激光焊辅助气体性能评价

激光焊是一种高精度、高效率的焊接技术,激光焊夹套广泛用于啤酒工业各种罐的焊接。在焊接过程中,工业上常采用辅助气体驱散或消除激光焊时等离子体的屏蔽作用。在辅助气的选用上,过去常在氦气中加入氩气作为辅助气体。由于氦气昂贵,宁波乐惠国际工程装备股份有限公司用氮气代替氦气,使用了氮气与氩气混合气体作为辅助气体,基本上取得相同的效果,达到了异曲同工之妙,并且节约了成本。本文就公司的研究使用成果,以氮氩混合气和氦氩混合气作为辅助气体,对304不锈钢进行激光叠置焊,从焊缝金相组织、硬度、腐蚀情况、爆破强度和疲劳性能等几个方面作对比测试,结果表明两种混合气体对激光焊接头各方面性能的影响基本相同,氮氩混合气作为辅助气体在焊缝中也未发现氮化物。由于使用价廉的氮气,使得经济效益十分显著。

激光能量和辅助气体对切割能力影响的数值模拟

采用旋转高斯激光体热源和氧气流量控制的氧铁燃烧反应放热复合热源,基于计算流体力学建立了能够反映激光切割中激光能量、辅助气体和切缝之间相互作用的多相流模型.利用该模型对以氧气和氮气为辅助气体的激光切割过程进行了数值模拟,通过改变激光功率和辅助气体压力,研究了热输入和辅助气体流场对激光切割能力的影响,并对两种辅助气体的切割结果进行了比较和分析.结果表明,所采用的计算模型较好地模拟出激光功率和辅助气体对激光切割能力的影响,并对切缝形状进行预测.

激光切割过程辅助气体动力学性能的数值模拟

激光切割过程中辅助气体的动力学性能对切缝形成过程具有重要影响.利用VOF算法和深度自适应激光热源,建立了能反映切割过程中辅助气体和切缝之间相互作用的多相流模型,结合切割试验对模型的有效性进行了验证.采用多相流模型分析了从打孔到稳定切割过程中切缝形貌、辅助气体动力学性能和温度场分布.计算结果表明,在未切透阶段,受切割前沿形状和切割深度等的影响,辅助气体动力学性能不断发生变化;当切割过程稳定后,辅助气体流场几乎不发生变化,切缝形状和温度场也不再改变;所建模型能够有效反映辅助气体动力学性能对切割深度和切缝宽度的影响.

同轴双层喷嘴辅助气体对激光深熔焊接光致等离子体的控制

采用同轴双层侧吹喷嘴 ,研究了在不同的辅助气体种类及配比、喷嘴高度和焊接速度的条件下对光致等离子体控制的影响。结果表明 ,利用外层喷嘴压缩等离子体 ,随着外层喷嘴环形气体压力的增大可以很好地控制光致等离子体 ,有利于激光深熔焊接的进行 ;用 He+1 5 % Ar混合气体代替纯He作保护气体能显著改善熔深 ;随着喷嘴高度的增加 ,焊缝熔深会逐渐减小 ;随着焊接速度的提高 ,控制金属蒸汽等离子体所需的辅助气体临界气流量将降低。

辅助气体对激光打孔的影响

辅助气体是影响激光打孔质量的一个重要因素。本文通过实验分析了辅助气体类型、气压对不同的材料激光打孔的孔径和孔壁粘滞物吹除的影响。提出了激光打孔中有效利用气压的概念 ,指出可采用直径非常小的孔来产生很强的气流以提高有效利用气压。并利用激光打孔后的孔作为喷嘴 ,获得了重复率高、倾斜度小和工件表面干净的激光打孔。

辅助气体流量对光致等离子体控制的影响

本文旨在实验研究高功率CO2 激光深熔焊过程中辅助气体流量对等离子体控制的影响规律。结果表明 ,熔深随气体操作流量变化会呈现三个区间 :P区间、S区间、I区间。同时气体流量对等离子体的控制有一个最佳值区间。在这个区间内 。

辅助气体组成对类金刚石薄膜结构和性能的影响

分别以氩气-甲烷、氩气-乙炔为辅助气体,高纯石墨为靶材,利用中频脉冲非平衡磁控溅射技术制备了类金刚石薄膜。采用Raman光谱、X射线光电子能谱、纳米压痕测试仪、原子力显微镜对所制备类金刚石薄膜的键结构、机械性能、表面形貌进行了分析。Raman光谱和X射线光电子能谱测试结果表明,以氩气-甲烷为辅助气体制备的类金刚石薄膜中sp3杂化键的含量比以氩气-乙炔为辅助气体制备的类金刚石薄膜的高。纳米压痕测试结果表明,以氩气-甲烷为辅助气体制备的类金刚石薄膜的纳米硬度比以氩气-乙炔为辅助气体的高。原子力显微镜测试结果表明,以氩气-甲烷为辅助气体制备的类金刚石薄膜的RMS表面粗糙度比以氩气-乙炔为辅助气体的低。以上结果说明辅助气体组成对类金刚石薄膜的键结构、机械性能、表面形貌有较大的影响。

辅助气体对CO_2激光焊接等离子体的作用

从ＣＯ＿２激光焊接时等离子体产生的机理出发，针对厚板焊接，采用一套精密调节装置对辅助气体控制等离子体的主要工艺参数进行了试验研究，并对焊接时等离子体行为、小孔及熔池的运动进行观察。结果表明：无论采用何种常用气体，只要其压力稍高于金属蒸气压力，等离子体被压缩和控制，就可获得最佳的深穿透焊缝。

不同辅助气体对薄硅钢片的激光切割影响

针对辅助气体影响激光切割现象进行研究。采用氧气、氮气、氩气作为辅助气体以300W的Nd:YAG脉冲激光切割35A470牌号的硅钢片。首先进行大量实验研究不同工艺参数对硅钢片切缝宽度及切割质量的影响,如采用不同的激光电源电流、激光脉宽、激光频率、加工速度、离焦量等参数对比分析,然后总结出这些工艺参数对激光切割硅钢片的影响规律,再研究不同保护气体对激光切割工艺参数的选择规律,最后得出使用不同保护气体的激光切割35A470牌号薄硅钢片的最佳工艺参数。

激光脉动与辅助气体对激光深熔焊的作用机理研究

从理论上分析了激光深熔焊中小孔的存在周期 ,并提出利用方波脉冲激光和辅助气体共同作用来消除焊接过程中等离子体的影响。通过实验证明 ,在辅助气体的帮助下 。

CO_2激光器切割加工中辅助气体参数对加工质量的影响

在激光切割加工中,辅助气体的主要作用是从切口排出氧化反应所产生的热量和熔融材料。本文论述了辅助气体的类型、压力和喷嘴孔径设计等对激光切割加工质量的影响。实验证明碳钢的切割质量与吹氧压力有关;不锈钢氧切割辅助气压不能低于0.2MPa,不锈钢氮切割辅气压不能低于0.8MPa,收敛型结构的喷嘴可以获得更好的加工效果。

辅助气体对RF-PECVD制备碳纳米管薄膜形貌的影响

采用射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)技术,以Ni为催化剂,经600℃裂解C2H2在Si基底上制备出定向碳纳米管薄膜。采用扫描电子显微镜(SEM)表征了刻蚀后Ni颗粒与沉积的碳纳米管薄膜的形貌。研究了辅助气体对等离子体预处理催化剂与碳纳米管生长的影响。结果表明:辅助气体(H2与N2)流量比对催化剂颗粒尺寸、分布以及碳纳米管生长有显著影响;合适的气体流量比有利于减少碳纳米管薄膜的杂质颗粒,促进其定向生长。预处理过程中气体流量比H2:N2=20:5时,预处理后催化剂Ni颗粒分布密度大、粒径小且分布范围窄,适合碳纳米管均匀着床;沉积生长碳纳米管薄膜时,H2:N2=20:15可得到纯度高、定向性好的碳纳米管。

激光切割辅助气体参数对切割质量影响的仿真分析

对激光切割过程中辅助气体在切缝内的速度进行了仿真分析,通过辅助气体在切缝内切割前沿近壁面上的速度云图,分析了辅助气体种类以及压强、离轴量等参数对切割前沿近壁面上气体速度的影响,而切缝内气体速度将直接影响激光切割质量。仿真结果表明:对于2 mm石蜡板,激光功率为5 W、切割速度为0.04 m/s时可采用2 MPa压强,氩气离轴式激光切割的方式能得到较优的切割质量。

激光切割机采用压缩空气作为辅助气体的空气压缩机选择和应用

激光切割是激光加工应用最广泛的一项技术,激光切割机采用压缩空气作为辅助气体进行金属切割加工是一种常见的经济实用的加工方式。为达到最佳的工件切割效果,需要合理地选择和正确地应用空气压缩机。提出了根据喷嘴理论选择空气压缩机的方法,介绍了激光切割机采用压缩空气作为辅助气体切割加工需要注意的问题。

辅助气体在激光切割中的应用研究

激光切割机床辅助气体的应用是板材切割中的关键一环,文中对辅助气体的使用进行了各种分析研究,在激光切割中,合理应用辅助气体能大大提高工件的切割质量和切割效率。

采用高能激光永久磁畴细化加工中辅助气体的应用

采用高能激光刻痕,并实现永久磁畴细化,用好辅助气体吹扫也很重要,使沿扫描方向的压力分量P y均匀,才能使其沟槽加工均匀,无凸起缺陷发生。从而获得表面平坦,磁性能优良的取向电磁钢板。

聚碳酸酯气体辅助注射成型制品内应力分布及改善工艺

聚碳酸酯(PC)注塑制品出模后在无外加约束条件下内部应力得不到松弛释放,易导致制品产生开裂,严重影响制品的服役性能。为探究PC制品内应力分布规律,找到有效降低内应力的工艺措施,基于气体辅助注射成型(GAIM)工艺和自行设计制造的带有半圆形加强筋的平板试验模具,结合光弹法和溶剂检测法,研究GAIM制品内应力的分布特点,讨论注气压力和气体保压压力两种工艺参数对GAIM制品内应力的影响规律,提出两种改善制品内应力的工艺方法。研究发现:通过光弹法观测到的应力条纹分布与溶剂浸泡后的裂纹开裂区域一致,即GAIM制品末端及边缘处内应力较大,沿气道两侧应力分布较均匀;较高的注气压力和较低的气体保压压力可以更加有效减小GAIM制品的内应力;通过对GAIM制品24 h即时退火和延长二次注气的卸压时间可以有效降低制品内应力。

气体辅助注射成型时间参数的CCD响应面法多目标优化

相比于传统塑料注射成型,延迟时长和注气时长是气体辅助注射成型(简称气辅成型)特有的工艺参数,增加了气辅成型的复杂性。为了精确设计延迟时长和注气时长的取值,获得理想的气体穿透效果和气指幅度,以具有典型气辅结构的塑件为研究对象,首先采用气辅成型全三维CAE研究了延迟时长和注气时长对气辅成型质量的影响。结果表明,适当增加延迟时长,可以减小或消除气指缺陷,提高气体穿透深度行程,但过长的延迟时长会导致“短射”,过短的延迟时长则会导致严重的气指缺陷;增加注气时长可以提高气体穿透效果,减少表面缺陷,降低内应力和翘曲变形,但注气时长过长时,气指内部的高压氮气会导致其撕裂而形成严重的气指缺陷,更甚者会使气辅塑件膨胀而报废。采用CCD响应面法进行多目标优化,精确设计了延迟时长和注气时长的取值,延迟时长为4 s、注气时长为10.37 s。通过CAE分析和成型试验验证,精确取值下成型的气辅塑件的气体穿透效果和气辅成型质量良好,提高了气辅成型质量和效率,可用于气辅成型实际生产。

气体辅助对PLA/TPU/GF复合材料3D打印性能的影响

熔融沉积成型(FDM)是一种应用比较广泛的快速成型工艺,但生产出的热塑性产品存在力学性能差的问题。将气体辅助挤出与FDM技术相结合,利用高温高压气体对打印件表层进行瞬间加热促进层间黏结,从而提高制件的机械强度。制备了热塑性聚氨酯(TPU)和玻璃纤维(GF)共混改性聚乳酸(PLA)3D打印材料,对比了PLA改性前后流变性能的变化。分别研究了不同气体辅助参数,如气体温度、气体流量及气体压力对FDM制件拉伸性能和冲击性能影响。结果表明:GF和TPU改性的PLA相对于纯PLA非牛顿性更强,流变性能有所提升,有助于3D打印成型。在气体辅助条件下,FDM 3D打印成型的制件强度较无气体辅助时均有所提升,最高可提升116.1%。不同气体参数对FDM制件力学性能影响规律不同,其中气体流量对制件性能影响最大。综合考虑,当气体温度、体积流量及压力分别为250℃、0.8 L/min、0.4 MPa时,制件成型性能最佳。

聚合物双层微管单双侧气体辅助微挤出成型差异性研究

将气体辅助技术应用于空心双层微管挤出成型,利用有限元方法进行分析研究,建立传统微管共挤、气辅微管共挤、单内腔壁面气辅微管共挤、单外腔壁面气辅微管共挤4种不同的挤出成型模型,研究其在挤出胀大率、速度、压力、剪切速率等方面的差异性。结果表明,在空心微管双层共挤过程中,空心双层微管双侧均使用气体辅助技术对挤出过程中产生的挤出胀大、速度分布不均、剪切速率分布不均、压降过大等问题均具有良好的改善作用;而单内腔壁面气辅微共挤并不能对传统微共挤所产生的问题起到改善作用,其挤出胀大率为105.41%,单外腔壁面气辅微共挤会出现挤出收缩现象,在剪切速率分布和压降等方面也无改善作用。