1 华北水利水电大学 材料学院 河南省高效特种绿色焊接国际联合实验室，河南 郑州 450045
2 河南科技大学 高端轴承摩擦学技术与应用国家地方联合工程实验室，河南 洛阳 471023
3 中国机械总院集团宁波智能机床研究院有限公司，浙江 宁波 315700
4 郑州轻工业大学 河南省机械装备智能制造重点实验室，河南 郑州 450002
在激光焊接中，激光光斑半径的大小直接影响激光功率密度，不同的激光功率密度对熔池流场和小孔的三维形状有影响。然而，关于激光光斑尺寸对激光熔池和小孔行为的影响的研究很少。基于Fluent软件建立了激光焊接热-流耦合模型，研究了激光光斑尺寸下激光焊接过程的匙孔三维瞬态行为及熔池流场。研究结果表明，随着光斑半径的增大，匙孔的深度明显变小。光斑半径分别为0.1 mm和0.15 mm时，焊接过程中均会出现匙孔底部闭合的情况，当光斑半径为0.2 mm时，匙孔未出现闭合的情况，匙孔的稳定性有所提高。随着光斑半径的增大，熔池最大流动速度波动相对较小，熔池尺寸逐渐增大。
激光焊接 光斑尺寸 匙孔 熔池 laser welding spot size keyhole molten pool 红外与激光工程
2023, 52(7): 20220130
Author Affiliations
Abstract
1 School of Sciences, Southwest Petroleum University, Nanchong 637001, China
2 Institute of Optoelectronic Technology, Chinese Academy of Sciences, Chengdu 610209, China
3 School of Electronics and Information Engineering, Sichuan University, Chengdu 610065, China
Usually, a multilens optical system is composed of multiple undetectable sublenses. Wavefront of a multilens optical system cannot be measured when classical transmitted phase measuring deflectometry (PMD) is used. In this study, a wavefront measuring method for an optical system with multiple optics is presented based on PMD. A paraxial plane is used to represent the test multilens optical system. We introduce the calibration strategy and mathematical deduction of gradient equations. Systematic errors are suppressed with an N-rotation test. Simulations have been performed to demonstrate our method. The results showing the use of our method in multilens optical systems, such as the collimator and single-lens reflex camera lenses show that the measurement accuracy is comparable with those of interferometric tests.
phase measuring deflectometry wavefront measurement systematic errors calibration Chinese Optics Letters
2023, 21(4): 041201
1 西南石油大学信息学院，四川 南充 637001
2 四川大学物理学院，四川 成都 610064
利用Z扫描技术研究了曙红Y、酞菁锌、曙红Y/酞菁锌复合薄膜的非线性吸收特性。在脉冲能量为130 μJ、脉宽为4 ns、波长为532 nm的激光作用下，实验显示曙红Y具有较强的饱和吸收，酞菁锌具有较强的反饱和吸收，吸收特性随着质量分数的增加而增强，重复测试表明两者都具有良好的稳定性。曙红Y/酞菁锌复合的聚乙烯醇（PVA）薄膜兼备饱和吸收与反饱和吸收特性，通过调整质量分数配比可调控透过率，调节材料的非线性吸收系数，实现材料限幅特性的“加法”。此种复合材料可用于新型光限幅器和光开关等光学器件。
非线性光学 曙红Y/酞菁锌复合薄膜 可调节非线性吸收 Z扫描技术 光学学报
2022, 42(22): 2219003
红外与激光工程
2020, 49(6): 20200025
1 华北水利水电大学材料学院, 河南 郑州 450045
2 哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150001
对不同尺寸的熔滴填充进入熔池后的匙孔三维形貌和熔池金属流动特性进行相应的数值模拟研究。数值模拟结果表明:熔滴在匙孔上方下落后填充进入熔池,该过程对匙孔的形态波动影响较大,熔滴尺寸较大时,匙孔深度的波动幅度较大。半径为0.9 mm的熔滴进入熔池后,匙孔前壁的液态金属由熔池上方向熔池下方流动的趋势更强烈,匙孔底部出现向下的流动趋势,该流动趋势与熔滴未滴入前的流动趋势截然相反;半径为0.6 mm的熔滴进入熔池后,匙孔前壁的液态金属流动趋势较为复杂,匙孔前壁上部出现由熔池表面向熔池下方流动的趋势,匙孔前壁中部出现由左向右的流动趋势,匙孔底部出现由熔池底部向上方流动的趋势。
激光技术 激光焊接 熔滴填充 匙孔与熔池
1 华北水利水电大学材料学院, 河南 郑州 450045
2 哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150001
研究了焊接速度对填材填充激光焊接熔池动态行为的影响。研究结果表明:焊接速度对填材填充熔池过程中的匙孔三维形貌及熔池流动行为具有显著影响;填材填充激光焊接熔池时,提高焊接速度有利于提高匙孔的稳定性;随着焊接速度提高,匙孔深度以及孔壁底部流动速度的波动幅度减小,维持匙孔张开的驱动力增大,匙孔附近的流场由匙孔壁面向熔池方向流动的趋势增强。
激光技术 激光焊接 焊接速度 熔池动态行为 数值模拟
1 重庆理工大学 理学院 物理与能源系, 重庆 400054
2 绿色能源材料技术与系统重庆市重点实验室, 重庆 400054
针对环境测温, 特别是在复杂环境中温度传感器的小体积、低成本、抗干扰以及高灵敏度的要求, 提出了基于端面腐蚀的双法布里-珀罗光纤温度传感探头。以长为2 cm的光子晶体光纤作为第一个F-P腔体, 在它的一个端面熔接普通单模光纤, 熔接面形成第一个反射镜面; 然后, 在它另一个端面熔接多模光纤, 熔接面形成第二个反射镜面; 最后, 以多模光纤作为第二个F-P腔体, 并用氢氟酸将其刻蚀成探针结构, 同时在腔体末端形成了第三个反射镜面。以此复合结构作为传感探头, 结合多光束干涉的传感原理, 构造了双F-P结构的波长调制型传感器, 并搭建了温度传感测试系统。测试结果表明: 在28~81 ℃内, 随着温度增加, 该传感器的反射光谱波长逐渐红移, 温度与波长偏移量的线性相关系数高达0.998 37; 该传感器传感性能良好, 灵敏度达64.6 pm/℃。该传感器在复杂环境中对小范围温度测量具有潜在的应用价值。
光纤传感 双法布里-珀罗干涉 温度测量 光纤腐蚀 fiber optic sensing dual Fabry-Pérot interferometer temperature measurement fiber corrosion
1 华北水利水电大学 机械学院, 河南 郑州 450045
2 哈尔滨工业大学 先进焊接与连接国家重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150001
结合激光深熔焊的焊接特性, 建立焊丝熔化后进入熔池过程的三维瞬态激光焊接热-流耦合模型。研究了焊丝熔化填充方式对匙孔三维形态、熔池流动行为的影响, 最后分析了焊丝熔化填充对匙孔稳定性的影响机制。计算结果表明, 焊丝熔化以自由过渡的形式落入熔池对匙孔的形态影响较大, 对匙孔前壁的挤压作用非常明显, 造成了匙孔闭合、倒塌的情况; 焊丝熔化沿熔池边缘流入熔池对匙孔的形态影响相对较小, 匙孔下部会出现内凹的现象。焊丝熔化进入熔池之后在匙孔后方的熔池会产生两个顺时针的流动漩涡, 流动漩涡的存在会使熔池内部流动行为更加复杂。
激光焊接 焊丝熔化填充 填充方式 匙孔与熔池 数值模拟 laser welding filler wire melting and filling filling mode keyhole and molten pool numerical simulation 红外与激光工程
2018, 47(3): 0306005
1 华北水利水电大学机械学院, 河南 郑州 450045
2 哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150001
建立了填材送入过程的三维瞬态激光焊接热-流耦合模型与组合热源模型, 在模型中引入了反冲压力、表面张力、热浮力、重力等焊接驱动力。采用流体体积方法追踪匙孔的气-液界面,研究了填材对匙孔三维形态和熔池流动行为的影响。研究结果表明, 在激光填丝焊中, 填材不利于维持匙孔的稳定性, 容易出现匙孔底部闭合的情况; 在激光自熔焊过程中, 匙孔壁面呈现由内向外和由下向上的流动趋势, 这有利于匙孔的稳定张开。
激光技术 激光焊接 填材 匙孔 熔池 三维瞬态 数值模拟
1 华北水利水电大学机械学院, 河南 郑州 450045
2 哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150001
通过SiC颗粒示踪法获得了焊丝填充对熔池表面流动的影响规律, 分析了不同的焊接工艺、焊丝填送模式和送丝角度对熔池表面波动行为及焊缝成形的影响。结果表明, 在激光自熔焊过程中, 熔池表面液态金属向后方及熔池另一侧流动, 熔池表面波动较剧烈, 焊缝表面出现凹陷缺陷; 在激光填丝焊过程中, 熔池表面金属全部表现为从前向后的快速流动, 熔池表面波动相对稳定, 焊缝表面成形良好。在激光填丝焊过程中, 焊丝的过渡模式对熔池表面稳定性有显著影响, 降低送丝角度有利于获得稳定的液桥过渡及减少焊缝气孔缺陷。
激光技术 激光焊接 激光填丝焊 熔池 SiC粒子示踪法 中国激光
2017, 44(11): 1102004
