激光点焊等离子体光信号同轴监测及其特性分析

激光焊接时产生的等离子体包含了许多可以反映焊接质量的相关信息。通过光电传感器采集等离子体的光信号可以有效监控激光焊接质量。本文搭建了激光点焊等离子体光信号的同轴监测系统,并对激光点焊过程中采集的光信号进行了短时能量分析。试验结果表明,在焊接起始阶段,工件表面对激光有较强的反射作用。当母材形成熔池以后,等离子体浓度逐渐增加,焊接过程趋于稳定,此时等离子体的光信号强度达到最大。随着焊接时间的增加,熔池发生塌陷,等离子体的稳定性变差,光信号的强度变弱且波动变大。工件被焊穿的瞬间,等离子体光信号强度明显减小。

基于人工神经网络的激光点焊焊点形态预测

建立适用于激光点焊焊点形态预测的人工神经网络模型,以点焊过程中的三个主要工艺参数(激光功率、点焊时间和离焦量)作为模型输入,输出为焊点表面、熔合面、背面直径以及熔深和横截面面积五个焊点形态参数。在此基础上,建立焊点形态模型,模型输入为神经网络的预测结果,输出为焊点形态。所建立的神经网络预测模型和焊点形态模型结合之后,可以实现激光点焊焊点的形态预测。网络测试结果显示实际值与网络预测值之间的RMS误差为0.1左右,模型输出的预测焊点形态与实际焊点形态之间较为吻合。根据模型的仿真结果,进一步研究点焊参数对焊点尺寸和形态的影响规律。结果表明未熔透焊点形态为Y形,而熔透焊点则存在多种形态,形态之间的转变主要受激光功率的影响。

超高强度钢板冲压件的激光点焊性能

选取高强度硼合金钢板EN-10292-TL4225,采用先进的激光点焊连接技术,利用优化的焊接参数,实现了这种钢板的热成形超高强度冲压件之间的优质连接。对激光点焊接头做了金相试验和搭接试样拉伸试验,并利用扫描电镜对拉伸断口进行了研究和分析。结果表明,采用激光点焊工艺得到的点焊接头具有良好的力学性能,能满足实际生产的需求。

LF6铝合金双光束激光点焊工艺研究

以LF6铝合金为实验材料,进行了双光束激光点焊实验,对比了双光束激光点焊接头与普通单光束激光点焊的接头,并且研究了激光功率、点焊持续时间、能量比等对点焊接头形貌和熔合面尺寸的影响。实验结果表明:在相同的功率下,双光束点焊增大了匙孔的直径,提高了匙孔的稳定性,与单光束激光点焊相比,焊点内部气孔数量大大减少,并且熔合面尺寸有了很大的提高;当激光功率不同时,焊点的上表面尺寸变化差距不大,小功率条件下焊点呈"钉状";双光束激光的能量比会影响焊点表面的下榻量,能量比为1:1的情况下焊点的下塌量要明显小于能量比为1.5:1的情况。

铝合金激光点焊工艺特性研究

以LF6铝合金作为实验材料,采用搭接的方式进行激光点焊实验,研究了激光功率、点焊持续时间对点焊过程和焊点尺寸的影响规律。实验结果表明:激光功率较低时,形成的焊点尺寸有较大差异,点焊过程受工件表面状态的影响而存在不稳定性;激光功率较大时,容易引起等离子体的膨胀,导致到达工件表面的能量大大减低。激光功率主要影响焊点的熔透状态,而对焊点尺寸影响很小;点焊持续时间主要影响焊点的整体尺寸,焊点表面、熔合面和背面直径均随着点焊时间的增加而近似线性增加,其中焊点背面尺寸增加速度最快;点焊时间对焊点表面下塌的影响较激光功率更大。

超薄铜片激光点焊工艺研究

为了能用波长为1.064μm的Nd:YAG激光器对高反射率的超薄T2紫铜进行激光焊接,通过设计激光脉冲波形中的各个参量,并在纯氮保护、离焦量为+2mm、焊接速率为1.5mm/s的条件下,应用正交试验方法研究了脉冲峰值电流、脉冲峰值时间、脉冲频率的变化对焊接试件可承受的最大剪切应力的影响。通过实验研究,得出了脉冲峰值电流、脉冲峰值时间、脉冲频率对最大剪切应力的影响规律;并观察了焊缝表面及其显微组织。结果表明,通过设计激光脉冲波形等工艺参量,采用波长为1.064μm的Nd:YAG激光器可以对高反射率的超薄紫铜进行很好的点焊。

扫描速度对镀锌QP钢板零间隙远程激光点焊质量的影响

为解决镀锌板QP钢板零间隙激光点焊时所产生的高压锌蒸气对焊接接头质量的影响,提出了一种以等距螺旋线为扫描路径的远程激光点焊技术,使激光光束沿此路径在焊点区域相对工件进行高速运动,形成随光束运动的稳定匙孔。激光焊接过程中,激光光束对熔池的搅拌作用会加快高压锌蒸气从熔池中逃逸;同时,稳定匙孔的生成,为高压锌蒸气提供持续、快速、稳定的逸出通道,从而获得无气孔、无裂纹且材料损失少的焊点。采用单一变量法,研究扫描速度对焊点形貌的影响,并通过高速摄像实时记录焊接过程中熔池和高压锌蒸气的动态行为,阐述了扫描速度对匙孔形成及高压锌蒸气逸出过程的影响规律,获得了抑制气孔生成和材料烧损的优化工艺参数。与传统激光点焊工艺相比,此方法可在获得满足尺寸要求的熔合面直径的同时,抑制激光点焊中常见缺陷的生成,点焊接头的平均拉剪力达到16.5kN,较传统激光点焊提高了108%。

激光点焊技术在微型高可靠密封继电器接触系统中的应用

简要地对激光点焊与钎焊、压力焊进行了对比,重点探讨了激光点焊在微型高可靠密封继电器(1/8晶体罩)的接触系统焊接中的工艺参数选择方法。

激光点焊薄硅钢片的工艺研究

分析了激光点焊工艺参数与焊接质量的关系,讨论了激光功率、点焊速度、焦点位置等对点焊质量的影响,并通过试验,确定了焊接0.65mm厚65TW400硅钢片的点焊工艺参数,将其应用在300 MW级水氢冷汽轮发电机激光点焊风道壁产品,质量符合产品要求。

Ni中间层对QBe2.5/钢激光点焊接头力学性能的影响

流量阀的执行机构常应用铍青铜/钢复合元件,本文采用0.05 mm纯Ni作为中间层对QBe2.5铍青铜薄片与20#钢异种金属激光点焊搭接接头力学性能进行优化.通过光学显微镜、拉剪试验、显微硬度计和能谱测试仪对比分析添加Ni与不添加Ni层时焊接接头的成形、力学性能以及元素分布.研究表明:与未加镍层接头相比,加镍中间层的焊缝熔深较小,且基本不出现下塌现象,加镍中间层比未加中间层的接头抗拉剪力提高了61.5%;加入镍中间层后的焊缝中Fe元素含量增加,而Cu元素含量降低,接头韧性提高;加镍中间层的接头焊缝硬度值沿焊点深度方向逐渐增大,而未加镍层的基本不变,且加镍层比未加镍层的接头界面显微硬度值低.镍中间层材料可以显著改善铍青铜/钢异种金属接头焊缝熔合比,提高接头的抗拉剪强度。

GH4145激光点焊工艺及接头性能研究

目的研究不同工艺参数下高温合金的微激光点焊接头性能。方法利用Nd:YAG激光器对厚度为0.23 mm和0.13 mm的GH4145进行搭接点焊,利用微型拉伸机、金相显微镜、硬度计对接头的物理性能进行测试,并观察组织结构。结果脉宽长度为6.0 ms,输出功率百分比为20%(输出功率16 W)时,最大拉伸剪切力为178.59 N,靠近焊点中心位置两边测试点硬度分别达到HV517和HV506。结论接头表面熔化尺寸、焊接接头的拉伸剪切力和硬度随着激光功率的增大而增大,增大到一定值时停止变化,不同参数下达到不同的最大值,组织无明显规律变化。近表面处出现等轴晶,表面以下至熔合线的显微组织为树状晶。通过激光搭接点焊将两片GH4145连接,接头处拉伸剪切力、硬度均低于母材,功率增大有助于提高接头的抗拉强度。

NdFeB永磁体与SPCC钢激光点焊的显微组织特征研究

利用连续光纤激光器对烧结NdFeB永磁体与SPCC钢实施了激光搭接点焊,分析了接头的显微组织特征。结果表明:熔核内部存在结晶裂纹和多种不同类型的气孔缺陷,NdFeB内部的熔核周围存在液化裂纹;熔核中的凝固组织主要为α-Fe和富Nd相;α-Fe主要为柱状树枝晶,局部位向相近的柱状树枝晶形成柱状晶区,不同柱状晶区的位向存在明显差别;富Nd相主要分布在熔核上表面的外围,少量分布在熔核内部、熔核缩颈处的外围及部分气孔内壁。对形成上述显微组织的机理进行了初步分析。

5052铝合金激光点焊工艺及性能分析

5052铝合金因具有比强度高、塑性及耐腐蚀性高、焊接性良好等优点,广泛应用于航空航天、轨道交通等领域。文中针对1.5mm厚5052铝合金进行激光点焊试验,研究光束倾角对焊点成形及拉剪性能的影响规律,分析焊点的组织特征和硬度分布规律。随着激光倾角的增大,结合面尺寸逐渐增大,焊点的抗拉剪力也随之增大,最大拉剪力可达到623.4 N;母材区主要存在铝基体,焊点区组织呈树枝状,焊点中心组织为等轴树枝晶,熔合线附近的组织为柱状晶;硬度以焊点中心线对称分布,焊点区硬度远低于母材的,距焊点中心越远,硬度先降低后升高。

激光点焊工艺参数对止推箔片轴承接头组织与性能的影响

止推箔片轴承是航空陀螺仪中的重要支撑元件,为了提高支承面的耐磨性及耐腐蚀性,通常会在支承面涂覆特氟龙涂层,该涂层的添加给后续的制造工艺带来不确定性。研究激光点焊工艺参数对止推箔片轴承接头组织与性能的影响,利用光学显微镜、扫描电镜、电子精密拉伸仪、超声检测等分析方法,对焊缝表面成形、接头显微组织及力学性能进行分析。结果表明:焊点表面直径随脉冲功率的增加而增大,而抗拉剪力随热输入量的增加先增大后减小;激光点焊制造的优化工艺参数为脉冲功率百分比22%、脉冲宽度5.0ms,抗拉剪力达最大值63.0N;超声波浸液检测能够精确测定搭接界面的尺寸,但抗拉剪力与界面尺寸不完全成正比关系,接头的抗拉剪力主要与接头的断裂机制有关。

铌铪喷管延伸段激光点焊工艺研究

通过研究δ_1=1+1 mm和δ_2=1+0.7 mm两种厚度组合的Nb Hf10-1铌铪合金搭接结构圆形轨迹运动方式激光点焊焊缝熔深与焊接速度、焊缝熔深与焊接功率以及焊缝抗剪力/热输入量与试验序号之间的关系,得到了激光点焊工艺规范,安装有采用该工艺规范焊接完成的Nb Hf10-1铌铪合金喷管延伸段的发动机通过了高模试车考核。

数控激光点焊机在发电机通风槽片焊接中的应用

传统的加工定子通风槽片都是在自动或手工点焊机上利用瞬间强电流将定、转子扇形片和通风槽钢焊接在一起,而激光点焊是利用高能量的激光脉冲对材料进行微小区域内的局部加热。主要介绍了将数控激光点焊机应用到发电机通风槽片的加工中,着重介绍了激光点焊中工艺参数的确定过程。

铌铪合金喷管搭接结构激光点焊技术研究

某型号铌铪合金喷管加强筋原采用电阻点焊,但存在接头强度低、劳动强度大和焊接效率低等问题。为实现铌铪合金喷管加强筋高质量高效连接,开展了激光点焊工艺试验研究。基于铌铪合金试板激光点焊试验,重点研究了焊点结构设计、焊接工艺参数设计、焊点熔合特征、接头力学性能和接头断裂行为。研究结果表明:7 mm的环形焊点是较为理想的焊点结构,熔合面宽度是决定接头性能和断裂模式的关键因素,而焊接工艺参数直接影响接头熔合面宽度。选择合理的焊接工艺参数,控制焊点熔合面宽度大于0.7 mm,接头断裂模式为母材撕裂或热影响区撕裂,该种断裂模式接头强度较高,接头承载能力不小于8 000 N。最后采用激光点焊工艺实现了铌铪合金喷管高强度的连接,并通过了试车考核。

QBe2.5铍青铜与20~#钢激光点焊接头性能分析

采用低功率脉冲激光实现超薄QBe2.5铍青铜与20^#钢异种材料的激光点焊,分析工艺参数对QBe2.5/20^#钢点焊接头焊缝成形、力学性能和元素含量的影响规律以及显微组织结构。结果表明:随着焊接功率和脉冲宽度的增大,接头焊缝熔深H和熔宽B逐渐增大,且焊缝凹陷越加严重。当焊接脉冲功率为20 W、焊接脉宽为8.0 ms时,其接头抗拉强度可以达到98.36 N。接头主要由富Cu的ε相和富Fe的α相混合组成,而焊缝中Fe元素含量与焊缝总深度L成正相关,Cu元素含量与下凹深度h成反相关。焊接功率和脉宽主要通过改变实际焊缝熔深H和凹陷深度h来改变接头性能。

通风槽钢激光点焊的特点及定位胎的设计

指出激光点焊作为一种新的点焊方式,与传统的电阻点焊相比具有其特有的优势。采用激光作热源,点焊速度快、精度高,热输入量小,工件变形小;激光点焊的焊接强度比电阻点焊好,质量高,工人劳动强度低。介绍了定位通风槽片用的定位销的技术要求。指出工具定位胎可以保证点焊后通风槽片尺寸的一致性,提高点焊的工作效率。

硅钢片与不锈钢间的激光点焊工艺

对硅钢与不锈钢进行了激光点焊工艺研究。通过工艺试验分析了激光功率、焊接时间和焦点位置对焊缝尺寸及形态的影响后,初步形成了合理的激光点焊工艺。