拘束条件对薄板T形接头双光束激光焊接变形的影响

采用单元温度对单元进行生死控制的有限元计算方法研究了拘束条件对2.5 mm厚铝锂合金5A90薄壁T形接头双光束激光焊接变形的影响,拘束条件包括对筋板施加和对底板施加两类,约束在焊接过程中施加,焊后冷却到室温去除.筋板拘束条件施加在筋板顶部和侧面,对比了施加与不施加约束两种情况,该两种情况连续焊接之前都采用点固焊对筋板进行固定.底板拘束条件通过在T形接头两侧设置压块对底板施压来实现,研究了压块与焊缝不同距离对焊接变形的影响.最后进行了试验验证.焊接过程中对筋板施加约束有利于减小焊接过程中及焊后筋板变形.底板纵向约束影响T形接头焊件挠曲变形的大小和方向,对角变形影响不大.焊接过程中对底板施加y向约束,有利于减小角变形.对底板加纵向约束与不加纵向约束两种情况进行了试验验证,变形方向及变形量最大值的计算结果与试验结果符合.

双光束激光焊钛合金T形接头的组织特征与力学性能

利用双侧激光同步焊接的方法获得TC4合金T形接头,对接头进行光学显微组织观察以及拉伸性能测试,分析了接头的显微组织与力学性能。结果表明,T形接头母材显微组织为α+β等轴组织。焊缝区显微组织由粗大的β柱状晶和网篮状马氏体组成,蒙皮侧焊缝区柱状晶和马氏体晶粒比加强筋侧细小。热影响区显微组织由细小的针状马氏体、针状α相和少量等轴初生α相组成,蒙皮侧热影响区比加强筋侧窄。T形接头焊缝区拉伸强度大于母材,接头拉伸断裂均发生在离焊缝中心较远的母材上。

双光束激光-TIG复合焊电弧特性分析

从TIG电弧波动特征方面分别研究了铝合金高功率单光束激光-TIG复合焊和双光束激光-TIG复合焊焊接过程的差别。试验结果表明,双光束-TIG复合焊的电弧电压分布更集中,即双光束-TIG复合焊的电弧电压相对稳定。在试验条件下,当焊接参数相同时,双光束-TIG电弧电压的变异系数随激光功率的增加而减小,单光束-TIG的电弧电压变异系数随激光功率的增加而增加,并且在激光功率密度较小时,单光束-TIG的电压变异系数小于双光束-TIG及单TIG。在激光功率密度较大时,电压变异系数为单光束-TIG>TIG>双光束-TIG;在相同的焊接参数下,双光束激光-TIG复合焊的焊缝表面成形较单光束激光-TIG复合焊的均匀连续。

十轴六联动双光束激光焊接及其跟踪控制技术

T型接头常见于大型构件的筋壁板,其加工方法和质量往往影响着整个结构件的性能。研制了十轴六联动双光束激光焊接机床,其中六轴联动控制单元实现了在三维激光焊接中对位置和姿态的控制,同时对T型接头两侧进行实时焊缝测量,实现了对双侧焊缝的跟踪与补偿。通过对试验件的焊接,验证了十轴六联动双光束激光焊接及其跟踪控制系统满足大型结构件三维T型接头加工要求。

双光束激光处理水溶液对ICP发射光谱的增强作用

为了改变水溶液的物理性质,提高ICP发射光谱的辐射强度,实验采用波长为976nm的近红外激光和10.6μm的CO2激光正交辐照水溶液,研究了不同激光功率密度和辐照时间对水溶液表面张力和粘度的影响,也探讨了处理后水溶液对ICP光谱强度的增强作用。实验结果表明,在976nm激光功率密度为0.265 7 W·cm-2,CO2激光为0.2069 W·cm-2以及辐照时间为40min条件下,水溶液的表面张力和粘度比未进行激光处理时的分别减小了42.13%和14.03%,而雾化效率升高了51.26%。将优化条件下激光处理的水溶液引入ICP光源后发现,样品元素As,Cd,Cr,Hg和Pb的光谱强度比水溶液未处理时的分别提高了46.29%,94.65%,30.76%,33.07%和94.58%,信背比分别增大了43.84%,85.35%,28.71%,34.37%和90.91%;等离子体温度和电子密度也分别升高了5.94%和1.18%。可见,双光束激光正交辐照水溶液的方法能够明显降低水溶液的表面张力和粘度,提高ICP光源的辐射强度,这为顺利检测水样品中痕量重金属元素创造了条件。

T形接头双光束激光焊变形计算方法

以厚度为2.5 mm的铝锂合金5A90薄壁T形接头双光束激光焊变形为研究对象,针对焊缝金属熔化及凝固引起的材料力学行为变化,考虑筋板与底板之间连接的实现过程,开发了双光束激光焊单元生死温度判别法,焊接过程中以单元瞬态温度为判据,对单元动态杀死和激活;对比了采用与不采用单元生死温度判别法的焊接变形计算结果,该两种计算方法在材料参数、几何模型、边界条件及初始条件等方面都完全相同.结果表明,是否采用单元生死温度判别法对T形接头双光束激光焊变形的计算结果有显著影响,并对这种影响进行了分析.

钛合金圆筒双光束激光焊接过程的有限元分析

建立了钛合金舱体双光束激光焊接的三维有限元模型,计算了钛合金双光束激光焊过程中的温度场分布,与试验结果进行了对比,验证了有限元模型的有效性。在此仿真模型的基础上,计算了钛合金双光束激光焊接的残余应力和焊后变形情况,与原有的氩弧焊接结果进行了比较。结果表明,采用双激光束激光焊接能有效降低钛合金舱体焊接变形。

双光束激光焊钛合金加筋壁板压缩稳定性分析与试验验证

飞机结构中,采用双光束激光焊接技术可以减少重量,降低成本,提高生产效率。机身高温区壁板普遍采用钛合金材料。本文介绍了双光束激光焊技术在机身钛合金壁板上的应用,对双光束激光焊钛合金加筋壁板的压缩稳定性进行了工程计算,并进行了试验验证。得到在长桁方向受压和框方向受压的焊接壁板的载荷-应变曲线,并进行压缩性能对比分析,为机身壁板材料及工艺的选择提供依据。

双光束激光填丝焊工艺对铝合金焊接气孔率的影响

以LF6铝合金为材料,CO2激光为热源,开展了双光束激光填丝焊气孔特性分析.与单光束激光填丝焊及双光束自熔焊相比,双光束激光填丝焊能够抑制气孔的产生,尤其是并行双光束激光焊抑制气孔效果更明显.在此基础上进一步分析了保护气体成分和激光能量对焊接气孔率的影响.结果表明,采用氦气保护时,等离子体对激光的屏蔽作用小,能够稳定焊接过程;激光功率过大或者过小都会导致匙孔的不稳定,造成焊缝气孔率增加.

能量排布方式对双光束激光填丝焊温度场与应力场的影响

建立了面热源+双圆柱体热源的双光束激光焊接热源模型,并结合Marc有限元软件,对光束间距为0.6 mm的双光束激光填丝焊接铝合金的温度场和应力场进行了数值模拟,分析了不同能量排布方式对焊缝熔池温度分布特征及其残余应力的影响.随着光束与焊缝中心线所成角度的减小,热源熔化效率逐渐减小;焊后焊缝区残余应力主要为纵向拉应力,能量排布方式对残余应力最大值的影响不明显,其主要影响残余应力分布区域范围和焊接工件角变形.

双光束激光双路焊接的跟踪控制技术研究

为了实现对T型接头的双光束激光焊接,采用基于多轴联动数控机床的双光束激光焊接平台和基于视觉传感器的焊缝跟踪控制相结合的方法,进行了理论分析和实验研究。通过建立平台的运动学模型实现了焊缝的轨迹规划,设计了基于比例、积分、微分控制的位置环和高速焊接过程中的跟踪算法来提高控制系统的控制精度等,并且通过焊接试验,验证了所提出的算法。结果表明,该焊接跟踪控制系统能够快速、准确地对焊接过程中的偏差进行动态补偿,很好地完成了对T型接头的双光束焊接。

并行双光束激光焊接匙孔瞬态振荡和熔池流动行为数值模拟——I.模型的建立和匙孔瞬态行为

建立了并行双光束激光焊接匙孔瞬态振荡和熔池流动行为的三维数学模型,模拟了并行双光束激光焊接过程中匙孔瞬态行为.结果表明,并行双光束激光焊接过程中,匙孔形貌演化过程复杂,其深度随时间的变化具有阶段性和一定的周期性;深度的振荡频率与单光束激光焊接在数量级一致,可达到数千赫兹;焊接速度增大,匙孔深度振荡的振幅将减小,当焊接速度增大到一定程度时,匙孔甚至可能处于稳定状态;光斑间距过大或者过小,匙孔深度振荡的振幅将变大;光斑间距太大时,熔深存在着较大的起伏.

基于GA算法的协调机器人双光束激光焊接轨迹规划研究

针对长尺寸整体薄壁板T型接头激光焊接,提出双光束激光焊接技术,成功解决T型接头单面双侧焊接,保证T型接头的双面成型,对整体变形量控制和隐身性能的提高起到不可替代的作用。针对双光束激光焊接机器人采用激光跟踪技术进行焊缝提取与跟踪,使激光焊接头回归到焊缝有效范围内;运用遗传算法和主从机器人协调操作得到两台机器人的最优焊接轨迹,保证焊接的一致性,确保焊接质量。

双光束激光焊机研究与设计

为满足我国飞机蒙皮-长珩结构制造对激光焊接技术的需求,设计了双光束激光焊机,包括激光焊接系统、运动执行系统和控制系统。双光束激光焊机可以同时焊接蒙皮-长珩结构的两侧,提高了蒙皮-长珩结构的性能,降低了该结构的质量。该焊机自动化程度高,性能可靠。对航空领域中应用广泛的钛合金TC4进行了焊接实验,得到了钛合金TC4双侧同步焊接的焊接参数。

双光束激光焊接技术在民用飞机上的应用现状及发展

20世纪90年代起,经过近10年的研究,空客公司成功将双光束激光焊接技术应用于铝合金机身壁板结构,替代了传统的铆接结构,使飞机机身的结构概念从组装结构过渡到整体结构。该技术针对机身壁板的蒙皮-长桁结构,利用两台完全相同的CO2激光器在长桁两侧进行双侧同步焊接,该技术避免了传统的单面焊双面成形工艺对蒙皮完整性的破坏,具有极大的优越性。

Ti-6Al-4V合金双光束激光焊接T形接头拉伸过程特征

采用双侧同步激光焊接的方法获得Ti-6Al-4V合金T形接头,借助红外热成像的方法,研究激光焊接T形接头拉伸过程中典型缺陷如咬边、未熔合、气孔等的影响及特征.结果表明,拉伸过程中温度的升高虽然出现在两侧蒙皮母材中,但随着变形量的增加,接头咬边处的应力集中效应凸显,温度也在该区域出现了大幅上升,塑性变形增大,并最终在此处发生断裂.未熔合及气孔缺陷一般处于硬化区中部,不影响该区域的强化作用,温度的大幅增加仍位于蒙皮一侧母材处,最终在温度最高点处发生断裂.

2A12铝合金双光束激光填丝焊接工艺研究

以YAG激光为热源,开展了2A12铝合金双光束激光填丝焊焊接工艺研究,对激光功率、焊接速度、离焦量、送丝速度、光斑间距等主要焊接参数进行了优化分析。结果表明:优化焊接参数可以显著改善焊缝成形。与双光束自熔焊相比,双光束填丝焊可以有效抑制裂纹的产生;与单光束填丝焊相比,双光束填丝焊可以减少焊缝内部气孔的数量。

双光束激光测速仪与交通监测系统优化

依据传统的电子眼交通监测系统和新近出现的机动车激光测速仪的测量原理,本文提出一种基于双光束激光测速仪与电子眼结合的道路通行状况的监测系统。该系统用机动车激光测速仪取代原有电子眼交通监测系统的雷达测速仪和地感线圈测速仪,同时对原系统摄像功能进行升级,增加了采集车辆通过某段道路的数量、通过时间、平均车速、实时车流密度等信息的功能,使原有的交通监测系统升级为道路通行状况监测系统,提升了交通管理的智能化水平。

一种高信噪比的双光束激光光声光谱仪原理及应用

作为一种新兴的检测手段 ,激光光声光谱技术与其他检测技术相比具有很多优点。本文设计的光声光谱仪用激光做光源 ,有两个光声池 ,分别用来放置参考样品和待测样品 ,输出结果为二者光声信号的比值。利用这一比值 ,可以由参考样品的性能参数方便地求出待测样品的相关性能参数。该光声光谱仪有效地减小了本底吸收噪声的影响 ,提高了信噪比 ,扩大了固体光声理论的应用范围。

氧化膜对铝合金双光束激光搭接焊焊缝成形和气孔的影响

氧化膜对铝合金激光搭接焊有重要影响,但其影响机理尚不完全清晰。采用双光束光纤激光完成5754铝合金和7003铝合金的搭接焊,分别去除搭接处氧化膜及同时去除搭接面和工件上表面氧化膜,通过对比试验,分析了氧化膜数量和位置对搭接焊过程金属蒸汽特征谱线、焊缝成形和气孔缺陷的影响。结果表明,氧化膜对金属蒸汽特征谱线种类没有影响,AlO自由基谱线强度随氧化膜减少而略减弱。搭接界面及氧化膜阻碍熔池传热过程,易形成台阶状焊缝轮廓和夹层气孔,氧化膜聚集在搭接区附近和下板熔池中,匙孔失稳倾向升高,大尺寸工艺气孔数量增加。