保护气流对CO2激光焊接铝合金的影响

利用3 kW高功率CO2激光器,通过改变保护气体流量和流动方向,对2 mm厚的A5083铝合金薄板进行了焊接实验研究.研究发现,小孔的稳定存在取决于保护气体对等离子体云的抑制效果,而侧吹保护气体对等离子体云的抑制效果主要取决于所形成的气流方向,从而影响焊接熔化特性.利用有限元法对激光焊接时保护气体在小孔内部和表面气流状况进行了数值模拟,通过对不同焊接条件下模拟形成的小孔气动扰流的气流场和压力分布云图的分析,解释了采用逆向侧吹保护气体吹除等离子体的方法,可以更有效地抑制等离子体云的产生,防止小孔塌陷,有利于维持小孔的稳定性.     

CO2激光切割质量的视觉检测(Ⅱ) 切割质量的评价方法及其视觉图像特征

提出了利用切割面下缘粗糙度作为评价切割面质量的方法.建立了侧面视觉检测系统,对激光切割过程中火花簇射行为进行分析.结果表明在一定工艺条件下,随着切割速度的变化,火花簇射喷射长度以具有极大值的倒U形曲线形式变化,最大的火花喷射长度(即火花簇射视觉图像不同亮度带像素数的极大值)对应于最低的切割面近下缘粗糙度.     

激光电弧复合焊视觉传感系统及熔池背面图像的检测

在激光电弧(MIG)复合对接焊中，焊缝成形尤其焊缝根部(反面)成形状况的好坏，是衡量复合焊焊接质量及其适应能力的重要指标。为研究视觉信号和焊缝根部成形的关系，建立了由辅助照明光源、可触发拍摄的CCD摄像机、以电弧焊接电流为信号源的触发电路以及图像采集卡组成的视觉传感系统。通过在工件底面拍摄的方法，得到了清晰的熔池背面实时图像。分析了拍摄过程的成像机制，并开发了一套算法实时检测背面熔宽、坡口间隙宽度以及熔池相对坡口的偏移量，结果表明实时检测到的熔宽和实际的焊缝背面宽度有很好的对应关系。     

光学传感器对水下Nd:YAG深熔激光焊接过程检测的研究

水下激光焊接是一种用于核电站堆芯构件和压力容器的关键维修技术,本文对水下激光焊接产生的红外光辐射信号与焊接质量的关系进行了研究。实验结果表明,当工件表面的水深超过3mm时,一种蓝色的非金属等离子体将形成并对激光产生强烈的衰减,焊缝的熔深不到正常焊接条件下的1/20。利用气体喷嘴在工件表面形成局部于燥空间,研究了不同喷嘴直径、气体流量条件下光信号和焊缝质量的关系,得到了光信号的波动幅值与局部干燥空间的合适保护条件的关系。     

局部干法水下Nd:YAG激光焊接技术

本文采用填丝热导焊的方法研究了水下激光焊接的基本物理现象,结果表明,利用气体喷嘴可形成局部干燥空间,其保护效果取决于喷嘴结构和气体流量等参数。喷嘴的外径大小对保护效果影响显著。当保护条件差时,局部干燥空间将有水浸入,导致焊缝由良好保护条件下的浅而表面光滑平整的形状变为深而表面起伏的形状。良好保护条件下的水下焊缝的力学性能和大气中一致。     

新一代钢铁材料激光焊接接头的组织和强韧性研究

新一代钢铁材料为晶粒尺寸在微米或亚微米级的铁素体钢,其强度比普通铁素体钢提高一倍,同时又具有较好的韧性。解决该钢的焊接问题,是新一代钢铁材料成功的关键。本文采用CO_2激光进行SS400钢的不填丝焊接,获得了强韧性高于母材的接头。当焊缝和热影响区金属主要由下贝氏体组成时,冲击功最高。当出现侧板条铁素体或低碳马氏体含量较多,冲击功下降,但都高于母材。接头硬度值低于HV330,无软化区,具有良好的弯曲塑性,强度高于母材金属。     

激光焊接等离子体电流产生机理及电磁场对其作用研究

理论分析表明,深孔中的等离子体向外喷出时,电子和正离子具有不同的热运动速度,电子速度约为正离子速度的50倍,从而在激光喷嘴和工件间形成一电位差.将喷嘴和工件短路则可产生一等离子体电流,其大小约为10-1 mA量级.在该回路中串联一外加电源,等离子体电流随外加电源电压增大呈线性增大.加入一垂直于激光束方向的磁场,则带电粒子受一侧向电磁力作用而被加速运动离开激光束. 实验采用焊接过程中提升喷嘴的方法,加入辅助电磁场进行焊接可使深熔焊焊缝长度增加,表明驱除熔池上方等离子体后激光效率获得提高.随激磁电流(磁场强度)增大,深熔焊长度增大.随外加电压(电场强度)增大,深熔焊长度在25V外加电压时,达到最大值,过低和过高的外加电压都减小深熔焊长度的增加量.(OE10)     

激光切割光辐射与切割质量关系的研究

为了研究激光切割过程光信号与切割质量的关系,搭建了以切割前沿光辐射作为检测参量的实时检测系统,对切割前沿光辐射的时、频域信号进行了试验研究,得到了不同参数下光信号的变化规律。时域分析表明,无缺陷式样对应的标准方差较低;与无缺陷切割相比,过烧缺陷对应的光信号具有较低的强度和较高的标准方差;挂渣缺陷具有较高的强度和标准方差。频域分析表明,低速切割,光信号主频与切缝表面波纹频率一致;高速无缺陷切割无明显主频;挂渣缺陷具有明显的低频波动。结果表明,燃烧循环理论不仅是切割面波纹形成的主要因素,也是光信号主频产生的主要原因。     

脉冲CO2激光焊接30CrMnSiA气孔控制及机理分析

为了研究激光深熔焊气孔的产生规律及抑制气孔的措施,采用脉冲CO2激光焊接的方法,得到了未焊透时焊缝气孔率和脉冲参数的关系。结果表明,在脉冲频率低于50Hz时,焊缝气孔随着脉冲频率的增加显著减少,当频率在50Hz~200Hz范围时,可以稳定地抑制焊缝气孔的产生。适当提高占空比有利于减少气孔数量。     

激光深熔焊小孔型气孔的产生及其防治

小孔型气孔的产生是未穿透激光深熔焊的一个严重问题，它是由剧烈的小孔扰动所导致的，与传统冶金型气孔(H2或CO气孔等)的产生机制不同，采用传统冶金型气孔抑制措施无法有效消除该类气孔的产生。针对3～5 mm薄板的CO2激光深熔焊接，研究了脉冲调制对气孔的抑制效果及其机制。实验发现，脉冲频率低于50 Hz时，焊缝气孔随着频率的增加不断减少;当脉冲频率处于50～150 Hz的范围内，基本上可以消除小孔型气孔的产生。通过检测激光焊接过程中等离子体光辐射信号的波动可以反映小孔的稳定性，结果证明，合适频率下的脉冲调制激光焊接，由于有稳定小孔的作用，从而抑制了小孔型气孔的产生。