复合脉冲激光辐照下三结GaAs电池的损伤特性

根据傅里叶热传导理论和热应力场理论,利用COMSOL仿真软件和Matlab软件构建了复合激光辐照下三结GaAs太阳能电池的复合损伤模型,计算了单毫秒激光和复合脉冲激光辐照下太阳能电池的温度和应力场分布。结果表明,相比单毫秒激光,复合激光辐照会产生更大范围的熔化损伤并且伴随出现明显的应力损伤,损伤面积和深度会随着纳秒脉冲激光能量密度和作用时间延时的增加而增加。能量密度增加到0.5 J/cm^2时,熔化损伤半径增大到2 mm,深度增大到1.5μm;时间延时增加到0.5 ms时,熔化损伤半径增大到1.4 mm,深度增大到1μm。

连续/脉冲复合激光光束辐照铝靶材的热特性研究

基于Comsol multiphysics5.0软件对连续/脉冲复合激光光束辐照铝靶材的热作用特性进行了仿真计算,得到了脉冲激光相对连续激光辐照之间的时间延时对连续/脉冲复合激光作用铝靶材的温度时间演化影响。研究结果表明,相对延时0.4s的连续/脉冲复合激光作用条件下,铝靶材表面温度最高达到1932K,熔化深度和熔池半径最大分别为828mm和1.66mm。在相同激光聚焦条件下,达到相同温度和熔化深度,连续/脉冲复合激光需要的激光总能量均低于单一连续激光作用能量。研究结果对连续/脉冲复合激光用于提高激光加工效率具有重要意义。

304L不锈钢激光-脉冲MAG复合焊电弧特性及焊缝成形分析

针对SUS304L不锈钢激光-脉冲MAG复合焊接过程激光与脉冲MAG电弧的过程参数匹配及优化控制问题,系统研究了过程参数对电弧特性及焊缝成形尺寸的影响,获得了复合焊接过程的电弧特性及成形控制策略.结果表明,激光的介入会使复合焊接过程稳定性加强,当脉冲MAG电弧处在电流基值时,较大的激光功率会吸引MAG电弧而造成基值电压的波动,并且大功率激光会对脉冲MAG电弧具备一定的压缩作用,但在峰值阶段影响幅度较小.焊缝形貌的几何尺寸与过程参数的耦合效应有着直接的关系,过程参数的匹配优化能够有效控制焊缝成形尺寸.

基于MATLAB的激光-脉冲MIG复合焊过程稳定性评价

因焊接质量与焊接过程的稳定性有直接关系,且焊接过程中采集到的电信号数量庞大,难以实现有效数据的快速提取,文中提出一种基于MATLAB的激光-脉冲MIG复合焊焊接过程稳定性评价方法.采用电流周期T的均值与标准差评价焊接过程的周期性,峰值电流与基值电流的差值d的均值与标准差来衡量焊接过程的波动性,综合这两方面来评价焊接过程的稳定性.文中进行四组激光-脉冲MIG复合焊验证试验,其电流信号、电弧形态、熔滴过渡和焊缝形貌的分析结果与该评价方法所得结果一致,证明文中提出的评价方法是有效可靠的.

激光功率对激光-双丝脉冲MIG复合焊接电弧形态及熔滴过渡的影响

通过搭建激光-双丝脉冲MIG复合焊接系统,利用高速摄像与电信号采集系统对激光-双丝脉冲MIG复合焊接在不同激光功率下的电压电流信号及高速摄像信号进行同步采集,研究激光功率对焊接过程的电弧形态、熔滴过渡过程的影响.结果发现,由于激光等离子体与电弧等离子体的相互作用,电弧形态和熔滴受力状态发生改变.随着激光功率的增大,激光对电弧的吸引能力增强,促进熔滴过渡的等离子流力竖直向下的分力减小,熔滴过渡频率降低.

SUS301L不锈钢激光-脉冲MAG复合焊接的熔滴过渡及接头组织性能研究

使用激光-脉冲MAG复合焊对SUS301L奥氏体不锈钢平板进行了对接焊试验,研究其焊接过程中电弧形态、熔滴过渡,以及其与脉冲电流、电压的对应关系,并分析了焊后接头的组织与力学性能。结果表明:激光-脉冲MAG复合焊的电弧形态及熔滴过渡稳定,呈一脉一滴平稳过渡。焊缝中心主要为细小的柱状奥氏体晶粒和少量的δ铁素体组织。焊缝中心的硬度最低,母材硬度最高,越接近母材硬度越大。接头的平均抗拉强度为736 MPa,达到母材的76%;所有弯曲试样压弯180°后,表面未出现裂纹。SUS301L奥氏体不锈钢激光-脉冲MAG复合焊接的接头质量较好。

YAG激光+脉冲双电弧复合焊接等离子体物理特性研究

探究焊接热源等离子体物理特征有助于其工艺优化。在YAG激光+脉冲双GMAW复合焊接过程中,激光束与两个电弧共同作用于同一熔池中,3个热源之间的相互作用导致复合等离子体状态存在很大的随机性,难以精确测量复合后的等离子体的物理状态。基于光谱分析方法,结合高速摄像技术,对激光复合前后等离子体光谱辐射强度、电子温度、电子密度等物理特征进行研究。结果表明:与脉冲双GMAW焊接相比,YAG激光+脉冲双GMAW复合焊接的光谱辐射强度明显增强,但是没有新的谱线生成;两个电弧的弧根部位受激光的“吸引牵制”作用靠近激光作用点,金属粒子受到强烈的热作用而大量电离并聚集在工件表面和激光束附近,该局部区域的电子温度、电子密度升高,为电弧提供了一个额外的电离通道,电弧因此更为稳定。

脉冲光纤激光-MIG复合焊接A7N01铝合金接头组织及力学性能

研究了光纤激光的连续输出、脉冲调制输出与MIG电弧复合焊接A7N01铝合金的工艺特性,并对比研究了两种激光输出方式下焊接的A7N01铝合金接头组织和力学性能。结果表明:脉冲与连续激光-MIG复合焊接铝合金焊接接头主要差异在于焊缝内部气孔数量和分布位置不同。脉冲激光在一定程度上能起到增强熔池流动性,促使气泡上浮的作用,焊缝气孔的数量明显减少,只有少量气孔分布在焊缝的上方;但过高的脉冲频率会引起焊缝内部气孔数量的增加。在频率为20 Hz的脉冲激光作用下,焊缝组织得到了一定程度的改善,接头的柱状晶区宽度有所减小,接头的抗拉强度及冲击韧性也有一定程度的提高。

脉冲激光与电弧布置方式对铝合金焊接熔滴过渡与焊缝形貌的影响

以2219铝合金为基板,研究了不同脉冲激光-电弧布置方式下的熔滴过渡与焊缝形貌特征,分析了熔深增加的机理.结果表明,当脉冲激光照射母材时,脉冲激光主要提供对母材的热输入,母材温度的增加有助于促进熔滴铺展,稳定熔滴过渡过程;当脉冲激光照射熔滴缩颈时,主要提供对熔滴的力输入,蒸发反力的作用下形成“一脉一滴”,显著提高熔滴过渡频率与熔滴飞行速度,增加了熔滴对熔池的冲击力,熔深增加;当脉冲激光交替的照射熔池和熔滴时,一方面能够对母材进行加热,有助于熔滴的铺展,另一方面能够提高熔滴过渡频率,提高焊缝的均匀性.

10CrNi3MoV钢激光-MAG复合热源焊接技术研究

研究了船用10CrNi3MoV钢激光-MAG复合焊接头组织和力学性能,并与常规MAG焊接头进行了对比。结果表明,采用激光-MAG复合焊接工艺进行10CrNi3MoV钢焊接是可行的;与常规MAG焊相比,激光-MAG复合焊接头显微硬度明显升高,焊缝中心冲击韧性有一定下降,但仍能满足技术指标要求。为进一步改善焊接接头的综合性能,提出通过焊接材料成分优化,来降低焊缝金属淬硬倾向,提高接头的韧性水平。

双丝间距对激光-双电弧复合焊接过程稳定性的影响

采用多信息融合技术对激光-双电弧脉冲复合焊在不同双丝间距下的电流信号、电压信号、高速摄像信号进行同步采集,研究双丝间距对焊接过程的电弧行为、熔滴过渡过程及焊缝表面成形的影响,并依据混沌理论和算法,从非线性角度对激光-双丝脉冲MIG焊接过程的电流信号进行了最大Lyapunov指数(LE)计算.结果表明,激光-双丝脉冲MIG焊接过程是一个混沌过程,由于激光光致等离子体和电弧等离子体的相互作用改变电弧的形态和熔滴受力状态,进而影响焊缝成形,在一定的焊接工艺参数下存在最佳双丝间距,在最佳双丝间距下,电弧稳定,焊缝成形良好,且此时最大LE值及其标准方差最小.

光纤激光+MIG电弧复合热源焊接参数对6009铝合金焊缝表面成形的影响

利用余高-熔宽比表示焊缝表面铺展性并与焊缝熔宽比一起作为参数来评价热源焊缝表面的成形性,探讨了焊接参数包括焊接电流、激光功率和焊接速度对焊缝成型的影响。结果表明:随着激光功率的增大,焊缝余高-熔宽比降低,焊缝背宽比增大;随着焊接电流和焊接速度的增大,焊缝余高-熔宽比和焊缝背宽比增大。

激光—双丝复合焊接电弧等离子体温度计算及耦合机理分析

采用光纤式光谱仪,对激光—双丝脉冲MIG复合焊接电弧等离子体辐射规律进行探讨,结合焊接过程中的高速摄像图片探讨激光与电弧的耦合机理,并运用Boltzmann图法计算出电弧等离子体的电子温度。结果表明,加入激光后,电弧的亮度提高,辐射增强,电弧偏向激光作用位置,同时电弧收紧,电弧截面减小,电弧稳定性增强;激光功率、焊接电流和焊丝间距对电弧等离子体温度有比较大的影响,随着激光功率的增加、焊接电流增大和焊丝间距的减小,电弧等离子体电子温度升高。

10CrNiMoV钢激光-脉冲MAG复合焊接稳定性研究

研究了工艺参数对10CrNiMoV钢激光-脉冲MAG复合焊接稳定性的影响。结果表明,激光的加入提高了MAG焊接电弧过程稳定性,改善了焊缝铺展性;激光-MAG复合焊接稳定性主要受激光功率和光丝间距的影响,离焦量的影响并不明显;激光功率对电弧稳定性的影响较小,但随着激光功率的增大,激光小孔处产生的飞溅增多;光丝间距大于2 mm时焊接电弧过程稳定性好。

脉冲激光对B950CF高强钢复合焊接头组织及疲劳性能的影响

采用脉冲激光-MAG复合焊和激光-MAG复合焊两种方法,对8 mm厚、1000 MPa级的B950CF高强钢进行对接焊,对比分析两种焊接接头的显微组织、硬度、拉伸性能以及疲劳性能。结果表明,两种焊接方法得到的焊缝组织均由板条马氏体、贝氏体和少量残余奥氏体组成,粗晶区组织为粗大的板条马氏体,细晶区组织由细小的马氏体和贝氏体组成,不完全相变区组织主要为贝氏体和少量马氏体。两种焊接方法所得焊接接头的硬度分布趋势相似,但硬度值相差较大,焊缝区的硬度均高于母材,热影响区存在软化现象。接头拉伸试样断裂均出现在母材。脉冲激光-MAG复合焊接头的疲劳强度(N_(f)=10^(7))平均值为311 MPa,相比激光-MAG复合焊接头的289 MPa提高了22 MPa,约7.6%。与激光-MAG复合焊相比,脉冲激光-MAG复合焊接头疲劳试样的疲劳源气孔更小,且焊缝组织分布更加无序,均有利于提升焊接接头的疲劳寿命。