TC4钛合金光纤激光摆动焊抑制小孔型气孔的原因分析

采用光纤激光器对8 mm厚TC4钛合金板进行振镜摆动焊接,采用光谱仪和高速摄像机采集等离子体的光谱、图像及小孔的图像,分析摆动焊接抑制小孔型气孔的原因.结果表明,摆动光束对抑制钛合金小孔型焊接气孔具有显著作用;光束未摆动焊接时,焊缝中的气孔率达9.8%;光束摆动后焊缝中的气孔率均降低,其中焊接参数为5 k W,2 m/min,摆动参数为80 Hz,0.5 mm时,小孔形气孔被完全抑制.与光束未摆动相比,光束摆动焊接的小孔稳定性显著增加,其原因是光束摆动提高了光束与熔池液面的接触面积,金属蒸发增强,驱动小孔张开的径向力和轴向力得以增加.

激光深熔焊中小孔型气孔形成机理的研究进展

激光深熔焊过程中的匙孔效应和气孔形成过程及其机理是目前研究的热点和难点。结合作者前期的研究工作,从试验和数值模拟两方面系统地介绍有关激光深熔焊中匙孔动态行为以及小孔型气孔形成机制的研究成果,并对目前相关研究中存在的问题进行归类和分析。该研究对揭示激光束深熔焊过程中的匙孔效应和气孔形成过程及其机理、控制焊接质量具有重要的工程价值和理论意义。

光纤激光-TIG复合焊接小孔型气孔的形成规律分析

本文基于焊接过程中线性提高激光功率的方法研究了光纤激光-TIG复合焊接焊缝中小孔型气孔的影响因素。结果表明,在复合焊接过程中将激光功率由0 kW线性增加至3 kW,可以获得激光功率和电弧电流对小孔型气孔的影响规律。当激光功率小于0.8 kW或大于2.2 kW时,焊缝内部均无小孔型气孔产生;当激光功率处于0.8~2.2 kW或保护气流量大于15 L/min时,焊缝内气孔相对较多,气孔率分别可达3.5%和5.5%;当激光功率为2 kW时,150 A的TIG电弧电流使熔宽提高了94%,熔深提高了35%,并控制了飞溅数量,改善了焊缝表面成形质量。进一步分析表明:电弧作用于小孔口的力是增加小孔不稳定性、提高焊缝中小孔型气孔数量的主要原因;激光功率变化导致孔内激光致蒸发量的变化是复合焊接焊缝中气孔数量改变的主要因素。

6061铝合金激光深熔焊等离子体光谱特征与气孔的相关性

采用光纤激光器对6061铝合金进行焊接,获得了表面成形良好的焊缝.利用光谱仪和高速摄像机获取等离子体的光谱和图像,分析了激光深熔焊时等离子体的光谱特征,讨论了光谱强度及其波动程度与焊缝气孔的位置及气孔率之间的相关性.结果表明,6061铝合金激光深熔焊时等离子体的电离度低,光谱中只有金属原子谱线,Al I 396.152 nm谱线的强度能够反映焊接过程中等离子体的光谱特征;等离子体光谱强度及其波动程度与焊缝中氢气孔的形成位置和气孔率均不存在必然联系;等离子体光谱强度与小孔型气孔的位置不存在相关性,但其波动程度能够反映小孔型气孔的气孔率.