激光功率对5356铝合金激光诱导MIG电弧增材制造组织性能的影响

为了改善MIG电弧增材制造5356铝合金的组织及力学性能,将低功率激光与MIG电弧增材制造结合,采用低功率脉冲激光诱导MIG电弧增材制造技术进行了不同激光功率下5356铝合金单道多层墙体成形试验,分析了激光功率对沉积态5356铝合金组织、显微硬度及拉伸性能的影响.结果表明,低功率脉冲激光诱导MIG电弧增材制造成形试样整体冶金结合良好、无明显的未熔合现象.墙体的微观组织主要呈等轴晶状,与单MIG电弧堆积的墙体相比,等轴晶变得细小均匀,显微硬度提高,波动较小.加入激光可以减少Fe元素、Si元素含量和气孔数量,使墙体的力学性能提高,当激光功率为300 W时达到最大值,较单MIG电弧堆积墙体的抗拉强度提高了12.0%.

氮气辅助316L不锈钢激光-MIG复合焊接组织与耐蚀性能

为了提高纯氩气下MIG焊接316L不锈钢的稳定性、改善焊缝组织以及强化耐腐蚀性能,引入1200 W小功率激光对MIG电弧进行诱导压缩,同时在氩气中混入氮气,探索不同流量比的Ar-N2混合气体对焊缝微观组织及其耐腐蚀性能的影响.结果表明,激光的诱导作用能够收缩并稳定MIG电弧,随着氮气流量的增加,焊缝的熔合线逐渐平缓,内部气孔缺陷明显降低;XRD测试和显微组织分析发现,渗氮后的焊缝内部γ相含量明显增多,中下部区域均为细小均匀的γ胞状晶,中上部区域为γ树枝晶,并且一次枝晶间距逐渐减小.当氮气流量增加到5 L/min,焊缝的显微硬度可综合提升20 HV;电化学极化测试发现,渗氮之后的焊缝表现出更强的耐腐蚀性能.试验证实,氮气辅助激光-MIG复合焊接工艺能够改善316L不锈钢焊缝的显微组织和耐腐蚀性能,当Ar∶N2气体流量比为20∶5时,γ相的强化效果最显著,综合耐腐蚀性能最好.

双弧脉冲MIG焊专用电源设计及试验分析

双弧脉冲MIG焊是一种低能量输入焊接方法,其原有的双电源供电系统结构复杂、协同控制困难、易受干扰.为此提出了双弧脉冲MIG焊一体化专用电源的设计思路,将主弧和旁弧两路脉冲电流使用同一控制系统进行统一协调控制.设计了基于有限双极性全桥逆变的主电路和基于DSP2812的控制电路,搭建了一体化专用电源系统整体模型,并通过仿真验证了其可行性.在此基础上,利用设计的专用电源原型机进行了铝钢低能量焊接工艺试验.结果表明,一体化专用焊接电源能够满足双弧脉冲MIG焊低能量焊接的要求,在低能量输入下可以获得较好的焊接效果.

激光功率对镀锌板复合焊接过程稳定性的影响

利用自主设计并搭建的低功率激光诱导MIG电弧的焊接平台对镀锌板进行施焊,并且使用高速摄像与电信号采集设备对诱导焊接在不同激光功率下的电信号及高速摄像信号进行同步采集,研究激光功率对镀锌板复合焊接过程稳定性的影响.研究发现,低功率激光的加入,对MIG电弧具有明显的吸引作用,增大了电弧空间,同时也使受锌蒸汽影响而飘忽不定的电弧边缘趋于稳定;低功率激光的加入,能够缩小电流、电压波动幅度,降低MIG电弧电压约2~3 V,提高了焊接过程的稳定性;随着激光功率的提高,镀锌板复合焊接过程中熔滴过渡更加稳定,规律性更高.

低功率YAG激光—MAG电弧复合焊接不锈钢

以0Cr18Ni9Ti不锈钢钢板为试验材料,研究了低功率脉冲YAG激光—脉冲MAG电弧复合热源和单脉冲MAG焊接不锈钢。结果表明,低功率脉冲YAG激光—脉冲MAG电弧复合热源同样具有大功率激光—电弧复合焊接才有的增加熔深、提高焊接速度、稳定焊接过程等优点;低功率脉冲YAG激光的加入改变了电弧形态,电弧根部被吸引和压缩现象显著,提高了能量利用率;与单脉冲MAG堆焊相比,在相同焊接速度下复合焊最大能增加熔深1.3倍,在相同熔深下复合焊的焊接速度可以提高50%;复合焊焊缝的晶粒较单MAG焊缝中的晶粒细小,其焊缝抗拉强度比单MAG的好,断裂属于延性断裂。

低功率激光激发CO2电弧稳定性的影响

采用小功率连续激光对CO2电弧进行激发,研究小功率激光加入前后,激光离焦量变化、光丝间距变化对于低功率激光与CO2电弧复合焊接时稳定性的影响.结果表明,激光的加入可以显著地稳定电弧.当光丝间距为1 mm时,电弧最为稳定,当离焦量为0时,电弧稳定性最高.通过高速摄像发现激光在CO2电弧短路时产生了离子通道,这是由于Fe原子的第一电离能小于CO2分子的第一电离能,故激光的加入使Fe原子优先电离,产生电离通道,诱发CO2电弧的重新引燃,稳定了CO2短路过渡焊接过程中的电弧.

激光功率对镀锌板诱导焊焊缝组织及界面的影响

以CuSi_(3)焊丝为填充材料,采用低功率激光诱导MIG电弧对镀锌板搭接接头进行连接,研究激光功率对焊缝组织及界面的影响.试验结果表明:当激光功率由0增加到500 W时,激光对熔池的搅拌和冲刷作用效果逐渐增强,使得焊缝中弥散分布的Fe-Si(Cu)强化相的数量不断增加;界面处过渡层的厚度随着激光功率的增大而增大,由1.83μm增加到8.57μm;过渡层形貌的变化是靠近母材的一侧的过渡层仍然呈现平整的板条状,而靠近焊缝金属一侧的过渡层在板条状的基础上有化合物的形核,并呈现微小的胚芽状向焊缝中生长形态.

低强度激光对运动性免疫抑制大鼠肺部炎性反应进程的影响

探讨低强度激光对运动性免疫抑制导致的肺组织炎症的调理作用。将8周龄雄性SD大鼠104只随机分为安静对照组、运动训练组、小剂量低强度激光^+运动组、大剂量低强度激光^+运动组。运动各组进行跑台训练,每次30min,每天1次,每周6d,持续6周。采用递增负荷强度(跑台速度第1周10 m/min、第2周20 m/min,从第3周开始,每周递增5 m/min,至第6周达到40 m/min)。激光干预采用氦氖激光鼻腔外照射(训练1次/d,2 min/次)。辐射功率小剂量组为1 mW (6.8 J/cm2),大剂量组2 mW (13.6 J/cm2)。分别于训练前及训练的第2、4、6周周末取材,检测肺灌洗液中sIgA、CRP、IL-4、IL-10、TNF-α、ICAM-1含量;分析肺组织中CD4^+和CD8^+阳性蛋白表达,并对肺脏进行组织形态学观察。结果发现:1)6周递增负荷训练期间,大鼠肺脏中促炎因子(TNF-α和ICAM-1)显著上升,抗炎因子(IL-4和IL-10)及sIgA、CD4^+与CD8^+比值显著下降。肺组织局部出血、脓液渗出、炎性细胞浸润逐渐加重。2)小剂量低强度激光照射可显著延缓运动大鼠肺组织上述变化,对抗炎因子和形态学的影响尤为显著;而大剂量低强度激光的干预效果随照射疗程的延长呈下降趋势。结果说明:小剂量的低强度激光鼻部照射可显著促进6周递增负荷训练大鼠的免疫机能和肺组织炎症反应的改善,其调节过程主要是通过上调抗炎因子的合成,促使"促炎-抗炎"细胞因子平衡。

激光-双MIG电弧复合焊耦合机制及熔滴过渡研究

激光-双MIG(熔化极稀有气体保护)电弧复合焊具有熔深大、熔敷效率高、焊接质量好等特点,然而由于其耦合机理复杂,给应用带来了一定的困难。基于电磁场理论提出了激光与双电弧耦合机制,当激光光致等离子体中间部位的电子受到两个电弧产生的洛伦兹力和电场力相差较大时,等离子体两端的电子分布会不均匀,这使得一端电弧发生弯曲,沿焊丝轴向的促进力减小,熔滴过渡困难。当激光光致等离子体中间部位的电子受到两个电弧产生的洛伦兹力和电场力大致平衡时,电子能够比较均匀地分布在等离子体的两端,吸引稳定电弧,利于熔滴过渡。采用高速摄影系统和电信号采集系统研究激光-双MIG电弧复合焊接过程,结果表明:当工艺参数不合适时,电弧发生弯曲,导致不稳定的大颗粒过渡和短路过渡;当工艺参数合适时,两个电弧根部被固定在激光光致等离子体的下部,形成稳定的射流过渡。