光纤激光柔性焊接装备研发及TA15钛合金焊接工艺研究

发布时间：2017-10-14 18:13

  本文关键词：光纤激光柔性焊接装备研发及TA15钛合金焊接工艺研究

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【摘要】：航天工业是国防科技的重要组成部分,随着其地位的提高,已成为我国综合国力强盛的显著标志。在航天工业产品的加工过程中,焊接技术的可靠性使其成为航天工业的主要应用工艺之一。以激光焊接为代表的新型焊接技术正以其极其优越的性能被广泛的用于航天工业。基于光纤激光器技术与机器人系统集成技术设计的柔性焊接装备,其工作方式简单、效率高、工艺可靠的优异性能,被广泛应用于航天工业。本文设计了一种新型光纤激光柔性焊接装备,并使用该装备对TA15钛合金的焊接工艺展开深入研究,主要工作内容如下:(1)系统分析了TA15钛合金的焊接特性,总结对比了电子束焊接与激光焊接两种不同焊接方法的优缺点,论证了激光深熔焊接TA15钛合金的可行性及优异性,并对焊接工艺过程中的关键事项进行介绍。(2)针对新型光纤激光柔性焊接装备的用途及硬件单元的兼容性问题,进行硬件单元选型及技术方案优化设计,确定装备硬件设备:光纤激光器、焊接头、除尘风机、气路单元、6轴机器人及其它辅助单元;硬件组装完成后,对光纤的走线、操作过程的可视化、激光辐射的预防等细节进行了一系列的改进;在室内屋顶安装钨丝探照灯,便于操作人员使用示教器编程;编写装备操作手册、设备维护手册、故障报警解决方案等资料,并对操作人员进行安全培训。(3)基于电气行业的国家标准及航天工业标准,设计了装备电气系统的集成方案,并使用库卡WorkVisual软件定义了DI/DO点信号,讲解了人机界面的功能及机器人编程的注意事项。(4)采用正交试验的实验方法,深入研究焊接速度及焊接功率对焊接接头质量的影响,优化设计出两组可用于批量生产的焊接工艺参数。
【关键词】：光纤激光 柔性焊接装备 激光深熔焊 TA15钛合金 焊接工艺
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V261.34
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 研究背景及项目来源10-11
• 1.2 钛合金在航天工业的研究现状11-12
• 1.2.1 钛合金焊接方式11-12
• 1.2.2 TA15钛合金的性能12
• 1.3 激光焊接技术在航天工业的研究现状12-13
• 1.4 柔性焊接装备在航天工业的研究现状13-14
• 1.5 本文研究的主要内容14-16
• 第二章 激光焊接的理论依据16-24
• 2.1 激光与金属之间的作用16-17
• 2.1.1 激光在金属上的作用机理16
• 2.1.2 激光对金属的反射及吸收16-17
• 2.2 激光焊接原理及分类17-19
• 2.3 激光深熔焊的特性分析19-23
• 2.4 本章小结23-24
• 第三章 光纤激光柔性焊接装备硬件研发24-38
• 3.1 概述24
• 3.2 八轴联动机械运动单元24-29
• 3.2.1 工业用六轴联动机器人24-26
• 3.2.2 外部附加轴26-27
• 3.2.3 机器人控制柜27-28
• 3.2.4 示教器28-29
• 3.3 TruDisk5001光纤激光器29-31
• 3.4 辅助单元31-35
• 3.4.1 焊接头31-32
• 3.4.2 防撞预警32-33
• 3.4.3 气路单元33-34
• 3.4.4 冷却单元34-35
• 3.5 安全防护35-36
• 3.6 本章小结36-38
• 第四章 光纤激光柔性焊接装备系统集成38-46
• 4.1 概述38
• 4.2 柔性焊接系统集成方案38-39
• 4.3 电气程序设计39-44
• 4.3.1 机器人控制及编程39-40
• 4.3.2 激光器控制40-43
• 4.3.3 气路控制43
• 4.3.4 HMI人机界面43-44
• 4.4 本章小结44-46
• 第五章 TA15钛合金激光焊接试验研究46-58
• 5.1 概述46
• 5.2 试验方案46-50
• 5.2.1 试验材料46-47
• 5.2.2 试验准备47-48
• 5.2.3 焊接参数48-49
• 5.2.4 试验参数表49-50
• 5.3 试验评定标准50-52
• 5.4 焊接工艺分析及优化52-56
• 5.4.1 保护气体及其流量对焊缝外观的影响52-54
• 5.4.2 焊接功率对焊缝的影响54-55
• 5.4.3 焊接速度对焊缝气孔的影响55-56
• 5.4.4 焊接工艺优化56
• 5.5 本章小结56-58
• 第六章 总结与展望58-60
• 6.1 本文总结58-59
• 6.2 未来展望59-60
• 参考文献60-64
• 致谢64-65
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文65

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本文编号：1032450