高功率光纤激光深熔焊接小孔特性行为实验研究

发布时间：2024-12-25 23:28

　　高功率光纤激光以其功率高、光束质量好、运行成本低和加工柔韧性高等综合优势,吸引了全球焊接领域中众多学者的广泛关注。近年来,研究发现高功率光纤激光焊接中极易产生熔深波动、飞溅、驼峰等焊接缺陷,这些焊接缺陷与深熔小孔的特性行为密切相关。为了全面认识高功率光纤激光深熔焊接小孔的特性行为,揭示上述缺陷的形成过程,本文对小孔形貌的波动特征及影响因素、小孔口的波动特征、光束与小孔壁的相互作用过程及孔内激光能量耦合方式等方面对其进行了研究。焊接过程中小孔的形貌是瞬态变化的,激光的功率密度和作用时间(焊接特征时间)均对小孔的形态有着显著影响。孔内羽辉亮度明显强于孔外羽辉。小孔前壁上的白色发光体亮度明显高于小孔后壁上的白色发光体;小孔前壁气液界面并非平滑的直线,在前壁上白色发光体的下方存在一定凹陷;该凹陷和白色发光体存在同时沿小孔向下的周期性运动趋势。小孔前壁的微小波动与小孔的动态行为间存在紧密联系。低焊速时,小孔口喷发飞溅沿焊接方向;高焊速时,小孔口喷发飞溅沿焊接负方向。焊接中激光束直接作用于小孔前壁,前壁上的白色发光体实际为光斑中心作用区的强蒸发蒸气发光,以0.3～0.8 ms的周期沿光束方向向下作周...

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 深熔小孔的特性行为与焊接缺陷的关系
        1.2.2 激光深熔焊接小孔形貌的探测
        1.2.3 激光束与孔壁的相互作用规律
    1.3 研究内容
第2章 实验条件与方法
    2.1 实验材料
    2.2 实验设备
        2.2.1 光纤激光焊接系统
        2.2.2 实验观测设备
    2.3 实验方法与步骤
第3章 高功率光纤激光深熔焊接小孔的特性行为
    3.1 工艺参数对小孔特性行为的影响规律
        3.1.1 典型的深熔小孔形貌
        3.1.2 激光功率对小孔特性行为的影响规律
        3.1.3 焊接速度对小孔特性行为的影响规律
        3.1.4 穿透焊模式下小孔的特性行为
    3.2 不同光束参数下小孔的特性行为
        3.2.1 焦距对小孔形貌的影响
        3.2.2 离焦量对小孔形貌的影响
        3.2.3 单模激光焊接时的小孔特性行为
    3.3 高功率光纤激光深熔焊接小孔口的动态特性行为
        3.3.1 小孔口的典型形貌
        3.3.2 激光功率对小孔口形貌的影响规律
        3.3.3 焊接速度对小孔口形貌的影响规律
        3.3.4 不同焦距对孔口形貌的影响规律
        3.3.5 离焦量对孔口形貌的影响规律
        3.3.6 单模激光焊接对孔口形貌的影响
    3.4 本章小结
第4章 高功率光纤激光深熔焊接小孔的波动机理
    4.1 原位光学观察激光束与孔壁的相互作用过程
        4.1.1 激光束与孔壁相互作用观测
        4.1.2 焊接速度对激光致前壁金属蒸气周期的影响规律
        4.1.3 激光功率对前壁激光致金属蒸气周期及光斑运动速度的影响
    4.2 理论分析
        4.2.1 激光束与小孔壁相互作用规律
        4.2.2 深熔小孔的动态行为分析
    4.3 小孔口驼峰与飞溅形成规律分析
        4.3.1 深熔小孔波动与驼峰形成的关系
        4.3.2 小孔前壁对熔池流动的影响及规律
        4.3.3 小孔前壁对羽辉及驼峰的影响
    4.4 本章小结
结论与展望
参考文献
在学期间获得奖项和发表的学术论文
致谢



本文编号：4020170