K418与42CrMo异种金属的激光穿透焊接

实验研究了连续波Nd：YAG激光焊接速度、侧吹保护气流量和离焦量等参量对激光穿透焊接K418和42CrMo焊缝成形的影响。结果表明，K418与42CrMo激光穿透焊接有X形和T形两种典型的焊缝形貌，且焊缝形貌是不对称的。随着焊接速度的提高，焊接线能量降低，焊缝尺寸变小，且焊缝上部尺寸变化比下部尺寸变化慢，焊缝形貌由X形过渡到T形。当离焦量在瑞利长度范围内时，焊缝正面宽度变化很小；当离焦量超出瑞利长度范围时，在足够高的激光功率密度下，焊缝正面宽度快速增加。在激光功率为3kW，侧吹保护气角度为35°条件下，通过优化焊接速度、侧吹保护气流量和离焦量等参量可以得到最佳焊缝质量。

K418高温合金和42CrMo合金钢的激光焊接

进行了K418高温合金和42CrMo钢的激光焊接实验，分别采用OM、SEM、XRD和EDS等手段分析了焊缝的金相组织和物相组成，评价了焊缝的显微硬度和拉伸强度。结果表明：焊缝主要由树枝状非平衡凝固的FeCrNiC（力固溶体组成，此外，还有少量细小、弥散的Ni_3Al（γ′）相、Laves颗粒和少量MC碳化物分布在树枝晶间区域。由于主要强化相γ′在激光辐照后的部分溶解和随后快速凝固的抑制作用，焊缝的硬度虽分布较均匀但低于母材。由于没有获得穿透的焊接接头，焊接接头的强度约只有母材的88．5％，焊缝的断裂机制是塑性和脆性断裂的混合机制。由于在焊缝中存在一些Laves颗粒，这促进了微裂纹和微孔的形成和扩展，降低了焊接接头的抗拉强度。

K418与42CrMo异种金属激光焊接接头组织与力学性能

试验研究了额定功率为3kW的连续波Nd：YAG激光焊接热输入对激光焊接K418与42CrMo异种金属焊缝形貌的影响。通过光学显微镜、扫描电镜、能谱分析仪、硬度仪、万能试验机及X衍射对激光焊接K418与42CrMo异种金属焊缝接头组织、元素分布、相组成及接头的力学性能进行分析。结果表明，在焊接热输入恒定的条件下，高功率、高焊速的匙孔焊接比低功率、低焊速的热传导焊接更能增加焊缝熔深。通过扫描电镜在焊缝区域观察到了颗粒状物和针状物，能谱分析表明，颗粒状物Nb，Ti，Mo元素聚集，Fe，Ni元素减少；针状物Ti，Nb元素聚集。K418与42CrMo异种金属激光焊接工艺参数优化后的焊缝抗拉强度高于42CrMo母材。

K418与42CrMo异种金属激光深熔焊接

研究了连续波Nd:YAG激光焊接功率、速度、离焦量和侧吹保护气流量对激光深熔焊接K418与42CrMo异种金属焊缝形貌、焊缝熔深的影响,讨论了焊缝区热裂纹产生机制.结果表明,额定功率为3 kW的Nd:YAG激光深熔焊接K418与42CrMo异种金属,由于它们的物理化学性质的差异,焊缝靠近42CrMo侧易出现未熔合;激光光斑向42CrMo侧偏移可以减少焊缝靠近42CrMo侧未熔合量;通过优化侧吹保护气流量和离焦量可以增加熔深.由于K418液态金属的流动性差,导致焊缝靠近K418侧对流传热不充分,使焊缝靠近K418侧熔合线呈现锯齿形.焊缝区热裂纹的产生主要是由于焊缝区元素偏析形成的低熔物导致.

异种金属激光焊接关键问题研究

现代工程结构要求对异种金属材料进行焊接.激光焊接具有密度高、焊缝深宽比大、热影响区窄以及变形小等特点,成为异种金属材料焊接的有效方法.异种金属激光焊接过程包含多种效应,机制复杂.比如,材料性能差异对焊缝微观组织与宏观性能的影响;焊接熔池的形成、演化机制;熔池凝固过程焊接缺陷及残余应力形成等.围绕异种金属激光焊接过程中的关键问题,国内外开展了诸多研究工作,对此进行了全面阐述.在此基础上,指出异种金属材料激光焊接研究中的不足及发展方向.

42CrMo激光焊焊缝组织

42CrMo合金钢C含量高、合金元素含量多、淬硬倾向大,焊接性能差。激光焊接具有功率密度高、焊接变形小等优点,适合焊接传统工艺难焊的同种或异种金属。通过额定功率为3kW的Nd∶YAG固体激光器焊接42CrMo,采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X衍射、硬度仪分析了焊缝区域组织、成分和硬度变化。研究结果表明:焊缝区域组织为马氏体,热影响完全淬火区的组织为马氏体+贝氏体组织,热影响不完全淬火区的组织为贝氏体。从焊缝正面到焊缝背面的硬度分布表明:由于焊缝正面有保护气体的作用提高了焊缝正面熔池的冷却速度,使焊缝背面的硬度低于焊缝正面的硬度。

激光焊接技术与航空制造

激光焊接能够实现多种类型材料的连接,而且具有许多其他熔焊工艺无法比拟的优越性,未来航空工业将是激光焊接技术应用的一个重要领域。

一种并联激光焊接机器人的机构设计与运动学分析

提出了一种3分支5自由度的并联激光焊接机器人,通过3个分支共同作用,使整机具备了5个自由度的空间加工能力.针对激光焊接,通过分析该机器人的结构特性,建立了其正反解运动学模型,通过解析法求解该模型并进行了计算仿真.最后,对机器人进行激光拼焊实验,仿真数据和实验结果表明,本文研究的并联机器人机构适用于实际的高速、高精度激光焊接。

激光拼焊生产线定位误差分析及其控制

对激光拼焊生产线板材定位精度进行了分析与研究。详细介绍了该系统定位装置的组成及定位原理。通过对板材自身直线度误差、定位销定位误差和对中运动误差的分析,建立了激光拼焊生产线板材定位误差模型。根据系统定位机构特点提出了过盈量作用机制来提高定位精度,通过对前后侧压紧力F1、F2以及过盈量I这3个主要参数的优化,在全自动激光拼焊生产线上实现良好的板材定位精度。对比试验验证了采用过盈量作用机制能有效减小板材定位误差,提高焊接质量。

激光拼焊错边产生与预测建模方法

错边是评定激光拼焊质量的一个非常重要的指标,薄板构件错边的控制是激光拼焊中一个难题。针对国内首条全自动激光拼焊设备,对错边的产生以及控制方法进行了深入研究,经过大量试验确定了影响错边大小的几个主要因素,板材自身物理变形、压紧力大小与均匀性、压紧横梁变形、支撑底板平面度误差以及焊接变形的影响。通过分析以上因素对错边的影响以及各个因素之间相互关系,建立了错边预测的数学模型。试验验证了模型的正确性,从而为确定错边产生原因,提高焊接质量提供了一个有效的理论指导。

基于Zernike矩边缘检测的焊缝信息获取

针对目前焊缝坐标提取方法存在精度较低,难于实现视觉引导的机器人激光焊接高速度、高精度的要求,提出一种基于Zernike正交矩的曲线焊缝位置坐标信息获取算法,该算法首先采用Zernike边缘检测算法识别焊缝边缘,然后提取出焊缝的中心线,最后计算出该中心线的亚像素坐标。通过试验验证了该算法的可行性。

PLC在长焊缝激光拼焊系统中的应用

介绍了长焊缝激光拼焊系统的工作原理和控制要求。针对长焊缝激光拼焊的难点,提出了焊缝塑性成形原理,采用碾压轮对板材焊缝进行碾压预处理提高定位精度。阐述了牵引电机同步控制原理和碾压轮力控制原理。详细介绍了该系统的组成和工作原理,确定了以三菱PLC为核心的长焊缝激光拼焊的控制系统,说明了其硬件组成、软件设计和控制系统的抗干扰措施。

基于PLC的激光拼焊生产线控制系统设计

本文介绍了基于PLC的激光拼焊生产线控制系统。分析了激光拼焊生产工艺过程,针对激光拼焊生产过程中多工作单元相互协调和工业过程复杂等特点,开发了基于三菱PLC的控制系统,介绍了系统的软硬件设计方法。该系统能够完成上料、定位、压紧、焊接、检测、下料以及废料处理功能,实现了激光拼焊生产线的全自动化,具有较高的安全性和稳定性。