激光加工用超音速横向气帘的设计及性能分析

在焊接、熔覆和毛化等激光材料加工过程中,为了保护聚焦镜片不受飞溅物及烟尘的污染,在聚焦系统下放置一个超音速横向气帘。根据空气动力学原理设计了一种由简单几何曲线构成的超音速气帘,采用EFD软件对超音速气帘的流场进行了模拟计算,并分析了气帘结构参数对气帘流场的影响。模拟计算结果表明,气帘出口处的气流速度可达到超音速,且气流发散角较小。实际加工实验进一步证明：超音速横向气帘能够有效吹除飞溅,保护聚焦透镜。     

激光焊接专用气动喷嘴的研究

针对高功率CO2激光焊接,作者试验研究出一种气动喷嘴,用以保护导光聚焦系统,防止焊接过程中金属飞溅造成的镜片污染,通过对飞溅粒子运动轨迹的理论分析,设计出合理的喷嘴结构。采用气动喷嘴和普通同轴喷嘴,比较试验出高功率激光焊接过程中导光系统污染对激光功率的衰减、焊缝气孔率及有效熔深等的影响以及聚焦镜片上飞溅粒子的分布。结果表明:气动喷嘴从本质上减少了聚焦镜上飞溅粒子的数量,使激光功率损失减少,有效焊接长度增加,并且横向气流没有对焊缝造成任何不利影响。     

激光切割超音速喷嘴设计

分析了传统喷嘴工作在较高的供气压力下进行激光切割时产生激波的原因及激波对切割工艺的不良影响.为了解决这一问题,提出了一种设计超音速拉瓦尔喷嘴的新方法.这种新型超音速喷嘴包括四部分:稳定段、收缩段、喉部、扩张段.每一部分都是严格按照空气动力学理论进行设计的.这种喷嘴喷射出的气流动量高,流速均匀,边界整齐.利用这种喷嘴进行激光切割,可有效地提高切割质量和切割速度.     

激光切割超音速喷嘴设计

分析了传统喷嘴工作在较高的供气压力下进行激光切割时产生激波的原因及激波对切割工艺的不良影响.为了解决这一问题,提出了一种设计超音速拉瓦尔喷嘴的新方法.这种新型超音速喷嘴包括四部分:稳定段、收缩段、喉部、扩张段.每一部分都是严格按照空气动力学理论进行设计的.这种喷嘴喷射出的气流动量高,流速均匀,边界整齐.利用这种喷嘴进行激光切割,可有效地提高切割质量和切割速度.     

激光切割超音速喷嘴的流场特性

为了得到具有优良的射流流场激光喷嘴,设计了一种组合型超音速喷嘴,建立了该喷嘴计算流体动力学(CFD)分析所需的控制方程.其中湍流模型采用标准k-ε方程,计算网格采用三角形非结构网格.基于有限体积法对控制方程进行离散并采用耦合式求解器求解.利用SIMPLEC算法解决速度与压力耦合问题,进而实现对喷嘴流场分析.分析结果表明超音速喷嘴最佳入口压力就是其设计压力(7×105Pa),此时其射流流场特性最好,适合于高速、大厚度激光切割.将CFD分析结果与已有纹影图实验方法的结果进行对比,发现二者具有较好的一致性,证明了CFD方法的可行性.     

两种激光切割超音速喷嘴结构设计与辅助气体流场分析

对简易折线缩放喷嘴和基于霍耳(Hall)设计方法的复杂喷嘴外流场中压力分布,以及马赫盘位置变化等特性进行了分析.详细比较了这两种喷嘴气流场动力学性能之间的差别,揭示了两种喷嘴动力学性能的差别随工作压力增加越来越小的趋势.分析表明在高压状况下为减少激光切割的成本,用简易折线结构超音速喷嘴替代复杂流线结构喷嘴是可行的.     

CO_2激光深熔焊接光致等离子体控制的研究

采用２．５ｋＷＣＯ２激光器焊接不锈钢，设计一个由两个同轴圆管组成的双层喷嘴，研究了Ａｒ和Ｈｅ的组合方式、流量、喷嘴角度等对光致等离子体控制效果的影响。当内管通Ａｒ，外管通Ｈｅ且喷嘴角度大于４５°时可将等离子体完全抑制在蒸发沟槽之内，从而获得具有大的熔深和深宽比的焊缝。控制等离子体所需的Ｈｅ气流量与焊接速度有关，焊接速度增加，Ｈｅ气流量减小     

激光焊接铝合金的研究

由于铝合金的反射率和热传导率很高,使其一度成为CO_2激光焊接的禁区。本实验在不采用焊料及任何化学表面处理的情况下,选用合适的激光参数和工艺技术,实现了3004号和6063号铝合金的激光焊接,并进行了金相分析。     

厚钢板激光焊接的研究

通过能量平衡原理研究了厚钢板激光深熔焊接的热源模型,得出了激光功率与光斑大小、焊接速度等的关系,并讨论了激光光束质量.实验采用非稳腔输出的6～8kW高功率高质量的激光焊接4,6,8mm厚的A3钢板,其焊接速度分别为3.2, 2.2, 0.9 m/min,焊接深宽比均超过2:1,其中6 mm钢板深宽比达到4:1.着重研究了激光焊接工艺,并对焊接试样进行了拉伸强度测试和过轧机实验.     

激光塑料焊接技术的研究

首先论述了激光塑料焊接的原理;其次阐述了国内外激光塑料焊接的工艺发展概况,包括焊接用激光器的各种重要参数、焊接材料、激光焊接的吸收剂,并简要介绍了激光焊接领域内的最新研究成果;最后介绍激光塑料焊接在工业中的应用及其发展趋势.     

微波组件壳体激光焊接技术的研究

结合微波T/R组件更小、更轻、更可靠的发展方向,对微波组件壳体材质、气密性焊接技术进行了分析,重点讨论了激光焊接密封的关键技术,并通过铝合金壳体的激光焊接试验对影响铝合金焊接质量的因素进行了研究。     

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。     

小孔激光焊接熔池形状的实验和模拟分析

对低碳钢进行激光焊接后,发现焊缝熔深存在着30Hz～40Hz的低频振荡.同时在仅考虑小孔壁对激光的吸收和工件的热传导的条件下,利用这种简化后的能量平衡模型所得的熔池温度分布解析解对熔池形状进行模拟,模拟的熔池形状与实验结果基本吻合.     

激光拼焊板成形性能的试验研究

在本研究中 ,对汽车用冷轧钢板在激光焊接后成形性能进行了细致的分析。杯突试验表明 ,被焊钢板厚度的差异对杯突值降低的影响较大 ;极限拱顶高和扩孔试验表明 ,随被焊钢板厚度差异和强度差异的增加 ,成形性能会有较大程度的降低。成形极限图试验研究同样表明 ,冷轧钢板激光焊接后 ,其成形性能较母材有所降低 ,激光焊接的成形位置应避开零部件变形的复杂部位     

小孔激光焊接熔池形状的实验和模拟分析

对低碳钢进行激光焊接后，发现焊缝熔深存在着３０Ｈｚ～４０Ｈｚ的低频振荡。同时在仅考虑小孔壁对激光的吸收和工件的热传导的条件下，利用这种简化后的能量平衡模型所得的熔池温度分布解析解对熔池形状进行模拟，模拟的熔池形状与实验结果基本吻合。     

不等厚度汽车薄板激光焊接技术的研究

对汽车用板激光焊接现状和国产St系列汽车薄板的激光焊接研究表明 ,激光焊接接头完全能够满足汽车覆盖件和底板等零件的塑性变形要求。激光焊接汽车薄板工艺是减少整车重量、制造成本和提高汽车设计灵活性的重要保障     

激光深熔焊传热模型的研究

本文提出了一种点－线组合热源传热数学模型及其计算机求解和作图方法，以描述激光深熔焊条件下的焊缝截面形状及ＨＡＺ温度场。通过对现有的不同形状激光焊缝的初步计算，证明该数学模型得到的结果与实际情况有较好的吻合性。     

激光深熔焊传热模型的研究

本文提出了一种点-线组合热源传热数学模型及其计算机求解和作图方法,以描述激光深熔焊条件下的焊缝截面形状及HAZ温度场。通过对现有的不同形状激光焊缝的初步计算,证明该数学模型得到的结果与实际情况有较好的吻合性。