小功率脉冲激光扫描-TIG复合焊接等离子体和熔池动态行为
发布时间：2021-04-23 11:51
激光-电弧复合焊接技术同单独的激光焊接或电弧焊接相比,具有能量利用率高、焊接熔深大、焊接过程稳定、装配精度要求低等优点。但传统激光-TIG复合焊接过程中,激光相对电弧是不动的,而激光扫描-TIG复合焊接相关的研究较少。为此,本文提出小功率激光扫描-TIG复合焊接的方法,建立了小功率激光扫描-TIG复合焊接的试验系统,研究了焊接参数对焊接过程及焊接质量的影响。在此基础上,通过高速相机对电弧和熔池的观察,重点分析了激光-电弧间的耦合作用机制及激光扫描-TIG复合焊接过程中激光对熔池震荡及搅拌的作用机理。在TIG焊接过程中,激光的引入能稳定电弧,尤其是电弧起弧稳定后引入激光,可以使激光扫描-TIG复合焊接过程变得很稳定,同时也能得到比较好的表面成形。基于三因素四水平正交实验的方法,找到了激光-电弧相互作用最强烈时,激光-电弧间的相对位置,即弧长1mm,热源间距1.5mm,焊枪倾角为45?,并在此基础上,分别研究了激光离焦量和激光功率对焊缝熔深的影响。通过对正交实验及激光功率实验结果进行分析,得到激光-电弧间如下的相互作用机制:激光作用下,电弧将优先通过激光等离子体形成导电通道,当热源间距较小...
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 激光-TIG复合热源焊接技术
1.2.2 激光-电弧复合热源作用机理
1.2.3 焊接过程熔池搅拌技术研究现状
1.3 本文主要研究内容
第二章 实验材料、设备及方法
2.1 实验材料
2.2 实验设备
2.3 实验方法
2.3.1 激光扫描-TIG复合焊接技术工艺参数的优化
2.3.2 焊接接头力学性能的分析
2.3.3 焊接过程电弧和熔池动态行为的分析
2.4 本章小结
第三章 小功率脉冲激光-TIG复合焊接工艺研究
3.1 奥氏体不锈钢板表面堆焊实验
3.1.1 激光扫描-TIG复合焊接技术工艺参数的优化
3.1.2 激光-电弧相对位置对焊接熔深的影响
3.1.3 激光离焦量对焊缝熔深的影响
3.1.4 激光功率对焊缝熔深的影响
3.2 奥氏体不锈钢板对接实验
3.2.1 激光扫描-TIG复合焊接技术实现2mm不锈钢板的对接
3.2.2 焊接接头力学性能的分析
3.3 本章小结
第四章 激光-电弧复合热源相互作用机理
4.1 引言
4.2 激光-电弧相对位置对耦合效应影响
4.2.1 激光-电弧相对位置正交实验结果分析
4.2.2 不同位置参数下的等离子体形态特征及耦合效应分析
4.3 激光功率对耦合效应的影响
4.4 激光-电弧耦合的机理分析
4.5 本章小结
第五章 激光扫描-TIG复合焊接过程电弧和熔池动态行为研究
5.1 引言
5.2 激光扫描-TIG复合焊接过程电弧动态行为分析
5.2.1 激光不同扫描模式与TIG复合焊接
5.2.2 激光不同扫描模式与TIG复合焊接电弧动态变化规律
5.3 激光扫描-TIG复合焊接过程熔池动态行为分析
5.3.1 激光入射熔池的形态分析
5.3.2 激光在熔池内扫描的轨迹分析
5.3.3 激光不同扫描模式下熔池形状的分析
5.3.4 激光扫描-TIG复合焊接熔池震荡及搅拌行为分析
5.4 本章小结
第六章 结论
参考文献
致谢
攻读学位期间的学术成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]5mm厚304不锈钢激光-电弧复合焊接接头组织性能研究[J]. 高雯雯,陈永城,张宇鹏,易耀勇. 应用激光. 2017(06)
[2]轻量化多材料汽车车身连接技术进展[J]. 李永兵,马运五,楼铭,雷海洋,林忠钦. 机械工程学报. 2016(24)
[3]激光扫描焊接工艺对铝合金焊接气孔率的影响[J]. 周立涛,王旭友,王威,王诗洋. 焊接学报. 2014(10)
[4]激光复合焊接技术综述[J]. 姚燕生,王园园,李修宇. 热加工工艺. 2014(09)
[5]脉冲GTAW熔池行为和焊缝成形的三维数值模拟[J]. 高如超,饶政华,李芸霄,廖胜明. 中南大学学报(自然科学版). 2013(11)
[6]脉冲激光焊接对超薄Hastelloy C-276焊缝成形的影响[J]. 马广义,吴东江,王占宏,郭玉泉,郭东明. 中国激光. 2011(06)
[7]激光扫描焊接的研究现状与应用前景[J]. 杨永强,王迪,杨斌,韩善果. 机电工程技术. 2010(09)
[8]低功率YAG激光-熔化极气体弧焊复合焊接电弧等离子体行为研究[J]. 刘黎明,黄瑞生,曹运明. 中国激光. 2009(12)
[9]激光-电弧复合焊接的坡口间隙桥接能力[J]. 高明,曾晓雁,严军,胡乾午. 中国机械工程. 2008(20)
[10]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[J]. 单闯,宋刚,刘黎明. 焊接学报. 2008(06)
博士论文
[1]低功率YAG激光+TIG复合热源焊接技术研究[D]. 郝新锋.大连理工大学 2010
[2]超声—TIG电弧复合焊接方法及电弧行为研究[D]. 孙清洁.哈尔滨工业大学 2010
硕士论文
[1]铝合金激光-TIG复合焊接工艺及接头性能研究[D]. 刘晓红.大连理工大学 2017
[2]超声-TIG复合焊枪优化设计及铝合金焊接试验研究[D]. 张玉岐.哈尔滨工业大学 2015
[3]激光-MAG复合摆动焊的焊接特性研究[D]. 陈新亚.哈尔滨工业大学 2014
[4]不锈钢纯Ar保护激光扫描-CMT复合焊接研究[D]. 王小朋.机械科学研究总院 2012
[5]铝合金激光焊接工艺研究[D]. 张大文.长春理工大学 2012
[6]铝合金超声-TIG焊接工艺及超声作用效果研究[D]. 王帅.哈尔滨工业大学 2010
[7]激光—电弧复合焊接不锈钢的研究[D]. 吕高尚.大连交通大学 2004
本文编号：3155278
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 激光-TIG复合热源焊接技术
1.2.2 激光-电弧复合热源作用机理
1.2.3 焊接过程熔池搅拌技术研究现状
1.3 本文主要研究内容
第二章 实验材料、设备及方法
2.1 实验材料
2.2 实验设备
2.3 实验方法
2.3.1 激光扫描-TIG复合焊接技术工艺参数的优化
2.3.2 焊接接头力学性能的分析
2.3.3 焊接过程电弧和熔池动态行为的分析
2.4 本章小结
第三章 小功率脉冲激光-TIG复合焊接工艺研究
3.1 奥氏体不锈钢板表面堆焊实验
3.1.1 激光扫描-TIG复合焊接技术工艺参数的优化
3.1.2 激光-电弧相对位置对焊接熔深的影响
3.1.3 激光离焦量对焊缝熔深的影响
3.1.4 激光功率对焊缝熔深的影响
3.2 奥氏体不锈钢板对接实验
3.2.1 激光扫描-TIG复合焊接技术实现2mm不锈钢板的对接
3.2.2 焊接接头力学性能的分析
3.3 本章小结
第四章 激光-电弧复合热源相互作用机理
4.1 引言
4.2 激光-电弧相对位置对耦合效应影响
4.2.1 激光-电弧相对位置正交实验结果分析
4.2.2 不同位置参数下的等离子体形态特征及耦合效应分析
4.3 激光功率对耦合效应的影响
4.4 激光-电弧耦合的机理分析
4.5 本章小结
第五章 激光扫描-TIG复合焊接过程电弧和熔池动态行为研究
5.1 引言
5.2 激光扫描-TIG复合焊接过程电弧动态行为分析
5.2.1 激光不同扫描模式与TIG复合焊接
5.2.2 激光不同扫描模式与TIG复合焊接电弧动态变化规律
5.3 激光扫描-TIG复合焊接过程熔池动态行为分析
5.3.1 激光入射熔池的形态分析
5.3.2 激光在熔池内扫描的轨迹分析
5.3.3 激光不同扫描模式下熔池形状的分析
5.3.4 激光扫描-TIG复合焊接熔池震荡及搅拌行为分析
5.4 本章小结
第六章 结论
参考文献
致谢
攻读学位期间的学术成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]5mm厚304不锈钢激光-电弧复合焊接接头组织性能研究[J]. 高雯雯,陈永城,张宇鹏,易耀勇. 应用激光. 2017(06)
[2]轻量化多材料汽车车身连接技术进展[J]. 李永兵,马运五,楼铭,雷海洋,林忠钦. 机械工程学报. 2016(24)
[3]激光扫描焊接工艺对铝合金焊接气孔率的影响[J]. 周立涛,王旭友,王威,王诗洋. 焊接学报. 2014(10)
[4]激光复合焊接技术综述[J]. 姚燕生,王园园,李修宇. 热加工工艺. 2014(09)
[5]脉冲GTAW熔池行为和焊缝成形的三维数值模拟[J]. 高如超,饶政华,李芸霄,廖胜明. 中南大学学报(自然科学版). 2013(11)
[6]脉冲激光焊接对超薄Hastelloy C-276焊缝成形的影响[J]. 马广义,吴东江,王占宏,郭玉泉,郭东明. 中国激光. 2011(06)
[7]激光扫描焊接的研究现状与应用前景[J]. 杨永强,王迪,杨斌,韩善果. 机电工程技术. 2010(09)
[8]低功率YAG激光-熔化极气体弧焊复合焊接电弧等离子体行为研究[J]. 刘黎明,黄瑞生,曹运明. 中国激光. 2009(12)
[9]激光-电弧复合焊接的坡口间隙桥接能力[J]. 高明,曾晓雁,严军,胡乾午. 中国机械工程. 2008(20)
[10]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[J]. 单闯,宋刚,刘黎明. 焊接学报. 2008(06)
博士论文
[1]低功率YAG激光+TIG复合热源焊接技术研究[D]. 郝新锋.大连理工大学 2010
[2]超声—TIG电弧复合焊接方法及电弧行为研究[D]. 孙清洁.哈尔滨工业大学 2010
硕士论文
[1]铝合金激光-TIG复合焊接工艺及接头性能研究[D]. 刘晓红.大连理工大学 2017
[2]超声-TIG复合焊枪优化设计及铝合金焊接试验研究[D]. 张玉岐.哈尔滨工业大学 2015
[3]激光-MAG复合摆动焊的焊接特性研究[D]. 陈新亚.哈尔滨工业大学 2014
[4]不锈钢纯Ar保护激光扫描-CMT复合焊接研究[D]. 王小朋.机械科学研究总院 2012
[5]铝合金激光焊接工艺研究[D]. 张大文.长春理工大学 2012
[6]铝合金超声-TIG焊接工艺及超声作用效果研究[D]. 王帅.哈尔滨工业大学 2010
[7]激光—电弧复合焊接不锈钢的研究[D]. 吕高尚.大连交通大学 2004
本文编号：3155278
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