负压激光焊接焊缝成形及等离子蒸气羽烟行为研究

发布时间：2017-08-05 15:31

  本文关键词：负压激光焊接焊缝成形及等离子蒸气羽烟行为研究

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【摘要】：在光纤激光深熔焊接中,等离子蒸气羽烟会对激光产生吸收、折射和散射等衰减作用,改变激光在工件表面的能量分布,从而影响焊缝成形和焊接质量。且当激光功率愈大时,衰减作用愈加强烈,这一问题在一定程度上限制了激光深熔焊在厚板焊接中的应用。因此,有必要对等离子蒸气羽烟进行抑制,而采用负压激光焊接方法是一种有效的手段。本课题针对负压激光焊接研究的需要,设计了一套可行的实验方法,在此基础上设计并构建了负压激光焊接实验平台,开展了不同环境压力、焊接功率和焊接速度参数下的工艺试验,并用高速摄影采集了等离子蒸气羽烟图片,通过图像处理技术提取出特征参数,以此来分析等离子蒸气羽烟密度和大小的变化。结果表明,环境压力对焊缝成形的影响是非线性的,并存在一个临界值,约为20.0 kPa。当压力低于该值时,焊缝熔深和深宽比急剧增加,截面形态由钉型转变为针型。而等离子蒸气羽烟空间体积随环境压力降低而缩小,且压力愈小,缩小愈显著,在3.0 kPa时得到充分的抑制。最后,通过理论分析和特征参数研究了激光与等离子蒸气羽烟的相互作用,以及该相互作用对焊接过程的影响。结果表明,随着环境压力降低,等离子蒸气羽烟对激光的吸收和折射作用均减弱,而相互作用的减弱有利于提高焊接过程的稳定性,改善焊缝成形,以及减少焊接气孔缺陷。
【关键词】：激光焊接 负压 等离子蒸气羽烟 焊缝成形
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG456.7
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-21
• 1.1 课题研究背景及意义9-10
• 1.2 激光焊接原理及工艺特点10-13
• 1.3 激光焊接等离子蒸气羽烟13-15
• 1.3.1 等离子蒸气羽烟与激光的相互作用13-14
• 1.3.2 等离子蒸气羽烟的抑制方法14-15
• 1.4 负压激光焊接研究现状与应用前景15-19
• 1.4.1 负压激光焊接研究现状15-16
• 1.4.2 应用前景与存在的问题16-19
• 1.5 课题主要研究内容19-21
• 第二章 负压激光焊接实验方法与平台设计21-31
• 2.1 实验方法设计21-22
• 2.2 实验平台设计22-27
• 2.2.1 激光焊接系统22-23
• 2.2.2 负压环境系统23-25
• 2.2.3 工件驱动装置系统25-26
• 2.2.4 高速摄影系统26-27
• 2.3 实验方案设计27-30
• 2.3.1 实验条件27-29
• 2.3.2 实验过程29
• 2.3.3 评定与测试29-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第三章 负压激光焊接焊缝成形研究31-46
• 3.1 负压激光焊接基本工艺参数31-33
• 3.2 负压激光焊接焊缝成形33-45
• 3.2.1 环境压力对焊缝成形的影响33-38
• 3.2.2 焊接功率对焊缝成形的影响38-41
• 3.2.3 焊接速度对焊缝成形的影响41-45
• 3.3 本章小结45-46
• 第四章 负压激光焊接等离子蒸气羽烟行为研究46-61
• 4.1 等离子蒸气羽烟的图像处理与特征提取46-52
• 4.1.1 特征参数的提取47-50
• 4.1.2 特征参数的选择50-52
• 4.2 环境压力对等离子蒸气羽烟形态的影响52-60
• 4.2.1 不同压力下的等离子蒸气羽烟52-54
• 4.2.2 对等离子蒸气羽烟密度的影响54-56
• 4.2.3 对等离子蒸气羽烟大小的影响56-60
• 4.3 本章小结60-61
• 第五章 等离子蒸气羽烟和激光相互作用对焊接过程的影响61-72
• 5.1 等离子蒸气羽烟和激光的相互作用61-64
• 5.1.1 对激光的吸收作用61-62
• 5.1.2 对激光的折射作用62-64
• 5.2 相互作用对焊接稳定性的影响64-66
• 5.3 相互作用对焊缝成形的影响66-68
• 5.4 相互作用对焊缝中气孔敏感性的影响68-70
• 5.5 本章小结70-72
• 第六章 结论72-74
• 参考文献74-80
• 致谢80-81
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文81-83

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

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4 徐炜 ,李章;大功率激光焊接技术及其工业应用[J];机械工人;2005年03期

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本文编号：625626