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低压环境对低碳钢激光束焊接过程中飞溅的影响
摘要： 在使用高功率圆盘激光器和光纤激光器进行焊接时，某些工艺现象可能严重制约这些激光器技术优势的充分发挥，其中之一就是强烈飞溅的产生。为明确导致飞溅的机理，特别是其与环境压力的关联，研究人员在1至0.01巴的环境压力范围和1至20米/分钟的焊接速度范围内，对低碳钢焊缝进行了测试。结果显示：所有压力等级下，飞溅材料导致的重量损失与焊接速度均呈现特征性关联，并在特定速度出现明显峰值；但低压环境下该峰值显著降低且对应更低的速度。焊缝截面几何数据测量证实：低速焊接时焊缝深度随压力降低而增加；高速焊接时则观察到熔深减小，而焊缝横截面积基本保持恒定，表明输入能量与环境的压力无关。这些数据用于研究小孔前沿移动台阶的作用，以及金属蒸气对分离熔滴动量/能量传递的影响机制。
关键词： 激光焊接、减压、真空、低碳钢、飞溅
更新于2025-09-12 10:27:22
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双相钢(590)光纤激光焊接中光束功率与焊接速度对焊缝熔深、显微组织及硬度的影响
摘要： 研究了热输入对1.6毫米厚DP 590（商业名称为DP 600级）钢焊接结构的显微组织、显微硬度和力学性能的影响。采用Nd:YAG光纤激光源，在板对接焊构型下以1.5 kW和3.0 kW的束流功率、2 m/min、4 m/min和6 m/min的焊接速度进行试验。除低束流功率与低焊接速度组合外，其余参数组合均实现了完全焊透。由于快速凝固，焊缝区显微组织主要转变为马氏体相。随着热输入降低，热影响区和焊缝区宽度减小。因马氏体形成，焊缝区硬度值从180-200 HV提升至350-380 HV。
关键词： 双相钢，显微硬度，激光焊接，马氏体，热影响区
更新于2025-09-12 10:27:22
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采用铜中间层激光焊接钛合金与不锈钢接头的表征
摘要： 本研究中，采用铜作为中间层来抑制钛合金与不锈钢连接时脆性钛铁金属间化合物的形成。通过光学显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射分析了接头显微组织，并测量了接头的抗拉强度。通过改变铜中间层厚度来控制基材熔化量，从而调节焊缝中的熔合比例。随着铜中间层厚度增加，焊缝中基材熔化量减少，而铜固溶体含量增加。钛合金侧形成了钛铜化合物层，其宽度随热输入增大而增加。接头抗拉强度主要受钛铜化合物层影响，随该化合物层宽度增加呈现先升后降的趋势。
关键词： 机械性能、微观结构、TC4钛合金、激光焊接、SUS301L不锈钢
更新于2025-09-12 10:27:22
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基于激光诱导等离子体电信号的EMD-PNN焊接缺陷检测
摘要： 由于易于采集和反馈控制的优势，等离子体电信号在表征激光诱导等离子体行为方面受到了广泛关注。本文基于等离子体鞘层效应原理，采用无源探头测量电信号。为探究激光深熔焊接过程中缺陷产生时等离子体电信号的突变特性，分别运用小波包变换(WPT)进行数据压缩、经验模态分解(EMD)提取特征。通过分析典型等离子体电信号时频谱，重构了0-390Hz频段的近似系数，进一步自适应分解后获得表征电信号变化趋势的残余项。为更好识别焊缝缺陷，在时域进行统计分析提取均值与标准差两个统计特征?；谏鲜鎏卣鞴菇ㄌ卣魇菘猓魑诟怕噬窬?PNN)预测模型的输入。结果表明：在识别完好焊缝及四种焊缝缺陷共五种状态时，平均预测准确率高达90.16%。
关键词： 小波包变换、经验模态分解、激光焊接、等离子体电信号、概率神经网络
更新于2025-09-12 10:27:22
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低真空条件下光纤激光焊接气孔缺陷的抑制
摘要： 在低真空环境下进行了激光焊接试验以减少气孔缺陷。通过三维微CT定量评估了真空对气孔特征的影响。为探究常压下气孔形成机制及真空环境对气孔缺陷的抑制作用，在熔池一侧放置透明玻璃板直接观察熔池及流体流动行为。结果表明：真空条件有利于减少气孔（尤其是工艺气孔）。同时发现常压与真空环境下的熔池尺寸和流体流动存在显著差异——常压时气泡被两股相向流体流形成的漩涡捕获，无法逸出熔池最终形成气孔；而真空环境下蒸气羽流受抑制且沸点降低，导致小孔更深、熔池更薄，从而在熔池后部形成向上的流体流，此时气泡可借助该上升流轻松逸出熔池。
关键词： 三维微计算机断层扫描、流体流动、低真空、激光焊接、孔隙率、环境压力
更新于2025-09-12 10:27:22
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焊接速度对激光焊接1.2毫米厚双相钢残余应力预测精度的影响
摘要： 焊后残余应力和变形是激光焊接中的突出问题，它们会降低疲劳强度和韧性。本研究采用1.2毫米厚的冷轧双相钢板，分别进行了平板堆焊和对接焊配置的激光焊接。观察发现，当热输入量约为25 kJ/m时可获得外观无缺陷、焊缝窄且全熔透的优质焊缝。研究创新性地尝试在保持最佳热输入的同时提高焊接速度。结果表明：高速焊接会导致高残余应力并引发纵向裂纹，而将速度限制在0.08 m/s时则能有效避免纵向裂纹。文献显示，学者们已针对小孔模式激光焊接提出了多种可预测残余应力和变形的数学模型，但这些模型大多无法实现重复性预测（尤其是薄板焊接）。本研究试图验证该论点的合理性范围。低速工况下残余应力值分布范围过宽，导致数学模型难以准确预测实际残余应力；而在最佳热输入与高速工况下，残余应力值分布范围显著缩小，预测精度明显提高。通过核平均取向差（KAM）研究也验证了残余应力值的准确性。
关键词： 热输入，双相钢，核平均取向差，残余应力，激光焊接，小孔模式，焊接速度，焊缝纵向裂纹
更新于2025-09-12 10:27:22
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采用连续激光焊接2024-T3铝合金时通过短脉冲激光烧蚀实现焊缝金属晶粒细化
摘要： 2024铝合金因其优异的力学性能被广泛应用于航空和航天工业。然而，由于该合金含有大量铜（Cu）、镁（Mg）和锰（Mn）等溶质元素，导致其焊接性普遍较差，易产生凝固裂纹。若能实现无填充材料的高速焊接，2024铝合金的应用范围将大幅扩展。晶粒细化是防止焊缝金属凝固裂纹的方法之一，但在无填充材料的高速激光焊接2024铝合金中尚未实现。本研究提出一种在连续波激光无填充焊接过程中采用短脉冲激光诱导晶粒细化的方法。实验采用波长1070 nm、功率1 kW的单模光纤激光器，以1 m/min的焊接速度对2024-T3铝合金进行平板堆焊，并用波长1064 nm、脉宽10 ns、脉冲能量430 mJ的纳秒激光脉冲对熔池及其周边区域进行辐照。当激光脉冲作用于熔池时，确认产生了晶粒细化效果。晶粒细化区域沿固液界面呈半圆形分布，截面分析显示该区域沿固液界面深度达1 mm。维氏硬度测试结果表明，晶粒细化使硬度提升，并有效抑制了细化区域的凝固裂纹扩展。
关键词： 晶粒细化、短脉冲激光、激光焊接、激光烧蚀、2024铝合金、热裂纹、枝晶破碎
更新于2025-09-12 10:27:22
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激光焊接顺序对DP600钢接头残余应力和变形的影响
摘要： 已采用激光束焊接不同材料。该工艺能获得热影响区较小的高质量焊缝。激光焊接可形成无需填充材料的窄而深熔透焊缝，但会改变焊接接头的力学和微观组织性能。因此，这目前是主要针对先进高强度钢（AHSS）的研究课题——这类材料广泛应用于汽车制造业。研究焊接钢材的热冶金与力学行为具有重要性。此外，数值模拟计算工具被用于估算熔合区（FZ）和热影响区（HAZ）的热效应。本研究采用SYSWELD有限元软件，对两种不同焊接顺序的DP600钢板（尺寸200mm×150mm，厚度2mm）对接接头进行了模拟。通过对比两个试样结果发现：在热输入相同条件下，采用不同焊接顺序的第二个试样变形和残余应力均有所降低。
关键词： SYSWELD、激光焊接、有限元模拟、残余应力、DP600钢、变形
更新于2025-09-12 10:27:22
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激光焊接不锈钢过程中的传输现象与小孔演化过程
摘要： 掌握传输现象与小孔演化规律对控制激光焊接过程至关重要。然而由于宽温域内发生的复杂现象，目前学界对此仍缺乏深入理解。本研究建立了包含传热、流体流动及自由表面追踪的瞬态三维模型，通过计算温度场与速度场探究传输现象，并采用流体体积法追踪自由表面揭示三维动态小孔演化过程。结果表明：在达到准稳态前，小孔加深速度随激光焊接进程逐渐降低；等离子体通过吸收大量激光能量降低反冲压力，从而显著影响小孔深度。此外，本文还探讨了小孔深度与焊缝熔深的关系。该研究有助于深入理解熔池动力学特性，进而优化激光焊接工艺。
关键词： 焊缝熔深、小孔演化、激光焊接、熔池动力学、自由表面追踪
更新于2025-09-12 10:27:22
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后热处理对Al-Mg-Li合金激光焊接接头相组成及强度的影响
摘要： 本研究探讨了激光束焊接及焊后热处理对1424合金（铝-镁-锂）接头相组成与力学性能的影响。将接头在特定温度保温后进行淬火与人工时效处理。通过电子显微镜、常规X射线衍射及同步辐射衍射技术开展结构研究。优化热处理工艺参数以促进焊缝中强化相的形成，这些强化相赋予接头力学强度。首次获得了抗拉强度σuts=500 MPa的1424铝合金焊接接头，该强度值通过焊后退火+淬火+人工时效工艺组合实现。
关键词： X射线衍射、铝锂合金、激光焊接、电子显微镜、同步辐射、机械性能
更新于2025-09-11 14:15:04