义数字图像处理技术及其对自动化焊接理论研究和实践应用的推动作用.通过总结图像处理技术的研究和应用现状,综合分析了图像处理技术在现代焊接技术中发展和应用的前景.

电弧对激光吸收与散焦的定量测量

复合热源焊接过程中 ,激光与电弧之间相互作用的物理机制一直是复合热源焊接技术研究中的难点。激光形成的锁孔对电弧有吸引、压缩作用 ,由于激光穿过电弧时能量被电弧吸收和散焦 ,对锁孔的稳定形成有直接影响 ,因此研究激光穿过复合电弧时的吸收与传输特性对分析复合热源焊接机理、合理选择工艺参数有重要意义。文中设计一种新型试验方法 ,采用激光烧蚀有机玻璃的方法定量测量CO2 激光穿过电弧时 ,电弧对激光的吸收与散焦特性 ,通过有机玻璃的烧蚀深度和烧蚀宽度反映激光能量的损耗 。

高强钢厚板激光-GMAW复合双面同步横焊特性研究

针对30 mm厚船用高强钢10Ni5Cr Mo V对接接头横焊应用需求,开展激光-熔化极气体保护电弧(Gas metal arc welding,GMAW)复合双面同步横焊特性研究。研究结果表明,针对横焊位姿因重力、非对称坡口对熔滴、电弧的影响,利用激光对电弧的吸引和收缩作用,通过减小光-丝间距,有效地抑制了电弧侧壁燃弧,熔滴在电磁力和等离子流力的作用下,稳定过渡到熔池中,实现了熔滴过渡稳定性控制,解决了激光-GMAW复合横焊位姿电弧偏离和熔滴下落等过程控制难题与侧壁未熔合问题;厚板激光-GMAW复合双面同步横焊包括打底层和填充层焊接,其中打底层焊接是保证接头焊接质量的关键;采用激光-GMAW复合双面同步横焊新方法,4道焊接完成了30 mm厚船用高强钢10Ni5Cr Mo V横焊位姿的高强、高效连接。焊缝表面成形良好,无裂纹、未焊透和侧壁未熔合等缺陷。接头的抗拉强度高于母材,且其–50℃冲击吸收能量为57.3 J。

激光维持燃烧波对激光-TIG复合热源的影响

激光诱发的等离子体可分为金属蒸汽等离子体和保护气体等离子体 .激光 -TIG复合焊接过程降低了气体电离条件 ,促进了激光维持燃烧波 (LSC)的形成 .通过CCD监测激光 -TIG复合热源焊接过程 ,深入研究了LSC波的形成机理及对激光

激光熔覆Cu/WC_P复合涂层

采用激光熔覆表面改性方法 ,在 45号钢基体上表面熔覆Cu/WCP 复合涂层。试验研究了WC含量对熔覆复合涂层的组织特点和耐摩擦磨损性能的影响规律。研究结果表明 ,通过调整WC的加入量可获得α -Cu固溶体 +WC双相组织 ;当WC的加入量超过 30 %时 ,熔覆层中出现小圆点状的WC颗粒 ,表明WC有一定程度的熔化和溶解 ;Cu/WCP 复合熔覆层与基体金属之间存在过渡区 ,其组织为钢基体 +WC混合组织。采用 40Cr磨轮对Cu/WCP 熔覆层进行摩擦磨损试验 ,结果表明 ,WC加入量为 10 %时 ,摩擦系数与磨损量最小 ;采用硬质合金磨轮进行磨损试验 ,当WC加入量为 30 %时 ,摩擦系数最小 ,而加入量为 10 %时 。

铝合金激光焊接研究现状

概述了铝合金激光焊接的难点 ,分析了铝合金激光焊接的质量问题。针对质量问题提出了解决措施 。

排布方式对铝合金激光-MIG复合横向焊接特性的影响

采用常规激光-熔化极惰性气体保护电弧(Metal inert gas,MIG)复合横向焊接铝合金过程中,焊缝表面极易出现咬边和下塌等缺陷,由此开展排布方式对激光-MIG电弧复合横向焊接铝合金焊接特性的影响研究。分析二者的排布方式对熔池特征、熔滴过渡形式以及焊缝成形规律的影响。试验结果表明,异面引导复合焊接方式对焊缝成形有明显改善作用,焊缝表面熔宽减少、中心线偏移和咬边缺陷得到有效抑制。采用同面引导复合方式时,熔滴过渡到匙孔后方,熔池下侧熔融金属大量堆积并产生周期性的波动,导致焊缝结晶组织出现了分层现象;而采用异面引导复合方式时,熔滴过渡到匙孔下方,并且熔滴在熔池中的落点位置与同面引导方式相比要偏上,熔滴过渡频率稍低,此时熔池中熔融金属分布较为均匀,熔池下部堆积金属较少,有效抑制了焊缝的下塌和咬边缺陷。

铝/钛异种合金激光熔钎焊接头特性

以CO2激光为热源,以AlSi 12焊丝为填充材料,对Ti-6Al-4V钛合金和5056铝合金异种材料激光熔钎焊进行研究,采用SEM、EDS、XRD和金相显微镜分析接头的微观结构特征,通过拉伸实验评定接头的力学性能。研究结果表明:所得接头具有熔焊和钎焊双重性质,即铝母材局部熔化,为熔化焊,而钛母材与焊缝金属之间存在金属间化合物层钎焊界面;钎焊界面上部的金属间化合物层组成复杂,可分为2层,即呈针状或芽状的Ti-Al-Si系金属间化合物层和以Ti-Al系金属间化合物为主的连续层;钎焊界面下部的金属间化合物层较薄;拉伸试样断裂倾向于发生在紧邻钎焊界面的焊缝上,平均抗拉强度为298.5 MPa。

EH36钢厚板双面双弧打底焊焊缝组织及性能

EH36钢厚板广泛应用于造船行业,文中采用多层多道双面双弧机器人MAG自动化立焊工艺焊接EH36钢,具有显著的优点和广阔的应用前景.打底焊是多层多道焊接中最重要的工艺过程,对接头性能有着重要影响.文中对打底焊接头组织和性能进行了研究.结果表明,厚板双面双弧立焊打底接头组织主要为针状铁素体和先共析铁素体.在经历随后的多层多道焊再热作用后,打底焊缝组织得到细化.打底焊接头热影响区过热组织为贝氏体组织和板条马氏体组织.性能研究发现,打底焊焊缝的硬度值相比后层焊道要低.接头强度高于母材,断口形貌呈现韧窝特征.

铝/钛异种合金激光熔钎焊接头界面特性

以铝硅共晶合金为填充材料,采用激光熔钎焊的方法对铝/钛异种合金进行焊接,获得了同时具有熔焊和钎焊双重特征的焊接接头。由于激光局部加热并且有很高的冷却速度,发现在钛合金附近的钎焊界面形成了特殊的形态结构。结果表明,获得的钛合金钎焊区界面金属间化合物厚度很薄,仅在10μm以下。焊缝上部界面金属间化合物较厚,主要呈锯齿状;焊缝下部界面金属间化合物厚度不足1μm,呈薄层状。界面金属间化合物的主要成分为TiAl3,以Ti(SixAl1-x)3结构的置换固溶体形式存在。底部界面容易成为裂纹产生的源头,裂纹多沿界面附近焊缝中的共晶组织扩展,接头的平均抗拉强度为铝母材的85%左右。

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.

激光熔注法制备WC_p/Ti-6Al-4V梯度复合材料层

以单晶WC陶瓷粉末(WC particles-WCp)作为增强颗粒,采用激光熔注技术在Ti-6Al-4V表面制备了WCp/Ti-6Al-4V梯度复合材料层。在对梯度复合材料层宏观特征和形成机制分析的基础上,采用XRD和SEM对复合材料层的微观组织结构进行了分析。结果表明,WC颗粒在复合材料层中分布比较均匀,而且在深度方向上梯度分布。复合材料层中形成了新相TiC和W2C。TiC的数量和尺寸在复合材料层不同区域存在较大差异。在复合材料层上部,TiC的数量较多而且尺寸较大;在复合材料层下部,TiC的数量和尺寸均明显减少。WC/Ti界面反应层由W2C和TiC两层组成,WC颗粒注入位置对反应层尺寸有很大影响,WC颗粒从熔池后部"拖尾"注入可以有效减小反应层尺寸。

飞机壁板先进焊接技术应用现状

整体机加壁板由于其生产效率低、材料利用率低等原因，目前在民用飞机制造中使用越来越少。相对于目前大量使用的铆接壁板而言，焊接壁板具有诸多优点，它不仅能极大地减轻构件的重量，同时具有良好的气密性，并能减少装配工作量，提高生产效率。

电、磁场辅助激光焊接的研究现状

作为稳定焊接过程和提高焊接质量的有效手段,电、磁场辅助激光焊接具有广阔的应用前景。综述了电、磁场辅助激光焊接的机理及具体研究,主要涉及控制激光焊接等离子体、影响焊接熔池流动状态及改善焊缝质量等方面,并展望了其进一步的研究和应用。

激光-TIG复合热源焊接钛合金T形结构焊缝成形特点及影响因素分析

采用激光-TIG弧复合焊接工艺对钛合金T形结构单面焊背面双侧一次成形焊接新技术进行了研究,通过综合试验、对比分析等方法,研究了多种试验条件下T形结构焊缝成形特点及影响因素,给出了采用激光-TIG复合焊接工艺实现钛合金T形结构单面焊背面双侧一次成形焊接的最佳工艺方案.结果表明,采用激光-TIG复合焊接工艺焊接钛合金T形结构与钨极氩弧熔透焊工艺相比在焊缝组织、焊接效率、焊缝成形、间隙适应性等方面有明显的优势.

Ti/Al异种合金激光熔钎焊过程气孔形成机制

采用矩形光斑CO2激光为热源,以AlSi12作为填充焊丝进行钛/铝异种合金的激光熔钎焊试验,发现气孔是导致接头失效的一个主要因素。结果表明,钛/铝异种合金激光熔钎焊的气孔缺陷主要是由镁元素的气化所致。光束的偏移量及激光功率是影响气孔产生的主要因素。界面棒状的金属间化合物长度低于10μm时一般不产生气孔,而气孔的直径与焊缝内部的微观组织有关。

光丝同轴激光增材制造研究进展

增材制造作为实现三维结构快速成形的技术,广泛用于航空航天、汽车交通等领域。当前,激光熔丝增材制造多依托于传统的激光焊接设备,采用旁轴送丝方式,在增材过程中,需调整激光头方向保证送丝和焊接头行进的相对方位,增大了复杂构件增材制造系统控制难度,损失了加工自由度。随着激光加工设备和技术的发展,近年来出现了一种可以解决上述问题的光丝同轴激光熔丝增材制造技术。由于此项技术刚刚起步,为了更好的理解光丝同轴激光熔丝增材制造技术的特性,本文从技术分类及原理、加工制造特性、成形精度控制以及增材件的组织性能等方面,论述了光丝同轴激光增材制造取得的研究进展,对比分析了光丝同轴技术与旁轴激光熔丝技术的差异性,阐述了用于光丝同轴技术的两种成形精度方法及特点,分析了光丝同轴增材件的组织与性能;最后,指出了光丝同轴技术未来的发展趋势。

激光焊接声信号与熔深的相关性

激光焊接过程伴随着强烈的声信号，这些声信号中包含焊接过程的重要信息，反映了焊缝质量。以平板激光堆焊为研究对象，详细地分析了焊接过程声信号的特征。研究发现，声信号的强度和功率频谱分布与焊缝熔深具有良好的对应关系。声信号功率频谱主要集中在2～10kHz之间，并且具有明显的谱线族。随焊缝熔深的减小，声信号强度减弱，并且声信号频谱族由相对集中单一向分散多族化变化。以激光焊接过程产生的声信号特征作为传感信息，采用人工神经网络技术建立了声信号与焊缝熔深之间的关系模型。结果表明，该模型能够根据声信号特征定量地检测焊缝的熔深，为激光非熔透焊接熔深的实时检测提供一种有效的手段。

铝合金T型接头双激光束双侧同步焊接温度场模拟

为了掌握双激光束双侧同步焊接工艺特性并得到最优焊接工艺匹配参数,对由铝合金6156底板与6056桁条组成的T型焊接接头进行了有限元数值模拟和试验研究.在改进以往激光热源模型的基础上,模拟分析了不同工艺参数匹配条件下的激光焊接过程,获得了实际可行的工艺参数范围.同时研究了焊接功率和焊接速度对熔池形状的影响规律,结果表明:焊接功率和焊接速度对焊缝成形具有重要影响,且熔池形状的模拟结果与试验结果吻合良好.最终获得了最佳的焊接工艺参数,为大型客机铝合金壁板的双激光束双侧同步焊接提供了理论指导.