GMAW电弧对Nd:YAG激光传输的影响

针对脉冲过渡熔化极气体保护焊(gas metal arc welding,GMAW)电弧和短路过渡GMAW 电弧,通过保持 GMAW 电弧正常态,Nd:YAG 激光水平逐层、逐点扫描穿过脉冲电弧区域的试验方式,获得了Nd:YAG 激光穿过GMAW 电弧后的激光折射和散射结果.试验发现,波长为1.064μm的Nd:YAG激光穿过脉冲GMAW 电弧激光光斑会略微变小,并且不同电弧区域对激光的影响能力基本相同;激光穿过短路GMAW电弧后激光光斑也会略微变小,不同电弧区域对激光的影响也基本相同.结果表明,GMAW电弧可以近似看作各项同性的激光传输介质,还可以近似认为GMAW电弧对波长1.064μm的Nd:YAG激光是透明的.

Abstract：

By keeping gas metal arc welding(GMAW)arc normal position and Nd: YAG laser parallel crossing GMAW arc,refrangibility of GMAW arc to Nd: YAG laser was measured.The results indicate that when Nd:YAG laser crosses pulse GMAW arc,laser radius will decrease slightly.And the influence of pulse GMAW arc of different part to Nd : YAG is almost same.Similarly,when Nd: YAG laser crosses short-circuiting pulse GMAW arc,the radius of the laser will decrease slightly too.By considering this phenomenon from welding point of view,GMAW arc can be regarded as transparent substance and optic isotropy to Nd:YAG laser.     

GMAW脉冲电弧对Nd:YAG激光能量的吸收

揭示了激光-电弧复合热源焊接过程中GMAW电弧对Nd∶YAG激光的吸收作用,对深入分析激光和电弧的耦合机制具有重要意义.通过保持脉冲GMAW电弧正常态,Nd∶YAG激光水平逐层、逐点扫描穿过脉冲电弧区域的试验方式,获得了Nd∶YAG激光穿过脉冲GMAW电弧后的能量损失情况.结果表明,波长为1.064μm的Nd∶YAG激光穿过保护气成分为Ar/CO2=80/20的脉冲GMAW电弧的任何区域都几乎不损失能量,波长为1.064μm的Nd∶YAG激光穿过不同电流强度的脉冲GMAW电弧也几乎不损失能量.     

GMAW电弧对激光传输影响的综合分析

针对Nd:YAG激光穿过GMAW电弧后,激光光斑会变小的现象,分别从GMAW电弧对Nd:YAG激光的吸收和折射两个角度进行了分析.结果表明,假设Nd:YAG激光状态改变全部由于GMAW电弧吸收现象造成时,脉冲GMAW电弧的吸收率为0.7%,短路GMAW电弧的吸收率为2.0%;假设Nd:YAG激光状态改变全部由于GMAW...     

Nd:YAG激光+脉冲GMAW复合热源焊接参数对焊缝熔宽的影响

通过试验研究了Nd:YAG激光 脉冲GMAW复合热源焊接过程中焊接工艺参数对焊缝熔宽的影响.结果表明,复合热源焊缝熔宽随电弧功率和激光功率的增大而增大,随焊接速度的提高而减小,而光丝间距和离焦量对复合热源焊缝熔宽影响相对较小.复合热源焊缝熔宽远大于激光焊缝熔宽而仅稍大于脉冲GMAW焊缝熔宽,说明在复合热源焊接过程中脉冲GMAW决定焊缝熔宽,这主要是由于激光束加热区域远小于电弧加热区域造成的.试验结果的分析比较还表明,在激光 电弧复合热源焊接过程中激光功率的增大还极大地提高了焊接速度.     

超薄不锈钢片激光密封性焊接工艺研究

用波长为1.06μm的Nd:YAG激光器对厚度为0.08 mm的超薄不锈钢片进行激光密封焊接,通过调节脉冲激光的频率、脉宽、焊接速度、离焦量等工艺参数成功地对超薄不锈钢片进行了脉冲激光焊接。本文重点研究了焊接光斑重叠率对焊缝密封性的影响,并详细讨论了影响光斑重叠率的主要因素:脉冲频率、焊接速度、光斑大小之间的关系。     

激光增强GMAW熔滴短路过渡行为分析

高能量密度的激光照射熔滴,使熔滴局部产生强烈蒸发,利用蒸发反力驱动熔滴受迫短路,促进熔滴脱离焊丝.以低碳钢为研究对象,搭建激光增强GMAW短路过渡焊接试验系统,对比研究了激光增强GMAW短路过渡焊接过程中激光入射位置、电弧高度对熔滴短路过渡行为的影响规律.结果表明,在焊接过程中施加一定功率的激光对熔滴短路过渡行为有明显的改善作用,可以通过激光改变熔滴的受力状态,控制过渡熔滴的尺寸,熔滴短路时间减小,燃弧时间增加,增加过渡频率,提高了焊接过程中的稳定性,激光增强后,焊缝表面成形均匀饱满,焊缝成形良好.     

脉冲激光焊接H62黄铜

为了能用波长为1.06μm的Nd:YAG激光器对高反射率的H62黄铜进行激光焊接,通过理论分析和试验验证,合理地设置脉冲激光的峰值功率、单脉冲能量、频率、脉宽、脉冲波形、焊接速度、离焦量等参数,成功地对H62黄铜进行了脉冲激光焊接.结果表明,在用HWLW-300A型激光焊接设备对两块厚度为x(mm)的H62黄铜进行对接焊时,选用单脉冲激光能量约为10.x(J/mm)左右,快速上升、缓慢下降的脉冲波形,在负离焦2mm的情况下,并使激光光斑直径d、脉冲激光频率f和焊接速度v之间满足f.d=(1.2～1.4).v时,能成功地进行激光焊接.     

YAG激光+脉冲双电弧复合焊接等离子体物理特性研究

探究焊接热源等离子体物理特征有助于其工艺优化。在YAG激光+脉冲双GMAW复合焊接过程中,激光束与两个电弧共同作用于同一熔池中,3个热源之间的相互作用导致复合等离子体状态存在很大的随机性,难以精确测量复合后的等离子体的物理状态。基于光谱分析方法,结合高速摄像技术,对激光复合前后等离子体光谱辐射强度、电子温度、电子密度等物理特征进行研究。结果表明:与脉冲双GMAW焊接相比,YAG激光+脉冲双GMAW复合焊接的光谱辐射强度明显增强,但是没有新的谱线生成;两个电弧的弧根部位受激光的"吸引牵制"作用靠近激光作用点,金属粒子受到强烈的热作用而大量电离并聚集在工件表面和激光束附近,该局部区域的电子温度、电子密度升高,为电弧提供了一个额外的电离通道,电弧因此更为稳定。     

其它焊接方法

5A02／Q235钢Nd：YAG激光·脉冲MIG复合热源熔-钎连接;激光-TIG复合热源焊接参数对镁／钢异种材料焊接接头的影响;激光-电弧复合焊接咬边缺陷分析及抑制方法; 激光＋GMAW复合热源焊焊缝成形的数值模拟——Ⅱ．组合式体积热源的作用模型     

其它焊接方法

5A02／Q235钢Nd：YAG激光·脉冲MIG复合热源熔-钎连接;激光-TIG复合热源焊接参数对镁／钢异种材料焊接接头的影响;激光-电弧复合焊接咬边缺陷分析及抑制方法; 激光＋GMAW复合热源焊焊缝成形的数值模拟——Ⅱ．组合式体积热源的作用模型     

熔化焊接过程中熔滴短路过渡的研究进展

GMAW焊接方法在工业中应用范围广泛,但GMAW焊接中短路过渡存在飞溅问题.针对与这些问题已经有很多方法解决,如:在回路中串入电感、电流波形控制、表面张力过渡、冷金属过渡等.以上各种改善短路过渡飞溅的方法都能在一定的使用范围内改善短路过渡飞溅问题,但也存在着生产效率低、熔深浅、焊缝成形不好等局限性.将激光热源引入到短路过渡方法中,激光-电弧复合热源焊接在保证焊接稳定性的同时也提高了焊接速度,改善焊缝成形,很大程度上扩大了短路过渡的应用范围.通过SFBT、PIT方法和自由边界模型的VOF方法,对GMAW焊接熔滴过渡理论进行不断深入的研究.     

工艺参数对304不锈钢脉冲Nd∶YAG激光/TIG电弧复合焊焊缝成形的影响

研究了304不锈钢脉冲Nd:YAG激光TIG电弧复合热源焊接工艺参数对焊缝成形的影响.结果表明,脉冲Nd:YAG激光/TIG电弧复合焊焊缝横截面面积大于单一激光焊焊缝横截面面积与单一TIG焊焊缝横截面面积之和,具有协同效应;激光功率增大时,复合焊焊缝熔深和熔宽均增大,复合焊焊缝横截面面积增大,复合热源热效率也增大;离焦...     

其它焊接方法

高压钨极氩弧自动焊接，超薄板的MIG／MAG焊——CMT冷金属过渡技术,Nd：YAG激光＋脉冲MAG电弧复合热源焊接工艺参数对焊缝表面成形的影响,CO2激光-TIG复合热源脉冲协调焊接特性[英],[编者按]     

超声模式对GMAW短路过渡行为与焊缝成形的影响

文中研究了连续输出的超声与脉冲输出的超声对GMAW短路过渡行为与焊缝成形的影响.结果表明,焊接过程中引入连续超声与脉冲超声均能改善GMAW短路过渡行为与焊缝成形.两种模式对熔滴过渡行为的影响基本一致;在焊缝成形方面,连续超声对于焊缝熔深的影响更为显著.具体结果为普通GMAW短路过渡周期约为86.5 ms;连续超声辅助GMAW短路过渡周期约为79 ms;脉冲超声辅助GMAW短路过渡周期约为76.5 ms.普通GMAW的熔宽为5.06 mm、熔深为0.361 mm,焊缝余高为1.253 mm. 与普通GMAW相比,连续超声辅助GMAW焊缝熔宽减小了0.4 mm,焊缝熔深增加了100%;脉冲超声辅助GMAW焊缝熔宽减小了0.19 mm,焊缝熔深增加了67.6%.     

激光-GMAW复合焊接电弧热源形式对焊接过程参数及焊缝形态的影响

激光-脉冲GMAW复合焊接和激光-连续GMAW复合焊接两种热源形式在复合焊接中使用范围广,应用前景好.系统研究这两种热源形式和脉冲GMAW焊接以及连续GMAW焊接在焊接过程中的电参数变化特征及焊缝的形状尺寸.结果表明,激光-脉冲GMAW复合焊接中电参数平稳,焊接过程稳定,可有效地促进熔滴过渡,并且获得的焊缝尺寸较理想,熔深大、余高小,但激光功率3000W的复合焊接短路时电参数波动性增大.     

脉冲激光驱动的GMAW短路过渡行为控制

试验研究了单侧脉冲激光照射熔滴控制短路过渡的行为.高能量密度的瞬时脉冲激光作用在熔滴上,产生的局部强烈的蒸发反力驱动熔滴受迫短路,形成液桥,完成收缩、破断,促进熔滴脱离焊丝.在无电弧条件下观察单侧脉冲激光驱动熔滴过渡的基础上,进一步分析了小电流下单侧脉冲激光驱动短路过渡的效果.结果表明,在焊接过程中施加一定能量密度和频率的脉冲激光对短路过渡行为有明显的改善作用,并能通过脉冲激光功率控制熔滴的尺寸,调节脉冲激光频率控制熔滴过渡频率,实现一脉一滴的过渡形式,提高焊接过程的稳定性.     

基于激光喷丸的板料成形试验研究

利用不同能量的Nd∶Glass激光对不同厚度的LY12CZ航空铝合金进行了激光喷丸成形。激光脉冲参数为波长1.06μm,脉冲为23ns,光斑直径为7mm。试样尺寸为100mm×25mm。激光喷丸沿宽度方向进行,相邻光斑的距离为4mm。试样的表面涂有黑漆,流动的水帘作为约束层。结果表明,试样经多条激光喷丸后,试样变成了单曲率的圆筒形,试件表面都存在有益的残余压应力,曲率半径随激光脉冲能量加大而减小,随板料厚度的减小而加大,随喷丸条带间距的加大而加大。     

铝合金激光-MIG电弧复合焊接工艺

以5A06铝合金为研究对象,通过焊缝成形、焊接过程熔滴过渡稳定性、焊缝组织、接头性能等方面重点考察激光-短路MIG电弧复合、激光-CMT电弧复合、激光-脉冲MIG电弧复合焊接工艺特性。结果表明,采用激光-短路MIG电弧复合焊接方法获得的焊缝成形较差,不符合要求;采用激光-CMT电弧复合及激光-脉冲MIG电弧复合焊接方法容易获得连续、稳定的焊缝成形,焊接过程稳定,焊接接头的焊缝中部、熔合区及热影响区微观组织、焊接试件拉伸力学性能基本相同,抗拉强度、屈服强度和断后伸长率分别达到母材的90%及50%以上。     

铝合金激光-MIG电弧复合焊接工艺北大核心

以5A06铝合金为研究对象,通过焊缝成形、焊接过程熔滴过渡稳定性、焊缝组织、接头性能等方面重点考察激光-短路MIG电弧复合、激光-CMT电弧复合、激光-脉冲MIG电弧复合焊接工艺特性。结果表明,采用激光-短路MIG电弧复合焊接方法获得的焊缝成形较差,不符合要求;采用激光-CMT电弧复合及激光-脉冲MIG电弧复合焊接方法容易获得连续、稳定的焊缝成形,焊接过程稳定,焊接接头的焊缝中部、熔合区及热影响区微观组织、焊接试件拉伸力学性能基本相同,抗拉强度、屈服强度和断后伸长率分别达到母材的90%及50%以上。     

激光-GMAW复合焊接电弧热源形式对焊接过程参数及焊缝形状的影响

激光-脉冲GMAW复合焊接和激光-连续GMAW复合焊接两种热源形式在复合焊接中使用范围广,应用前景好。系统研究这两种热源形式和脉冲GMAW焊接以及连续GMAW焊接在焊接过程中的电参数变化特征及焊缝的形状尺寸。结果表明,激光-脉冲GMAW复合焊接中电参数平稳,焊接过程稳定,可有效地促进熔滴过渡,并且获得的焊缝尺寸较理想,熔深大、余高小,但激光功率3 000 W的复合焊接短路时电参数波动性增大。