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TC4钛合金电弧增材制造叠层组织特征 被引量:16
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作者 李雷 于治水 +2 位作者 张培磊 庄乔乔 聂云鹏 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期37-43,130,共8页
采用CMT电弧增材制造技术制造了TC4钛合金薄壁墙构件,并对其组织特征进行了研究.结果表明,在电弧增材制造过程中,受其热输入、多次热循环及冷却速度的影响,在其构件中产生了从高温保留下来的贯穿数个堆积层的原始β柱状晶晶界、水平层... 采用CMT电弧增材制造技术制造了TC4钛合金薄壁墙构件,并对其组织特征进行了研究.结果表明,在电弧增材制造过程中,受其热输入、多次热循环及冷却速度的影响,在其构件中产生了从高温保留下来的贯穿数个堆积层的原始β柱状晶晶界、水平层带条纹、马氏体组织和网篮组织等.显微硬度显示,中下部区域硬度相对较高,平均硬度为336HV 0.1,上部显微硬度有明显降低,平均硬度为323.3HV 0.1. 展开更多
关键词 电弧增材制造 钛合金
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增材制造钛合金微观组织及性能研究进展 被引量:8
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作者 张世凯 马盼 +4 位作者 柯林达 马永超 赵健 于治水 杨尚磊 《轻工机械》 CAS 2019年第2期1-5,共5页
随着增材制造技术的不断进步,增材制造能够快速成型精密复杂的结构部件。为了使增材制造Ti6Al4V合金能够更好地被应用,国内外学者研究了基板预热、激光功率、扫描速率以及后续的处理等多种因素对于增材制造Ti6Al4V合金微观组织和力学性... 随着增材制造技术的不断进步,增材制造能够快速成型精密复杂的结构部件。为了使增材制造Ti6Al4V合金能够更好地被应用,国内外学者研究了基板预热、激光功率、扫描速率以及后续的处理等多种因素对于增材制造Ti6Al4V合金微观组织和力学性能的影响,发现选择适当的工艺参数及后处理能够提高其综合力学性能。目前,增材制造钛合金在微观结构上还存在一定的缺陷,结构件内的微小气孔以及未融化颗粒等因素阻碍着其力学性能的提高。未来在解决组织缺陷的同时,增材制造钛合金构件的应用也将是今后研究工作方向之一。 展开更多
关键词 增材制造 TI6AL4V合金 基板预热 激光功率 扫描速率 微小气孔 未融化颗粒
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冷金属过渡加脉冲电弧增材制造4043铝合金薄壁件的组织与拉伸性能 被引量:10
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作者 蒋旗(指导) 张培磊 +2 位作者 刘志强 于治水 史海川 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期57-61,共5页
采用冷金属过渡加脉冲(CMT+P)电弧增材制造4043铝合金薄壁件,对比了不同工艺参数下薄壁件的成形性能,研究了成形性能良好薄壁件的组织与拉伸性能,并与CMT工艺下的进行了对比。结果表明:CMT+P工艺下,当焊接速度为8 mm·s-1和送丝速度... 采用冷金属过渡加脉冲(CMT+P)电弧增材制造4043铝合金薄壁件,对比了不同工艺参数下薄壁件的成形性能,研究了成形性能良好薄壁件的组织与拉伸性能,并与CMT工艺下的进行了对比。结果表明:CMT+P工艺下,当焊接速度为8 mm·s-1和送丝速度4 m·min-1时,薄壁件的成形性能最好,且其成形效果接近CMT工艺下的;CMT+P工艺下薄壁件的单层组织由焊道上层的细晶区和焊道下层的粗晶区组成,焊道间存在穿过界面生长的粗大柱状枝晶,CMT工艺下的显微组织为分布均匀的细小柱状晶;CMT+P工艺下薄壁件的拉伸性能优于CMT工艺下的;CMT+P工艺下横向和纵向拉伸试样断裂方式均为韧性断裂,横向与纵向抗拉强度各向异性百分比仅为4%,说明薄壁件的力学性能不存在各向异性。 展开更多
关键词 冷金属过渡 增材制造 显微组织 拉伸性能
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电弧轨迹对CMT电弧增材制造Inconel 625合金厚壁件组织与性能的影响 被引量:5
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作者 徐文虎 张培磊 +5 位作者 蒋旗 刘志强 于治水 叶欣 吴頔 史海川 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2020年第10期17-21,47,共6页
采用以冷金属过渡(CMT)电弧为热源的增材制造技术制备Inconel 625合金厚壁件,对比研究了摆动与两道多层电弧轨迹下厚壁件的显微组织和性能。结果表明:在摆动电弧轨迹增材制造过程中出现了飞溅现象,厚壁件表面粗糙,而在两道多层电弧轨迹... 采用以冷金属过渡(CMT)电弧为热源的增材制造技术制备Inconel 625合金厚壁件,对比研究了摆动与两道多层电弧轨迹下厚壁件的显微组织和性能。结果表明:在摆动电弧轨迹增材制造过程中出现了飞溅现象,厚壁件表面粗糙,而在两道多层电弧轨迹增材制造过程中无明显飞溅现象,厚壁件表面光滑平整;厚壁件中树枝晶的生长方式均为外延生长,树枝晶中存在二次枝晶以及三次枝晶,且两道多层电弧轨迹下的枝晶间距小于摆动电弧轨迹下的;两道多层电弧轨迹下厚壁件的平均抗拉强度高于摆动电弧轨迹下的;摆动和两道多层电弧轨迹下厚壁件的抗拉强度各向异性百分比均很小,分别为4%,4.5%,厚壁件的断裂类型均为韧性断裂。 展开更多
关键词 Inconel 625合金 冷金属过渡电弧增材制造 显微组织 拉伸性能
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强噪声下的激光视觉焊缝跟踪图像处理研究现状及展望 被引量:4
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作者 董金枋 汤大赟 +3 位作者 吴頔 张培磊 于治水 许燕玲 《电焊机》 2022年第12期1-16,共16页
激光视觉焊缝跟踪系统已经成为机器人焊接必不可少的关键环节之一,但焊接过程中存在的金属飞溅、烟尘以及强弧光等常见的强噪声干扰,给激光视觉焊缝跟踪的稳定性和精确性带来极大挑战。分别对比了焊缝跟踪最为关键的图像预处理、激光中... 激光视觉焊缝跟踪系统已经成为机器人焊接必不可少的关键环节之一,但焊接过程中存在的金属飞溅、烟尘以及强弧光等常见的强噪声干扰,给激光视觉焊缝跟踪的稳定性和精确性带来极大挑战。分别对比了焊缝跟踪最为关键的图像预处理、激光中心线提取、特征点识别三个环节中传统算法与新兴算法的区别,总结归纳各类图像处理算法的检测精度、实时性以及适用场景。并对激光焊缝跟踪技术在焊接领域未来的发展方向进行了展望。 展开更多
关键词 强噪声 机器人焊接 激光视觉 焊缝跟踪 图像处理
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Cu75Pt钎料钎焊Ti60与TC4接头界面组织及性能 被引量:1
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作者 郭民 雷玉珍 +3 位作者 赵健 宋晓国 于治水 石铭霄 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期40-44,I0004,I0005,共7页
采用Cu75Pt钎料实现了Ti60钛合金与TC4钛合金的真空钎焊,采用SEM,EDS,XRD分析了钎焊接头显微结构.结果表明,接头典型组织结构为Ti60/Ti_(2)Cu+α-Ti/Ti_(2)Cu/Ti_(2)Cu+Ti_(3)Pt/Ti_(2)Cu/Ti_(2)Cu+α-Ti/TC4.对不同钎焊温度下获得的接... 采用Cu75Pt钎料实现了Ti60钛合金与TC4钛合金的真空钎焊,采用SEM,EDS,XRD分析了钎焊接头显微结构.结果表明,接头典型组织结构为Ti60/Ti_(2)Cu+α-Ti/Ti_(2)Cu/Ti_(2)Cu+Ti_(3)Pt/Ti_(2)Cu/Ti_(2)Cu+α-Ti/TC4.对不同钎焊温度下获得的接头界面组织结构进行了分析,结果表明,随着钎焊温度的增加,扩散反层厚度增加,钎缝中Ti_(2)Cu和Ti_(3)Pt金属间化合物减少,钎缝厚度逐渐减小.接头抗剪强度随钎焊温度的升高先增加后减小,当钎焊温度970℃,保温时间10 min时获得最大抗剪强度130.9 MPa.接头的断口分析表明,接头断裂在钎缝处,断裂方式为脆性断裂. 展开更多
关键词 真空钎焊 钎焊温度 界面结构 力学性能
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Microstructure and Properties of an Al 6061/Galvanized Plate Fabricated by CMT Welding 被引量:2
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作者 ZHANG Qi ZHANG Peilei +5 位作者 yu zhishui YAN Hua SHI Haichuan WU Di LI Shaowei TIAN Yingtao 《Journal of Wuhan University of Technology(Materials Science)》 SCIE EI CAS 2020年第5期937-945,共9页
Aluminum alloy 6061 was welded with zinc coated low carbon steel by cold metal transfer (CMT).The microstructure composition,morphology and growth process of the welding joint and the HAZ were researched.The weld area... Aluminum alloy 6061 was welded with zinc coated low carbon steel by cold metal transfer (CMT).The microstructure composition,morphology and growth process of the welding joint and the HAZ were researched.The weld area on the side of the galvanized steel sheet mainly contains Fe2Al5.And on the side of the aluminum alloy substrate,it is mainly filled with a needle-like FeAl3.At the same time,Al8Fe2Si is formed at the edge of FeAl3.The zinc-rich region on the side of the aluminum alloy mainly contains an aluminum-zinc solid solution and an aluminum-zinc co-crystal,and the current size had no significant effect on the type and morphology of the compounds produced in the interface layer. 展开更多
关键词 cold metal transfer microstructure MICROHARDNESS dissimilar metals
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基于Fluent软件的Keyhole-TIG焊接电弧的数值模拟
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作者 张凌峰 王飞 +7 位作者 刘红兵 杨坡 王基尧 张天理 刘晓丽 于治水 李桓 Cressault Yann 《热处理》 CAS 2023年第2期35-40,49,共7页
以自由燃烧的Keyhole-TIG电弧为研究对象,建立了统一电弧-钨极-阳极的二维轴对称模型。采用Fluent软件对焊接电流为520 A的稳态Keyhole-TIG电弧进行了模拟,以获得电弧的温度、速度、压强和电流密度等物理量及其分布。结果表明:钨极下方... 以自由燃烧的Keyhole-TIG电弧为研究对象,建立了统一电弧-钨极-阳极的二维轴对称模型。采用Fluent软件对焊接电流为520 A的稳态Keyhole-TIG电弧进行了模拟,以获得电弧的温度、速度、压强和电流密度等物理量及其分布。结果表明:钨极下方电弧的最高温度达36000 K;电弧出现强烈的阴极喷射,高速等离子体产生的动压力是形成小孔的主要原因;由于小孔的泄压作用,阳极表面附近未形成明显的高压区;大部分电流从阳极工件上表面流入钨极,仅19%的电流从小孔中进入;电弧传入小孔的热量占总热量的17%,剩余热量通过阳极上表面进入。 展开更多
关键词 Keyhole-TIG 焊接 Fluent软件 电弧特性 数值模拟
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亚微米TiC/B_4C颗粒对激光熔覆Stellite涂层组织及性能影响 被引量:6
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作者 何珊珊 于治水 +3 位作者 张培磊 李明川 闫华 李绍伟 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期93-99,共7页
通过激光熔覆在304不锈钢表面制备了Stellite 12涂层,研究了添加不同质量分数的Ti/B_4C对Stellite 12涂层组织及性能的影响,分析了涂层组织的生长,测试了涂层的显微硬度及耐磨性能。研究结果表明,Stellite 12涂层主要由面心立方的γ-Co... 通过激光熔覆在304不锈钢表面制备了Stellite 12涂层,研究了添加不同质量分数的Ti/B_4C对Stellite 12涂层组织及性能的影响,分析了涂层组织的生长,测试了涂层的显微硬度及耐磨性能。研究结果表明,Stellite 12涂层主要由面心立方的γ-Co与Cr_7C_3相组成。随着Ti/B_4C的添加,涂层原位合成了TiC亚微米颗粒相。残存的B_4C作为异质形核点,形成了亚微米结构TiC/B_4C强化相,且颗粒尺寸逐渐减小。TiC/B_4C颗粒对涂层晶粒有细化作用。涂层显微硬度随着添加Ti/B_4C的质量分数的增加逐渐增大,最高为624 HV。涂层耐磨性能随添加的Ti/B_4C质量分数的增加逐渐增强。 展开更多
关键词 激光技术 激光熔覆 Stellite复合涂层 亚微米TiC/B4C 耐磨性
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激光熔覆Ni-Ti-Si合金的组织及微观力学性能 被引量:7
10
作者 李明川 张培磊 +3 位作者 于治水 闫华 叶欣 李绍伟 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期1225-1230,共6页
采用激光熔覆技术在铜表面制备了55Ni-35Ti-10Si (at%)合金熔覆层,熔覆层呈现上、下两层。利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)分析合金熔覆层的组织。结果表明,熔覆层上层组织为树枝晶,组成相为... 采用激光熔覆技术在铜表面制备了55Ni-35Ti-10Si (at%)合金熔覆层,熔覆层呈现上、下两层。利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)分析合金熔覆层的组织。结果表明,熔覆层上层组织为树枝晶,组成相为初生钛固溶体+枝晶间Ni_3Si;下层组织为胞状晶,组成相为初生钛固溶体+枝晶间铜固溶体,胞状晶区高度约为200μm。利用KGT和LKT改进模型计算得出熔覆层熔池凝固过程枝晶尖端过冷度-凝固速度曲线,从热力学角度分析熔覆层出现分层的机理。对熔覆层进行显微硬度试验,得到上层树枝晶区域和下层胞状晶区域平均硬度(HV)分别为8000和2200 MPa。下层胞状晶区域的存在有利于熔覆层与基体间性能过渡,提高了熔覆层稳定性。 展开更多
关键词 激光熔覆 镍基合金 铜表面改性 快速凝固
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铜-铝异种箔片纳秒激光扫描点焊成形及组织特征 被引量:9
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作者 吴希 张培磊 +3 位作者 唐满 李明川 于治水 李绍伟 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期67-74,共8页
利用纳秒脉冲激光及光学振镜系统,对T2铜及1060铝合金箔片进行螺旋形点焊,分析不同搭接组合形式下的焊点成形及组织特征。结果表明:当搭接组合形式为铝上铜下时,铝侧金属完全熔化,部分区域中铝侵入铜母材形成"V"型微小焊缝;... 利用纳秒脉冲激光及光学振镜系统,对T2铜及1060铝合金箔片进行螺旋形点焊,分析不同搭接组合形式下的焊点成形及组织特征。结果表明:当搭接组合形式为铝上铜下时,铝侧金属完全熔化,部分区域中铝侵入铜母材形成"V"型微小焊缝;当搭接组合形式为铜上铝下时,焊缝由具有较大深宽比的微小焊缝组成。两种搭接组合形式下,焊缝的组织中形成了γ_2-Cu_9Al_4区域、过共晶组织区、共晶组织区及亚共晶组织区。接头界面处的CuAl_2金属间化合物层较薄,并未发现明显的微观裂纹,接头的脆性可显著改善。 展开更多
关键词 激光技术 铜-铝箔片 纳秒激光 焊缝成形 组织
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高速激光电弧复合焊接高强钢焊缝的形貌及成形机理 被引量:11
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作者 顾思远 刘政君 +3 位作者 张培磊 于治水 叶欣 顾勇 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期99-107,共9页
以3mm厚高强钢为试验材料,采用光纤激光-熔化极稀有气体保护焊电弧复合焊接方法,研究了焊速为5m·min-1时激光功率与电弧电压对焊缝形貌的影响,并与低速焊接中厚板得到的焊缝形貌进行了比较。研究结果表明,增大电弧电压和激光功率... 以3mm厚高强钢为试验材料,采用光纤激光-熔化极稀有气体保护焊电弧复合焊接方法,研究了焊速为5m·min-1时激光功率与电弧电压对焊缝形貌的影响,并与低速焊接中厚板得到的焊缝形貌进行了比较。研究结果表明,增大电弧电压和激光功率均能提高焊接过程的稳定性,获得良好的焊缝成形。在不同的热源位置下,焊缝形貌会出现浅"Y"型和深"Y"型的区别。通过高速摄影发现,当激光前置时,熔滴尺寸较大,且过渡时易发生汽化爆炸,对熔池的冲击较大;当电弧前置时,匙孔稳定存在,液态金属能沿着孔壁向下流淌,增大熔池底部面积。在低速焊接中厚板时,由于焊接线能量及工件的表面张力存在差异,焊缝形貌与高速焊接薄板时得到的形貌不一致。 展开更多
关键词 激光技术 高强钢 激光电弧复合焊 焊缝形貌 高速摄影 熔滴过渡
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高强钢激光-MIG复合焊对接间隙下的焊缝成形机理 被引量:6
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作者 刘政君 顾思远 +3 位作者 张培磊 于治水 叶欣 顾勇 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期113-119,共7页
采用光纤激光-熔化极稀有气体保护(MIG)复合焊对不同对接间隙下的3 mm厚低合金高强钢进行焊接。在焊接速度恒定的条件下,研究了不同对接间隙下焊缝的成形过程,并与零间隙下相同工艺参数的激光-MIG复合焊的焊缝形貌进行对比。结果表明:... 采用光纤激光-熔化极稀有气体保护(MIG)复合焊对不同对接间隙下的3 mm厚低合金高强钢进行焊接。在焊接速度恒定的条件下,研究了不同对接间隙下焊缝的成形过程,并与零间隙下相同工艺参数的激光-MIG复合焊的焊缝形貌进行对比。结果表明:在有对接间隙时,焊缝及其热影响区的上下宽度基本一致(呈U形),而在零间隙下,焊缝及其热影响区的宽度均呈上宽下窄(Y形)的形态。焊缝成形机理如下:在激光-MIG复合焊进行有对接间隙的焊接时,电弧等离子体的形态有三种不同的变化(与任一侧试板起弧燃弧形成的“分叉电弧”以及与两试板同时起弧燃弧形成的“十字电弧”),电弧的三种形态不断变化,形成“摆动”态;“摆动”态电弧等离子体的作用是预热和熔化工件侧壁,激光热源作用在熔池上起到加大熔深、稳定电弧和消除电弧热源导致的侧壁未熔合的作用;对接间隙下电弧热源作用的范围较大,使得母材受热更加均匀;与零间隙焊缝相比,有间隙下的焊缝组织更均匀。 展开更多
关键词 激光技术 对接间隙 高强钢 激光电弧复合焊 高速摄影 电弧等离子体形态
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微/纳尺度Cu-Sn界面冶金行为研究进展
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作者 陈捷狮 王佳宁 +4 位作者 张志愿 张培磊 于治水 余春 陆皓 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期223-235,共13页
随着电子芯片封装尺度高度集成化和功能化,对芯片互连结构的性能需求越来越高。而三维封装互连结构是实现多芯片间系统集成的关键技术之一,微/纳尺度Cu-Sn互连结构是实现三维封装互连的重要方向。重点阐述了电子封装中Cu-Sn互连结构值... 随着电子芯片封装尺度高度集成化和功能化,对芯片互连结构的性能需求越来越高。而三维封装互连结构是实现多芯片间系统集成的关键技术之一,微/纳尺度Cu-Sn互连结构是实现三维封装互连的重要方向。重点阐述了电子封装中Cu-Sn互连结构值得关注的几种界面动力学行为,分别为固-液界面Cu_(6)Sn_(5)的生长;Cu-Sn界面层状IMCs固态老化;微凸点孔隙型Cu_(3)Sn的生长动力学;1μm立柱式Cu-Sn界面IMCs生长;一维Cu/Sn纳米线的界面动力学。此外,随着互连结构尺度的减小,纳米尺度金属间化合物烧结连接等一些有关Cu-Sn界面冶金行为也在不断开展相关研究。最后,根据近年来微/纳尺度Cu-Sn界面冶金行为领域的研究进展,评述了该领域面临的挑战和展望。旨在厘清尺寸效应下的Cu-Sn界面生长动力学的主导机制,对实现三维集成电路的优质互连有着重要意义。 展开更多
关键词 三维封装 互连结构 微/纳尺度 Cu-Sn界面 界面动力学
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激光-电弧复合焊接20mm厚高强钢的成形机理研究
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作者 曾杰 王清曌 +4 位作者 张培磊 颜铭良 刘庆永 于治水 汪认 《应用激光》 2024年第10期92-101,共10页
采用激光-电弧复合焊接方法对20 mm厚EH36高强钢进行焊接。在不开坡口的对接方式下,研究激光功率、焊接速度、送丝速度对焊缝成形的影响,并使用高速摄影对焊接过程中的电弧和等离子体进行观察分析,结果表明,焊缝熔深的波动程度随着激光... 采用激光-电弧复合焊接方法对20 mm厚EH36高强钢进行焊接。在不开坡口的对接方式下,研究激光功率、焊接速度、送丝速度对焊缝成形的影响,并使用高速摄影对焊接过程中的电弧和等离子体进行观察分析,结果表明,焊缝熔深的波动程度随着激光功率的增加而逐渐增加。激光功率的增加使得对焊丝的辐射、加热作用增强,导致焊丝的熔化速率加快;小范围内提高焊接速度对背部驼峰的产生具有抑制作用,并有利于减小焊缝正面的凹陷深度;大电流焊接时,焊缝正面的凹陷深度随着送丝速度的增加先减小而后增大。较大的送丝速度下产生的电弧力以及焊丝端部对熔池的扰动是导致焊缝正面凹陷、成形变差的主要原因。 展开更多
关键词 激光-电弧 高强钢 电弧行为 等离子体 正面凹陷
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