中国激光, 2018, 45 (11): 1102001, 网络出版: 2018-11-15   

5083铝合金真空激光焊缝成形的影响因素 下载: 1040次

Factors Influencing Weld Formation for Laser Welding of 5083 Aluminum Alloy in Vacuum
作者单位
1 上海交通大学材料科学与工程学院上海市激光制造与材料表面改性重点实验室, 上海 200240
2 高新船舶与深海开发装备协同创新中心, 上海 200240
图 & 表

图 1. 真空激光焊接试验平台的示意图

Fig. 1. Schematic of experimental platform for laser welding in vacuum

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图 2. 不同压强下金属蒸气羽烟的高速摄影图像。(a) 101 kPa;(b) 80 kPa;(c) 50 kPa;(d) 20 kPa;(e) 5 kPa

Fig. 2. Images of plasma plume captured by high speed camera under different pressures. (a) 101 kPa; (b) 80 kPa; (c) 50 kPa; (d) 20 kPa; (e) 5 kPa

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图 3. 不同压强下的羽烟平均灰度及羽烟面积像素比。(a)平均灰度;(b)面积像素比

Fig. 3. Average grayscales and area pixel ratios of plasma plume under different pressures. (a) Average grayscale; (b) area pixel ratio

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图 4. 各因素与气孔率的关系

Fig. 4. Relationship between each factor and porosity

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图 5. 各因素对熔深与深宽比的影响。(a)熔深;(b)深宽比

Fig. 5. Effects of each factor on penetration depth and depth-width ratio. (a) Penetration depth; (b) depth-width ratio

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图 6. 不同激光功率下的焊缝横截面。(a) 6 kW;(b) 8 kW

Fig. 6. Cross-sections of welds under different laser powers. (a) 6 kW; (b) 8 kW

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图 7. 不同焊速下的焊缝横截面。(a) 1.0 m·min-1;(b) 1.4 m·min-1

Fig. 7. Cross-sections of welds under different welding speeds. (a) 1.0 m·min-1; (b) 1.4 m·min-1

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图 8. 不同压强下的气孔分布。(a) 101 kPa;(b) 15 kPa;(c) 5 kPa

Fig. 8. Pore distributions under different pressures. (a) 101 kPa; (b) 15 kPa; (c) 5 kPa

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图 9. 中、下部气孔的微观特征。(a)气孔形貌;(b)气孔壁褶皱;(c)气孔内堆积物

Fig. 9. Microscopic features of pores in middle-bottom parts. (a) Pore morphology; (b) fold of pore wall; (c) deposits in pore

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图 10. 熔池流动示意图。(a)常压;(b)真空

Fig. 10. Schematic of pool flow patterns. (a) Normal pressure; (b) vaccum

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图 11. 不同激光功率下的气孔分布。(a) 6 kW;(b) 8 kW

Fig. 11. Pore distributions under different laser powers. (a) 6 kW; (b) 8 kW

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图 12. 不同焊速下的气孔分布。(a) 1.4 m·min-1;(b) 1.0 m·min-1

Fig. 12. Pore distributions under different welding speeds. (a) 1.4 m·min-1; (b) 1.0 m·min-1

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图 13. 不同压强下的焊缝表面成形及横截面形貌

Fig. 13. Weld surface formations and cross-sectional morphologies under different pressures

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表 1正交试验表

Table1. Orthogonal tests

No.Laserpower /kWWelding speed /(m·min-1)Ambientpressure /kPa
16.01.05
26.01.220
36.01.450
46.01.6101
56.51.020
66.51.25
76.51.4101
86.51.650
97.01.050
107.01.2101
117.01.45
127.01.620
137.51.0101
147.51.250
157.51.420
167.51.65

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表 2正交试验结果

Table2. Results of orthogonal tests

No.Porosity /%Penetrationdepth /mmWeld beadwidth /mmDepth-widthratio
10.086.992.942.38
20.223.287.440.94
30.253.336.301.11
41.212.738.630.81
50.454.695.871.19
60.325.254.021.74
70.853.597.130.98
81.213.516.191.13
90.084.536.191.13
102.214.326.851.02
110.595.343.761.86
121.334.495.221.34
132.405.167.060.99
140.445.126.191.13
151.025.394.601.52
160.455.772.992.34

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王天鸽, 唐新华, 韩潇潇, 芦凤桂, 崔海超. 5083铝合金真空激光焊缝成形的影响因素[J]. 中国激光, 2018, 45(11): 1102001. Wang Tiange, Tang Xinhua, Han Xiaoxiao, Lu Fenggui, Cui Haichao. Factors Influencing Weld Formation for Laser Welding of 5083 Aluminum Alloy in Vacuum[J]. Chinese Journal of Lasers, 2018, 45(11): 1102001.

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