超薄板脉冲激光焊接工艺特性及成形质量控制

采用脉冲激光焊接对0.1mm厚超薄板进行对接焊试验,探索了焊接间隙、脉冲能量、焊接线能量和焊斑重叠率对焊缝成形的影响规律。结果表明:焊接间隙对保持熔池形态和稳定性至关重要,当焊接间隙不超过0.02mm时,可获得成形均匀、连续的焊缝;激光脉冲能量决定焊接熔池大小,影响焊缝正面和背面成形,当脉冲能量一定时,焊接线能量与焊斑重叠率成正比,在本实验条件下,焊斑重叠率应不低于60%,但焊斑重叠率应该与焊接线能量相匹配,防止线能量过高,引起熔池拉长而失稳,导致焊漏或驼峰现象的发生。试验获得无气孔、裂纹的焊接接头,接头抗拉强度731.6MPa,达到母材的抗拉强度的79.7%。

基于机器学习的铝合金脉冲激光焊接工艺及质量预测研究

铝合金脉冲激光焊接能够精准调节激光能量输入,广泛应用于动力电池与新能源汽车等精密加工领域。然而,铝合金自身高导热率和高反射率等固有属性,以及与高能量激光剧烈的相互耦合作用,对工艺参数优化和焊接质量控制带来挑战。以2 mm厚1060铝合金作为研究对象,主要分析了不同脉冲激光工艺参数(峰值功率、脉冲频率和焊接速度)对焊缝成形的影响规律;以工艺参数为多维输入变量,进一步构建了基于BP神经网络的熔池尺寸预测模型。结果表明:不同工艺参数均对焊缝熔深和熔宽有直接影响,需要确定一个合适的工艺窗口;同时构建模型的平均预测误差在10%以内,具有较高的预测精度。为铝合金脉冲激光焊接质量预测及工艺优化提供了可靠的实验和指导依据。

膜片隔离阀脉冲激光焊接工艺分析

膜片隔离阀广泛应用于单组元液体火箭发动机,金属膜片和壳体的激光焊接是该产品需重点关注的工艺过程。通过分析产品焊接结构,得出宜采用热导焊、短焦镜头和低峰值功率进行膜片隔离阀脉冲激光焊接的结论。设计脉冲宽度、脉冲频率、重叠系数和离焦量的4因素正交试验,通过分析焊缝外观质量和接头熔深,获得各因素影响焊缝熔深的主次顺序及适用于膜片隔离阀的激光焊接参数。提出采用修正功率密度综合表征脉冲能量和离焦量对熔深的影响,分析结果表明,焊缝熔深随着修正功率密度的增加而增大,膜片隔离阀需选取较小修正功率密度和较低焊接速率或者较大修正功率密度和较高焊接速率来满足其性能要求。采用正交试验获得的激光焊接工艺规范所生产的膜片隔离阀,焊缝质量、密封质量和破裂压力稳定性均能满足设计要求。目前,膜片隔离阀已配套至多种型号飞行产品,并通过了飞行及试车考核。

振膜薄壁结构的准连续脉冲激光焊接参数研究

采用准连续脉冲激光焊接技术,以叠焊方式,对法布里-珀罗腔光纤声传感器的膜片、外环及内环三者进行激光焊接固定。以单因素试验方法研究了峰值功率、脉冲宽度、离焦量等参数对焊缝熔深以及熔宽的影响规律。设计正交试验,研究上述三个参数对焊缝熔深以及内环熔宽的影响主次大小,最后确定适用于振膜结构的最佳焊接参数:峰值功率380 W,脉冲宽度4 ms,离焦量+4 mm,以上参数组合不仅可以确保振膜结构不被焊穿,而且使内环熔宽尺寸相对较大。

夹具拘束距离对Hastelloy C-276薄板脉冲激光焊接变形的影响

为了揭示夹具拘束距离对0.5mm厚Hastelloy C-276薄板脉冲激光焊接变形的影响,基于有限元软件ANSYS建立了三维热力耦合有限元模型。采用位移约束假设代替实际夹具的拘束作用,研究了夹具拘束距离对Hastelloy C-276薄板焊接纵向挠曲变形及横向收缩变形的影响规律。实验测量了焊接热循环曲线和残余变形,验证了所建立有限元模型的可靠性。模拟结果表明,随着夹具拘束距离从8mm增加到20mm,焊接纵向挠曲变形及横向收缩变形均表现为近似线性增大的趋势,特别是焊接横向收缩变形增加了将近3.6倍,而减小夹具拘束距离可以控制焊接残余变形。该模型较准确地模拟了薄板脉冲激光焊接温度场及残余变形,为抑制薄板焊接变形提供了理论和实验依据。

铝合金连续-脉冲激光焊接工艺对比实验研究

为了研究5052铝合金激光焊接工艺,采用脉冲激光和连续激光分别对1.5mm厚的5052铝合金板进行了焊接,并对工艺参量进行了优化。通过对两种不同类型激光焊接试样的焊缝形貌的对比、微观组织的分析、抗拉强度和显微硬度测试,可知脉冲激光焊接对焊接接头气孔的控制更为理想,使得脉冲激光焊接所获得的焊接质量更加优异,与连续激光焊接相比,其接头的抗拉强度增加了10%。结果表明,脉冲激光焊接和连续激光焊接均可以使焊接试样得到较为理想的焊缝形貌和较高的抗拉强度。

脉冲激光焊接的数学模型

基于金属材料熔化、汽化界面二维扩展机制建立了脉冲激光的焊接模型。该模型是将激光作用区和脉冲作用时间分离为离散单元后计算焊缝断面形状的 ,提出以深熔小孔中的腔内光强动态再分布机理更精确地描述焊缝断面形状。腔内光强再分布机制主要考虑腔壁菲涅耳反射。光强叠加是基于与入射角无关的非相干强度叠加。每次反射后的位置单元的确定采用光线追迹法。数值模型分别算出功率P、光斑尺寸a、吸收率α(材料一定 ,波长变化 ,吸收率亦改变 )等参数变化所导致的液相线断面曲线的变化。并给出作用时间变化时 ,断面曲线的变化规律。计算结果表明 ,焊缝断面形状受脉冲功率、光斑直径、脉冲作用时间影响较大 ,这和实际的焊接情况吻合。同时 。

DP500高强钢脉冲激光焊接接头的组织和性能

利用小功率Nd∶YAG固体脉冲激光器,对厚度为0.65 mm的DP500高强度双相钢进行激光焊接性试验,重点分析研究在其他脉冲激光工艺参数一定,只改变脉冲频率的不同脉冲激光功率条件下的焊接接头显微组织,并对其显微硬度分布、拉伸性能和杯突成型性能进行测定比较。试验结果表明,在较低的脉冲激光功率条件下形成的焊接接头热影响区较窄,焊缝区组织主要为板条马氏体和少量上贝氏体组织;而在较高脉冲激光功率条件下形成的焊接接头,热影响区较宽并且焊缝中出现较多的上贝氏体和少量侧板条铁素体组织。其次,随着脉冲激光功率的提高,在焊接接头的热影响区出现软化区,而且其拉伸性能和杯突成型性能相比母材有所下降。当脉冲激光功率为160 W时,焊接接头纵向拉伸的抗拉强度有所下降,经杯突试验后裂纹在焊接接头平行于焊缝的中心处产生,杯突值大大降低。

微电子工业中脉冲激光焊接技术及其应用

针对当前微电子工业中应用的脉冲激光焊,首先介绍了其机理和特点,并从激光束质量、脉冲宽度、脉冲能量、被焊材料性能等方面分析了它们对焊接质量的影响。重点阐述了脉冲激光焊接技术在微电子工业集成电路制造中的应用和特点。

真空环境脉冲激光焊接工艺分析

激光焊接技术广泛地用在了常规加工领域,在非常规加工领域更显示出了无可比拟的优越性.从实验的角度研究了脉冲激光焊接在真空环境下在能量转换器封装中的应用,分析了焊接过程中几种工艺问题和产生机理,提出了解决这些工艺问题的建议.

SUS304不锈钢超薄片脉冲激光焊接工艺及接头的显微组织和力学性能

在不同激光功率(140～420 W)和焊接速度(10～30 mm·s^(-1))(即不同热输入)下对SUS304不锈钢超薄片(厚度0.2mm)进行脉冲激光搭接焊,研究了热输入对焊缝成形的影响,并分析了最优成形接头的显微组织和力学性能。结果表明:当热输入在9～20J·mm^(-1)时可获得成形良好的焊缝,其中在激光功率320 W、焊接速度20mm·s^(-1)(热输入16J·mm^(-1))条件下的成形性能最优;最优成形接头焊缝中心为等轴晶组织,熔合线处为细小柱状晶组织,近熔合线的焊缝中形成了胞状树枝晶;最优成形接头熔合线处的硬度最高,其次为焊缝区;不同激光功率和焊接速度所得接头均在热影响区发生断裂,最优成形接头的抗拉强度最高,达到790.1MPa,接近于母材的,其拉伸断裂方式为韧性断裂。

脉冲激光焊接技术及在集成电路制造中的应用

综合介绍了脉冲激光作为热源用于焊接的工艺特点 ,以及激光束质量或模式对焊接质量的重要意义。简要总结了国内外集成电路制造中脉冲激光焊接技术的应用和发展情况。

低温对TC4脉冲激光焊接接头组织和性能的影响

在-120~25℃温度范围内对TC4钛合金薄板脉冲激光焊接接头进行了拉伸试验,并对拉伸断裂后的显微组织进行了观察,研究了低温对TC4钛合金脉冲激光焊接接头组织和力学性能的影响。试验结果表明:随着温度的降低,TC4钛合金脉冲激光焊接接头的显微组织并未出现明显变化,拉伸强度升高而延伸率下降,呈延性断裂模式。在低温拉伸过程中,TC4钛合金脉冲激光焊接接头母材区域的α相中有滑移带形成,预示变形机制仍然是位错滑移机制。

采用BNi-2钎焊合金和搅拌摩擦加工提高双向不锈钢与铝合金的脉冲激光焊接性能（英文）

研究激光脉冲距离和5456 铝合金强化对其与双相不锈钢(DSS)板激光焊接性能的影响。首先,采用镍基BNi-2 钎焊粉通过搅拌摩擦加工增强铝合金板;然后,将DSS 板分别与Al5456 铝合金板和Al5456/BNi-2 复合材料进行激光焊接。采用扫描电镜、X 射线衍射仪、显微硬度仪和剪切试验等方法对焊接区进行研究。结果显示,随着激光脉冲距离从0.2 mm 增加到0.5 mm,焊接界面层从23 μm 减小到5 μm。由于铝合金的增强相BNi-2 向熔池中注入更多的镍,导致界面层的析出相由DSS/铝合金焊缝中的Al-Fe 金属间化合物(IMCs)转变为DSS/Al 复合材料焊缝中的Al-Ni-Fe 金属间化合物(IMCs),因此,焊缝裂纹倾向显著降低,界面层硬度由~950 HV 降低到~600 HV。与DSS/Al 焊缝相比,DSS/Al 复合材料焊缝的剪切强度提高~150%,从46 MPa 提高到114 MPa。

航空航天用脉冲激光焊接5052-H32铝合金薄板的外观、显微组织和力学性能（英文）

制备0.6 mm厚的AA5052-H32铝合金薄板,研究符合航空航天工业AWS D17.1规范的脉冲激光焊接工艺的最佳参数,如激光脉冲电流、脉冲频率和脉冲持续时间。研究焊缝的显微组织和力学性能,确定参数与焊缝几何形状的关系。在高脉冲能量(25 J)、高平均峰值功率(4.2 kW)和低脉冲能量(17.6 J)、低平均峰值功率(2.8 kW)两种条件下可获得满足AWSD17.1要求的无凝固裂纹的优质焊缝。在较低热量输入下形成的焊缝具有更细小的枝晶结构,且焊缝中Mg的蒸发和硬质相化合物(Al_(0.5)Fe_3Si_(0.5))的形成减少。因此,与在较高热量输入下形成的焊件相比,在较低热量输入下形成的焊件的抗拉强度(168MPa)提高1.15倍,但其接头处的硬度(111HV_(0.1))下降约29%。总之,为了获得满足AWS D17.1要求的0.6 mm厚AA5052-H32脉冲激光焊接接头,选择合适的参数至关重要。

Ti2AlNb/Ti6Al4V异种钛合金脉冲激光焊接接头微观组织与性能的研究

针对Ti2AlNb/Ti6Al4V异种金属激光焊接接头力学性能较差的问题,采用脉冲激光与光束偏移相结合的方法对Ti2AlNb/Ti6Al4V异种金属进行焊接。试验结果表明,当光束从Ti2AlNb侧移动到Ti6Al4V时,接头的熔化区组织由B2相转变为针状马氏体α’相,Ti6Al4V侧热影响区的完全相变区宽度明显增加,Ti2AlNb侧热影响区微观组织变化较小。同时熔化区区域的显微硬度从300 HV左右增加到410~420 HV,接头的拉伸强度增加到1017 MPa,伸长率增加到10.5%,断裂模式从脆性模式转变为延性模式。上述结果证明,脉冲激光与光束偏移的组合方法能够使接头具有更高的冷却速度,从而在熔化区形成针状马氏体α’组织,提高了接头的力学性能。

吹胀型铝质均热板脉冲激光焊接工艺研究

吹胀型铝质均热板是当前5G基站散热方案的重要元件,其封口焊接工艺是其制造工艺中的重要一环。针对以厚度均为0.6mm的1060和3003铝合金薄板为基体的吹胀型铝质均热板,利用脉冲激光焊机进行封口焊接,研究了脉冲频率、焊接速度、脉冲宽度、峰值功率等因素对焊缝质量的影响。结果表明,提升脉冲频率、降低焊接速度、提高峰值功率和脉冲宽度均有利于增加熔深,但会使产生焊缝缺陷的概率增大。峰值功率在1kW至2kW范围内能得到稳定的焊接过程,通过增加脉冲宽度而不是峰值功率有利于以较低的脉冲能量获得较大的熔深。

AMTEC封装过程中脉冲激光焊接工艺分析

碱金属热电直接转换技术AMTEC(theAlkaliMetThermaltoElectricityConverter)在世界范围内是一种正在研究的能量转换技术,它利用碱金属(锂,钠,钾)做工作物质。工作物质电离产生电子,电子通过外部负载,做功并最终与通过固体电解质的碱金属离子中和。AMTEC的封装工艺可以显著影响AMTEC的性能,通过实验研究脉冲激光焊接工艺在封装过程中的应用,并分析在激光焊接过程中产生的各种问题及产生机理,提出了焊接结构设计和焊接工艺的合理建议。

脉冲激光焊接中几个问题的探讨

本文从电磁波理论出发，论述了强光照射下金属相变时的特点，分析了脉冲激光焊接中一些焊接参数的选择对焊接质量的影响。