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B1500HS钢/Q235激光拼焊板在外部热作用下的温度场数值模拟
摘要： 本文以高强度B1500HS钢/Q235激光拼焊板为研究对象，基于激光焊接温度场理论模型建立了其激光焊接过程有限元模型。在常规条件和外部热作用（ETA）下对激光拼焊板的温度场进行数值模拟，对比分析了焊接接头的热循环曲线，并研究了焊接功率和焊接速度对焊缝宽度的影响。结果表明：ETA条件下焊缝及热影响区冷却速率大幅降低，相变温度以上停留时间延长，有利于高温奥氏体组织均匀化及焊接接头力学性能协调；相同焊接功率下ETA焊缝宽度大于常规焊接，且焊接速度越大焊缝宽度越小；为保证焊接熔透性，焊接速度应控制在2-7mm/s范围内。
关键词： 激光焊接、外部热作用、冷却速率、数值模拟、温度场
更新于2025-09-23 15:21:01
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高锰TWIP980钢激光焊接的实验与数值模拟研究
摘要： 本文采用Simufact焊接软件对2mm厚TWIP980钢板激光裁剪工艺进行数值模拟。结果表明：激光焊接热源中心区域小且温度高，熔池前端呈水滴状轮廓与漏斗形截面。模拟焊缝与实际焊缝具有高度吻合性。随着热输入（线能量）增大，热循环峰值温度与焊件宽度均增加。模拟结果显示：焊缝垂直于焊道方向（沿表面）的残余应力大于沿焊道方向的残余应力，二者均大于垂直于焊道方向（沿厚度方向）的残余应力。焊接产生的残余应力主要集中于垂直于焊缝的方向。热输入增大时，焊后变形随之增加。针对所研究的TWIP980钢，推荐激光裁剪板（LTB）焊接参数为：功率3kW、焊接速度3m/min，此为实际焊接中的最优工艺参数。验证了该软件对TWIP980钢激光焊接模拟的指导意义。
关键词： 数值模拟、激光焊接、残余应力、温度场、TWIP980钢
更新于2025-09-23 15:19:57
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金属玻璃的纳秒脉冲激光焊接
摘要： 本研究探索了纳秒脉冲（ns-pulsed）激光焊接四种成分的金属玻璃（MG）带材：Fe78Si9B13、Zr65Cu15Ni10Al10、La55Ni20Al25和Ce65Al10Cu20Co5。所有金属玻璃均可通过纳秒脉冲激光在空气中实现焊接，且通过合理控制激光参数可避免焊缝结晶。通过调节扫描速度、脉冲持续时间和重复频率，纳秒脉冲激光焊接能以高通量方式快速测定金属玻璃的临界结晶时间。在最佳工艺条件下，焊接金属玻璃带材可保留母材熔体旋轧带70-90%的抗拉强度。力学强度与焊缝形貌密切相关，这为评估焊接质量提供了简便方法?；谑笛榻⒘撕附硬问计?，结论表明单位试样厚度的激光功率密度与相互作用时间是控制焊缝结晶与强度的关键因素。该图谱适用于所有样品厚度范围的多种金属玻璃成分，因此最佳工艺条件可推广至具有同等玻璃形成能力的所有金属玻璃。
关键词： 强度、金属玻璃、厚度、激光焊接、焊接参数图
更新于2025-09-23 15:19:57
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纤维激光焊接Nb-1%Zr-0.1%C合金的力学与冶金性能研究
摘要： 采用顶部和底部惰性气体保护的对焊配置，尝试对Nb-1% Zr-0.1% C进行激光焊接。焊接过程中的预防措施是限制铌合金在环境大气中的反应活性。通过进行平板堆焊(BOP)实验，探索了实现全熔透焊接所需的输入参数范围（即激光功率P、焊接速度V和光束直径D）。工艺参数组合的选择原则是在不影响熔深的前提下尽量减小焊缝成形区域。通过量化焊道几何形态、硬度和抗拉强度来研究激光焊接过程中输入工艺参数的影响。母材平均硬度为108 VHN，熔合区(FZ)平均硬度介于278至546 VHN之间。熔合区显微硬度值的急剧升高可能是由于晶粒细化、析出相溶解以及碳化物和氧化物脆性金属间相的形成所致，这通过能量色散光谱(EDS)和X射线衍射(XRD)相分析结果得到证实。熔合区断裂的焊接接头呈现脆性断裂特征，而母材断裂的接头则实现了韧性断裂模式。激光焊接接头的延伸率范围在1.97至5.73毫米之间。接头抗拉强度和延展性的降低可能是由于熔合区显微硬度轻微提高及脆性相密度增加所致，XRD相分析结果验证了这一现象。本研究的主要目的是确立激光焊接作为在环境大气中制造活性铌合金的替代工艺技术。
关键词： 冷却速率、激光焊接、晶粒细化、铌合金、力学性能、Nb-1%Zr-0.1%C
更新于2025-09-23 15:19:57
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基于轮廓法的激光焊接残余应力有限元反演分析
摘要： 激光焊接的热效应会降低局部材料性能，这不可避免地导致焊缝产生热变形和热残余应力。本研究采用轮廓法与有限元模拟相结合的方法，测量了激光焊接铝锂合金构件的残余应力分布。首先通过坐标测量仪测定焊件切割面因残余应力释放产生的轮廓变形，随后将反向轮廓变形作为位移边界条件施加于有限元模型，反推出切割面的全场残余应力。进一步采用热/结构顺序耦合分析方法，以实际焊缝形貌作为热源特征参数，运用改进的激光焊接锥形热源模型，建立了完整的激光焊接板三维有限元模型并计算残余应力场。其结果与轮廓法测量结果一致。
关键词： 激光焊接、残余应力、轮廓法、热/结构有限元分析、改进的锥形热源模型
更新于2025-09-23 15:19:57
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飞秒激光诱导非热焊接单根铜纳米线葡萄糖传感器
摘要： 铜纳米线（CuNWs）是实现多种纳米器件中载流子传导的关键构建?？椤Ｎ浼芍聊擅准镀骷?，需解决纳米线的操控与焊接难题?；诟吣芰棵芏燃す饧庸ぱ芯?，我们报道了采用紧聚焦激光束结合介电泳（DEP）法操控铜纳米线，实现单根CuNW与银薄膜创新性焊接的技术。通过飞秒（FS）和连续波（CW）两种激光器，分析、优化并控制了高能量密度辐照下铜纳米线的熔融特性。飞秒激光焊接形成的金属接头接触电阻低，适用于功能性电子纳米器件。采用一维热扩散方程和有限差分法（FDM）进行计算模拟，深入理解金属-激光相互作用以开发高性能焊接接触。激光模拟研究揭示了不同激光辐照下金属的差异化熔融行为。通过葡萄糖传感器的电学性能评估了铜纳米线焊接接头的器件可行性，其可检测低至10^-6 M的葡萄糖浓度，为铜纳米线集成至可穿戴柔性纳米电子器件开辟了路径。
关键词： 葡萄糖传感器、飞秒激光、铜纳米线、激光焊接、介电泳、纳米电子学、连续波激光
更新于2025-09-23 15:19:57
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理解不锈钢高功率激光焊接中的根部凸起：一种综合方法
摘要： 大功率激光焊接是工业领域连接厚板的有效方法。然而，厚板全熔透激光焊接易产生咬边、根部凸起和气孔等焊接缺陷。本文通过数值模拟与激光焊接实验相结合的方法，研究了厚不锈钢板全熔透光纤激光焊接过程中小孔与熔池的动态行为，揭示了根部凸起的形成机理，并对焊缝显微组织进行了分析。数值模拟与实验结果具有良好的一致性。研究表明：反冲压力、表面张力和重力是根部凸起形成的主要驱动力；小孔底部附近由反冲压力驱动的熔体流动是根部凸起初始且直接的成因；焊接速度是影响根部凸起生长的重要因素；后部熔池路径的局部凝固会阻碍根部凸起的持续生长，从而导致周期性根部凸起焊缝的产生。
关键词： 激光焊接，数值模拟，根部凸起，熔池，小孔
更新于2025-09-23 15:19:57
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CP-Ti激光焊接中背焊飞溅的分析
摘要： 采用厚度为0.5毫米的商业级纯钛板TA2进行激光焊接，通过高速摄像机拍摄熔池背面区域，并研究了背面飞溅产生的原因。钛板背面的飞溅主要有三种类型：连续飞溅、周期性飞溅和无飞溅。所有连续背面飞溅都伴随小孔的出现，而周期性飞溅出现时也能观察到小孔。由小孔金属蒸汽向下射流产生的向下剪切应力是背面飞溅的重要原因。增大激光功率或焊接速度会增加剪切力，最终导致更多飞溅。当离焦距离增加到30毫米时，小孔在背面完全不可见，此时不会出现飞溅。
关键词： 背面飞溅、激光焊接、小孔行为、商业纯钛
更新于2025-09-23 15:19:57
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激光焊接结构钢-聚甲基丙烯酸甲酯混合接头结构的力学与光学研究
摘要： 现代焊接工艺（如搅拌摩擦焊、激光焊和超声波焊）因其易于自动化，在金属-聚合物混合结构连接领域日益受到青睐。该研究方向在全球范围内备受关注——若能开发出一种可靠且高效的连接方法，直接在金属与聚合物结构间形成力学性能优良的接头，将为汽车工业带来前所未有的可能性。我们通过实验采用2^p因子设计法，利用激光焊接制造了钢-聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)混合接头。研究了不同重量百分比的纤维素增强纤维对PMMA材料透明度和可焊性的影响，以及焊接参数对接头力学性能的影响，并通过扫描电子显微镜观察了焊缝周边区域。
关键词： 激光焊接、聚甲基丙烯酸甲酯、金属-聚合物混合结构
更新于2025-09-23 15:19:57
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一种用于激光焊接自动光学检测的高性能深度学习算法
摘要： 由于电动汽车和储能应用需求强劲，电池行业增长迅猛。激光焊接是电池制造的关键工艺。为把控生产质量，业界对自动化激光焊接缺陷检测有着迫切需求。近年来，卷积神经网络（CNN）在检测、识别和分类领域应用成效显著。本文运用迁移学习理论和视觉几何组（VGG）模型的预训练方法，提出优化后的VGG模型以提高缺陷分类效率。该模型在工业计算机上运行，采用产线采集的电池图像进行测试，准确率达99.87%。本研究主要贡献如下：（1）证实基于大型图像数据库训练的优化VGG模型可用于激光焊接缺陷分类；（2）证明预训练VGG模型具有体积小、误检率低、训练与预测时间短的特点，更适用于工业环境质检。此外，我们通过可视化卷积层和最大池化层，便于模型观测与优化。
关键词： 缺陷分类、优化VGG模型、激光焊接、卷积神经网络（CNN）、自动光学检测
更新于2025-09-23 15:19:57