激光焊接瞬态小孔与运动熔池行为模拟

提出了一种三维瞬态小孔与瞬态熔池相结合的激光小孔焊接耦合数学模型.该模型综合考虑了多重反射菲尼尔吸收、小孔界面上的间断边界条件、金属蒸气/等离子体的辐射传热、Marangoni力、固-液相间的摩擦力、浮力、粘性力、蒸发潜热、熔化/凝固潜热,以及热传导、对流、辐射等多种因素对激光小孔焊接过程的耦合作用.采用水平集方法和快速扫描方法对小孔演化方程进行求解,得到了三维瞬态小孔形貌;并采用SOLA方法求解了瞬态熔池的三维传热和流动过程.结果表明,该模型能够较好地模拟激光小孔焊接中瞬态小孔和熔池的动态演化行为.     

激光焊接过程多传感器在线检测系统的设计

为了提高激光焊接质量实时检测的可靠性,采用虚拟仪器平台LabVIEW搭建了多通道信号采集和分析系统,同时检测激光焊接过程中与焊接质量密切相关的可听声(20Hz~20kHz)、等离子体蓝紫光(400nm~500nm)、红外辐射(1200nm~1600nm)等3路信号。采用数字信号处理手段分析了3路检测信号的相关性,发现两路光信号变化完全同步,而声信号在时间上滞后于两路光信号,滞后时间等于声音传播所需要的时间,验证了所采集3路信号的有效性;并通过实例证明了采用多传感器检测在可靠性方面的优势。实验结果表明,采用多传感器检测与进一步的信息融合是实现激光焊接过程实时监测的发展方向。     

激光切割前沿辐射与切割质量关系的初探

介绍了一种以切割前沿辐射信号为检测参量的激光切割实时监测系统,利用此监测系统时采集了氧气辅助激光切割时的前沿辐射信号,并对切割质量与前沿辐射信号的关系进行了初步研究,研究表明不同切割质量时的信号特征明显不同,信号的振幅谱在低频区的主频与切割辉纹出现质量时的信号特征明显不同,信号的振幅谱在低频区的主频与切割辉纹出现的频率有良好的对应关系,还对没切割质量下特征信号产生的机理进行了分析。     

镀镍电池壳脉冲YAG激光缝焊工艺

研究了低功率脉冲YAG激光对电池壳封焊的应用.封焊接头由缝焊形成,焊接过程中熔入到焊缝中的镀镍可导致焊接裂纹产生,为此脉冲YAG激光焊接工艺必须保证焊缝有足够的致密性、良好的焊缝成形和表面光洁度,以及裂纹的防止.脉冲激光焊接主要工艺参数有脉冲重复率、脉冲宽度、脉冲放电电压、激光光斑的离焦量、焊接速度,这些参数的合理匹配,可获得理想的激光平均功率、激光功率密度和激光峰值功率.本研究表明采用正离焦焊接时,当激光功率密度达到一临界值时,焊缝可有效地避免裂纹的形成,激光平均功率达到一定值时可保证工件熔透,并有适当的熔宽,但激光功率密度过大将导致焊缝出现切割效应,而激光平均功率过大则引起焊缝表面严重下凹而使焊缝成形恶劣.脉冲重复率和焊接速度的合理匹配是焊缝致密性和表面质量保证是主要因素.(PE3)     

使用可调谐LD激光作探针测量泛频HF化学激光器小信号增益

发展了一种使用可调谐ＬＤ激光为探针直接测量ＨＦ激光器小信号增益的方法。以计算机程控步进电机驱动ＬＤ激光器波长扫描,测量进入ＨＦ激光反应室和从反应室出射的探针光功率,并依此计算ＨＦ激光器小信号增益系数。实测ＨＦ激光器小信号增益系数最大值约５×１０－ ３ｃｍ －１ ,增益－ 波长半宽度约１－５ｎｍ ,增益时间半宽度０－５ｓ。对测量方法结果进行了讨论。     

基于粒子群算法的数控凸轮轴磨削指令优化

在凸轮轴的磨削加工过程中,伺服轴过大的速度、加速度等因素将会影响磨削加工精度。通过使用粒子群优化算法来优化联动轴的指令,同时保持空间联动关系不变,以及降低最大加速度等不利因素,可提高加工精度。优化试验结果表明,基于粒子群优化算法的优化速度很快,其结果也令人满意。     

激光穿透焊温度场及流动场的数值模拟

建立了复合热源作用下的激光穿透焊接熔池流动三维计算模型,热源由作用在激光表面的高斯热源以及沿激光入射方向的柱状热源组成,分别考虑了等离子体和小孔吸收机制。通过添加源项的办法解决了过渡区相变问题,从而将固态区和液态区组合一起求解,简化了固液边界条件的处理难度。通过TC1钛合金激光焊接试验验证了模型的正确性,计算所得的熔池截面与试验结果吻合良好。结果表明,Marangoni对流是形成激光穿透焊“沙漏”状熔池形貌的主要原因。     

CO2激光拼焊熔透性实时监测

在利用统计分析工具对激光拼焊等离子体的可听声（Audible Sound）、UV（Ultraviolet Emission）,熔池（Emission）的RMS均值进行统计分析的基础上,进一步对特征信号进行时域和频域分析。在此基础上提取的曲线能够很好地反映激光拼焊过程的状态变化。研究了焊接工艺参数和熔透状态发生改变时3路信号的变化规律,发现当改变激光功率时,紫外信号和声信号的变化规律最能反映熔透状态的改变;改变焊接速度时,紫外信号和红外信号的变化规律最能反映熔透状态的改变。