低真空激光焊接特性及热物理过程的试验研究与数值模拟

发布时间：2024-01-27 01:39

　　随着激光技术和光学器件的发展,可用于焊接的激光功率越来越高,这使激光焊接的单道熔透能力得到明显提升,在大厚度构件的加工制造中展现出明显优势。然而在通过增加功率的方法获得更大的激光焊接熔深时,常常会产生飞溅、咬边、气孔和背部焊瘤等缺陷,导致焊接工艺窗口狭窄,难以获得满意的焊缝成形。如何在增加激光焊接熔深的情况下而不牺牲焊接质量是推进高功率激光焊接应用需要解决的首要难题。低真空或减压激光焊接技术是目前最有效提高激光焊接熔深并同时增加激光焊接质量的方法。本文针对我国在航空航天、武器装备等重要领域对优质高效的高功率激光焊接技术的迫切需求,开展关于低真空激光焊接特性及其相关热物理过程机制问题的研究。首先,研究了低真空激光焊接的焊缝成形特性,具体包括:环境压力对焊缝成形和气孔缺陷的影响规律、大气环境和低真空环境下10 mm厚高强钢全熔透焊接的工艺窗口对比和20 mm厚高强钢低真空激光单道全熔透焊接。研究发现:环境压力对于激光焊接成形具有显著影响,在低真空环境下可以获得大气环境压力下大约两倍的熔深。存在大约为1 k Pa的临界环境压力,低于该临界值激光焊接焊缝成形几乎不再受环境压力降低的影响。三维X...

【文章页数】：150 页

【学位级别】：博士

图1-1真空激光焊接技术的主要研究机构Fig.1-1Researchinstitutionsoflaserweldingundervacuum实现真空环境下激光焊接的方式主要有两种

图1-2真空激光焊接设备原型机[46,55,56]

图1-3商业化真空激光焊接系统[57,58]

图1-4不同焊接速度下环境压力对激光304不锈钢焊接熔深的影响[59]

本文编号：3886067