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基于神经网络的激光熔覆二维形貌预测
摘要： 熔覆层二维形貌对熔覆层质量及裂纹倾向具有重要影响。利用单隐层前馈神经网络强大的非线性处理能力，建立了熔覆工艺参数与熔覆层二维形貌之间的预测模型。以熔覆参数为输入、熔覆二维形貌为输出，采用实验数据训练网络以实现输入输出的精准映射。在此基础上，运用极限学习机算法优化单隐层前馈神经网络，解决了反向传播算法中收敛速度慢、网络训练参数多及易陷入局部收敛的问题。结果表明：反向传播算法能大致反映熔覆工艺参数与熔覆层二维形貌的关系，但预测结果不稳定且误差率在10%-40%之间；采用极限学习机优化的神经网络可获得更优预测结果，误差率为10%-20%。
关键词： 极限学习机，BP神经网络，层覆膜，形貌预测
更新于2025-11-28 14:24:20
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?；て辶髁慷约す?电弧复合焊接及MIG焊接过程的影响
摘要： 通过计算流体动力学分析（CFD）和高速摄影研究了?；て宥约す?电弧复合焊（LAHW）与熔化极惰性气体?；ず福∕IG）焊接过程的影响。结果表明：高气体流量下MIG的工艺稳定性较LAHW更差；无论MIG还是LAHW，气流力Fg都会阻碍熔滴过渡，但LAHW中的蒸发反冲力Fv有助于减轻这种阻碍并维持工艺稳定性。此外发现增大?；て辶髁坎换嵯灾谋渲骱附忧虻钠辶魈?，但高流量能扩大高氩浓度区域范围，有利于熔池铺展。
关键词： 焊接工艺、计算流体动力学分析、激光-电弧复合焊接、MIG焊
更新于2025-11-28 14:24:20
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D406A超高强度钢多道次窄间隙激光焊接特性
摘要： 提出了一种通用且适用的方法来预测D406A超高强度钢窄间隙激光填丝焊接的接头质量。在预测的最优焊接参数下可获得无缺陷接头，此时窄间隙激光填丝焊接的生产效率约为当前工业实际应用的传统钨极氩弧焊的3.75倍。与钨极氩弧焊接头相比，激光焊接头熔合区组织更均匀，导致熔合区显微硬度沿厚度方向的波动更小。激光焊接头焊接态抗拉强度略高于钨极氩弧焊接头，而延伸率提高了15.9%。采用双目立体三维扫描方法对比了D406A接头激光焊与钨极氩弧焊的残余变形，值得注意的是激光焊接头的变形量仅为钨极氩弧焊接头的21%。窄间隙激光填丝焊接是D406A钢焊接结构制造中传统钨极氩弧焊的可行替代工艺。
关键词： 超高强度钢、焊接变形、填充焊丝、窄间隙激光束焊接、微观组织
更新于2025-11-28 14:24:20
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热输入对粉末冶金钼合金纤维激光焊接承插接头气孔缺陷的影响
摘要： 由于粉末冶金工艺带来的预存内部缺陷，多孔性缺陷仍是钼及其合金熔焊中的棘手问题。本研究采用光纤激光焊接纳米结构高强度钼（NS-Mo）合金端塞与包壳管，重点考察了焊接热输入的作用。通过计算机断层扫描（CT）和扫描电子显微镜（SEM）分析了焊缝中多孔缺陷的分布与形貌。初步结果表明：低热输入条件下激光焊接NS-Mo能显著减少熔合区多孔缺陷。CT检测显示当焊接热输入从3600 J/cm（即1200 W，0.2 m/min）降至250 J/cm（即2500 W，6 m/min）时，NS-Mo接头多孔率从10.7%降至2.1%。高热输入下的显著多孔缺陷与小孔失稳、熔池气泡膨胀合并有关，其中小孔失稳起主导作用；而低热输入时的多孔缺陷源于粉末冶金基材（BM）释放的气泡未及溢出逃逸。
关键词： 光纤激光焊接，钼合金，气孔缺陷，热输入
更新于2025-11-28 14:24:20
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高反射率材料红外激光焊接中功率调制对能量耦合效率影响的机理研究
摘要： 高反射率材料（如镁、铜和铝）会导致其红外激光焊接过程的热效率较低。本研究选用AZ31镁合金来探究功率调制对高反射率材料激光焊接中能量耦合效率的影响，建立了能量耦合效率与调制参数之间的关系模型。优化后的调制功率激光焊接，其能量耦合效率约为恒定功率焊接的1.58倍。通过分析焊接过程中小孔演化及沿小孔壁产生的压力分布，探究了其作用机理。采用半夹层法结合高速摄像技术，观察了常规材料（Q345钢，反射率65%）与高反射率材料（AZ31，反射率85%）在激光连续焊接过程中的小孔演化情况。结果表明：通过功率调制提高高反射率材料激光焊接过程能量耦合效率的关键在于形成深小孔并延长其存在时间。当瞬时功率从峰值下降时，小孔底部仍保持足够的反冲压力以抵抗液态金属的表面张力和静水压力，这是大深度小孔能够长时间存在的根本原因。
关键词： 激光焊接、镁合金、反冲压力、小孔效应、高反射性材料、功率调制
更新于2025-11-28 14:24:20
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激光喷嘴与基体之间的倾斜角度对多轴激光熔覆中熔道形貌的影响
摘要： 激光熔覆技术因其高凝固速率和小热影响区等独特优势，已越来越多地应用于关键高价值部件的修复与再制造。在激光熔覆过程中，激光喷嘴与基材之间的倾斜角度对熔覆道形貌具有重要影响。为确保熔覆质量，本研究探究了倾斜角度对熔覆道形貌的影响。通过建立解析模型预测三种倾斜姿态下的熔覆道形状：第一种情况基材保持水平而喷嘴倾斜，熔覆道宽度、高度及峰值点偏移量均受激光功率分布影响；第二种情况基材倾斜而喷嘴保持与基材法线同轴，峰值点偏移量会随倾斜角增大（重力效应）而上升；第三种情况喷嘴保持垂直而基材倾斜，这将导致熔覆宽度、高度特别是峰值点位移值发生变化，这些参数取决于重力和激光功率分布的综合效应。实验验证了该模型的有效性，研究表明该预测模型能准确计算熔覆宽度和高度随倾斜角度的变化规律，且当倾斜角小于30°时峰值点位移值通常不超过熔覆宽度的5%。这些发现表明，通过控制激光喷嘴与基材间可接受的倾斜角度范围，可优化多轴激光熔覆的轨迹规划。
关键词： 珠粒形态、激光束功率分布、激光熔覆、倾斜姿态、重力效应
更新于2025-11-28 14:24:20
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功率调制、多次重熔及锆添加对薄壁钼合金端塞激光密封焊接气孔缺陷的影响
摘要： 为解决纳米级Ce2O3掺杂钼合金(NC-Mo)薄壁管与端塞激光环缝焊接中的严重气孔缺陷问题，实验研究了激光功率调制、多道重熔及锆(Zr)添加对气孔数量、尺寸和分布的影响。通过X射线计算机断层扫描(XCT)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、透射电子显微镜(TEM)和拉曼光谱(RS)分析了不同工艺条件下焊缝的气孔特征。结果表明：焊接循环次数对熔合区(FZ)气孔率影响显著，而激光功率波形幅值和频率影响较小。当焊接循环次数从2次增至8次时，FZ气孔率从约1.00%降至约0.48%，最大及平均气孔直径分别减小约53%和27%。熔池中添加微量Zr可使FZ气孔率进一步降至约0.35%。分析表明FZ气孔可分为不规则形匙孔诱导气孔和球形冶金诱导气孔，后者可能源于母材(BM)中预存的杂质元素(O和H)。增加焊接循环次数可促进熔池气体上浮逸出，显著降低气孔率。此外，熔池中添加的Zr会优先与O反应生成ZrO2，抑制挥发性MoO2析出从而减少冶金诱导气孔产生。
关键词： 钼合金，多次重熔，功率调制激光焊接，锆添加，气孔
更新于2025-11-28 14:24:20
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相变温度和预热对多道次多层激光金属沉积残余应力的影响
摘要： 为研究相变温度和预热对多层多道激光金属沉积（LMD）残余应力的影响，采用具有不同相变特征的五种合金分别进行了有/无预热的多次多层LMD试验，并通过钻孔法测量其残余应力?；谑笛榛竦玫奈锢硇阅苁荩⒘税啾湫вΦ挠邢拊Ｐ?。结果表明：低温固相变具有拉应力松弛效应，会形成压应力区，且该松弛效应随相变温度升高而减弱；与单道LMD不同，高温固相变在多次多层LMD过程中未表现出显著的拉应力松弛效应。当固相变温度较低时，预热仅能在有限程度上改善应力场均匀性；但当预热使热循环最低温度超过固相变起始温度时，固相变的拉应力松弛效应可得到充分发挥。
关键词： 有限元分析、预热、相变温度、残余应力、激光金属沉积
更新于2025-11-28 14:24:20
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利用光学相干断层扫描技术对高亮度激光束源进行在线焊缝深度测量
摘要： 由于电驱动应用中对激光焊缝深度精确定义的需求日益增长，过程在线监测与控制的重要性也随之提升。为应对工艺数据采集的挑战，本文提出采用新型传感器概念实现高亮度激光源深熔焊过程的监测。实验表明，通过对比传感器测量的材料表面距离与小孔底部距离，光学相干断层扫描（OCT）可用于焊缝深度测量。本研究首次将该测量原理应用于高聚焦激光束源的焊接过程观测：首先开展预实验研究入射角、材料及焊缝几何形状对传感器信号质量的影响，使用聚焦直径320μm的多模光纤激光器时，测量结果显示铝与铜存在显著特性差异；随后将这些测量信号特性发现应用于光斑直径仅55μm的单模光纤激光焊接，其OCT测量光束光斑直径约50μm（略小于单模加工光束）。通过多样化测试确定了该测量方法的极限性能，结果表明OCT技术能同时适用于多模激光与高聚焦单模激光的焊缝深度在线监测，并识别出材料特异性熔池动力学、特征反射与吸收特性等多种信号影响因素。
关键词： 高亮度激光束源、焊缝深度测量、光学相干断层扫描、激光束焊接
更新于2025-11-28 14:24:20
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激光焊接过程中磁场诱导的部分穿透向完全穿透的演变及其机理
摘要： 研究了磁场辅助激光焊接Ti-6Al-4V接头的几何形貌与抗拉强度。由于磁场对焊接过程中熔池流动行为的影响，焊缝熔深从4.27毫米（部分熔透）增至5.00毫米（完全熔透），且焊缝截面曲率减小，从而提高了焊缝抗拉强度。熔合区面积扩大，在磁场强度为90毫特斯拉时达到最大53.4%的增幅。熔深增加与熔合区面积扩大表明：施加磁场能提升激光对接焊过程中的能量利用率。本文探讨了磁场诱导熔深变化的机理，该研究为采用低功率激光焊接获得全熔透接头提供了新的节能方法。
关键词： 磁场辅助激光焊接、抗拉强度、能量利用率、Ti-6Al-4V、焊缝几何形状
更新于2025-11-28 14:24:20