激光液态填充焊的填材熔化与过渡稳定性

针对激光填丝焊过程中焊丝对入射激光能量的反射、匙孔不稳定等问题,提出了激光液态填充焊方法,采用电弧提前预熔焊丝,让填材以液态方式流入熔池中.分析了激光液态填充焊的熔化、过渡模式,以及工艺参数对过渡模式的影响规律.结果表明,在电弧热作用下焊丝有液桥过渡和滴状过渡两种模式,焊接电流较小时,焊丝的上部熔化,下部依然保持固态,形成稳定的液桥过渡;焊接电流较大时,焊丝端部全部熔化易回缩成球为滴状过渡,过渡稳定性变差.为改善滴状过渡的稳定性,可依靠间隙的毛细作用稳定流入熔池中.激光液态填充焊可降低对匙孔的冲击,提高匙孔的稳定性.     

Critical power of keyhole formation in CW Nd：YAG laser deep penetration welding

The energy model was founded to calculate the critical power of keyhole formation by using the limit principle in CW （ continuous wave ） Nd： YAG laser deep penetration welding process. The model was validated by experiments. The results show that ＇.there are two errors between the calculated critical power of keyhole formation and that of experiments ： one is that the calculated results is less than those of experiments, which is caused by not considering the energy loss by heat conduction in the model of keyhole formation. The other is that there is 0. 9 mm error between the axis of the calculated curve of critical power with location of laser focus and that of experimental curve, which is induced by the excursion of laser focus in laser deep penetration welding. At last, the two errors were revised according to the analyses of the errors.     

焊接过程低成本自动化的选择与思考

一、背景焊接在金属结构制造特别是在造船行业中是一种很重要的加工工艺，焊接过程的质量和效率直接影响产品的成本，近十多年来由于大力推广ＣＯ２气体保护焊和扩大应用埋弧焊，我国焊接生产的机械化自动化水平有较明显的提高，但从总体上看手工焊仍占相当大的比重。表１中列出最近几年我国焊接材料生产的统计数据，焊接材料的总产量已经达到８０万吨，可是焊接的机械化自动化率还徘徊在２０％左右，即使考虑一些大厂从国外进口焊丝，自动化率也达不到日本１９７３年的水平。应该看到，在这２０％的机械化自动化率中手工操作的半自动焊占的…     

铝合金液态填充焊的工艺特性分析

采用高速摄像和工艺试验相结合的方法分析了液态填充焊的影响因素,进行了焊接接头质量分析.结果表明,激光液态填充焊有两种填充模式:焊丝半熔态、焊丝全熔态.焊接电流较小时,焊丝为半熔态,液态填材顺焊丝流向熔池;焊接电流较大时,焊丝为全熔态,依靠间隙的毛细作用,能稳定的流入熔池中.随着焊接速度的提高匙孔距熔池边缘的距离变小.为了使液态填材稳定的过渡到熔池中,光丝间距应控制在-0.5~2.0 mm范围内.经过接头质量分析发现:与激光填丝焊相比,液态填充焊接焊缝中的气孔率明显降低.     

基于纯氩保护气体的304不锈钢激光-CMT电弧复合热源焊接试验研究

利用高速摄像分别采集了纯Ar保护气氛下激光与CMT电弧复合前后的CMT电弧形貌。研究了在采用纯Ar保护气体焊接304不锈钢时的激光-CMT电弧复合热源焊接过程稳定性、焊缝成形、焊接效率、焊接接头的力学性能及组织特点,并将试验结果与304不锈钢TIG填丝焊进行对比。分析结果表明,纯Ar保护的激光-CMT复合热源焊接接头的综合力学性能与TIG填丝焊接头的综合力学性能具有相当的水平,但焊接效率可以提高5倍,因此在不锈钢、镍基合金等高性能金属材料的焊接中,用纯Ar保护的激光-CMT电弧复合热源焊接取代TIG填丝焊具有可行性。     

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.     

焊接参数对铝合金激光——MIG电弧复合焊缝熔深的影响

以5A06(LF6)铝合金为研究对象,研究了铝合金激光-MIG电弧复合焊(HYBRID焊)时焊接参数的变化对焊缝熔深的影响规律,并将焊接参数的变化对激光-MIG电弧复合焊、MIG电弧焊、激光焊的焊缝熔深的影响进行了综合比较分析.结果表明,若以等效于激光焊熔深的MIG电弧功率为分界线,可以把MIG电弧的功率分成高、低能量两个区,当激光与低能量电弧区的电弧复合时,激光对焊缝的熔深起主导作用,HYBRID焊的熔深大于该区的MIG电弧焊;当激光与高能量电弧区的电弧复合时,电弧对焊缝的熔深起主导作用,HYBRID焊缝主要体现为MIG焊缝的特点,加入激光的优势主要体现在增加焊接速度方面,即高速焊时也可获得良好的焊缝成形.     

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

根据激光 脉冲GMAW电弧复合热源焊焊缝横断面的形状特点,从宏观的传热过程出发,提出了4类新颖的、适用的组合式体积热源的作用模式.将电弧热、熔滴热焓和激光热能分别描述为双椭圆分布,双椭球体分布和峰值热流递增-曲面旋转体分布.将适用的组合式体积热源作用模式应用于复合焊的温度场数值分析,计算出了不同工艺条件下的复合焊焊缝形状尺寸,与实测结果进行了对比,两者吻合情况良好.所建立的4类组合式体积热源充分考虑了复合焊的工艺特点,对焊缝形状尺寸的数值模拟精度较高,能定量体现温度场的变化规律.     

我国制造业焊接生产现状与发展战略研究

本文为中国工程院咨询项目。文中介绍了我国自改革开放以来制造业中焊接生产的主要成就及焊接在国民经济建设中的重要地位;全面分析了我国焊接材料、电焊机、焊接机器人、焊接专用机和变位机的生产与应用情况和存在的问题;统计了焊接结构的用钢量及主要用钢行业;分析了企业中焊接技术人员和焊工的现状及我国在专业教育与培训中的问题。为了使我国从焊接大国向世界焊接强国迈进,提出需要采取的发展战略和措施的建议。由于篇幅所限,本文为配合第九届北京·埃森焊接与切割展览会专辑,节选了“我国焊接培训现状与发展趋势”部分,以飨读者。     

6kW大功率光纤激光器切割6mm不锈钢工艺

采用6kW光纤激光器切割6mm不锈钢,分析了不同的激光切割工艺参数,如激光功率、切割速度、切割气体种类及压力、焦点位置以及激光倾斜角度对切割质量的影响。以切缝背部的挂渣情况作为评判切缝质量的标准,结果表明:增大切割气体压力可以降低底部挂渣以及粗糙度,但是压力达到一定程度后,挂渣和粗糙度没有明显变化;在切割厚板时,焦点位置位于工件的下部并且越靠近底表面,效果越好;光束入射倾角超过25°,切割质量变差,甚至切不透。通过大量的切割工艺试验得到在切割气体为N2,激光功率为3.3kW,切割速度为2.0m/min,离焦量为-4mm,气体压力为1.7MPa,喷嘴到工件表面距离为1.0mm时,切割质量最佳。