华中科技大学 材料科学与工程学院 材料成形及模具技术国家重点实验室, 武汉 430074
为了准确计算激光深熔焊接瞬态小孔演化过程中小孔壁面所吸收的激光能量，提出了一种基于Level Set方法和有限差分模型的光线追踪新方法。该方法同时合理考虑了小孔对激光能量的多重反射吸收以及等离子体对激光的逆韧吸收。结果表明，所提出的光线追踪方法可以用来准确计算任意复杂形状小孔壁面的能量密度。
激光技术 激光小孔焊接 Level Set方法 二分方法 光线追踪 多次反射吸收 逆韧制吸收 laser technique laser keyhole welding Level Set method bi-section method ray tracing multiple reflections absorption inverse bremsstrahlung absorption
华中科技大学 材料科学与工程学院,武汉 湖北 430074
对ZL114A铝合金进行了YAG激光填丝焊接实验,研究了激光焊接工艺参数与焊缝成形质量的关系,并利用光学显微镜、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)等实验方法分析了ZL114A激光填丝焊接接头的显微组织,讨论了焊接熔池的冶金产物。结果表明:ZL114A铝合金激光填丝焊的功率密度阈值比非填丝激光焊略高,当激光的功率密度超过阈值时可以获得成形稳定的焊缝;焊缝主要组成相为α(Al)、共晶Si和Mg2Si。
铸铝ZL114A 激光填丝焊 显微组织 ZL114A Al alloy laser welding with filler rod microscopic structure
华中科技大学 材料科学与工程学院，武汉 430074
为了提高激光焊接质量实时检测的可靠性，采用虚拟仪器平台LabVIEW搭建了多通道信号采集和分析系统，同时检测激光焊接过程中与焊接质量密切相关的可听声(20Hz～20kHz)、等离子体蓝紫光(400nm～500nm)、红外辐射(1200nm～1600nm)等3路信号。采用数字信号处理手段分析了3路检测信号的相关性，发现两路光信号变化完全同步，而声信号在时间上滞后于两路光信号，滞后时间等于声音传播所需要的时间，验证了所采集3路信号的有效性；并通过实例证明了采用多传感器检测在可靠性方面的优势。实验结果表明，采用多传感器检测与进一步的信息融合是实现激光焊接过程实时监测的发展方向。
激光技术 在线检测 多传感器 焊接 laser technique on-line monitoring multi-sensor welding
华中科技大学材料科学与工程学院, 湖北 武汉 430074
为实现对激光焊接过程中常出现的不同熔透状态的实时辨识,使用多种传感器采集焊接过程中的可听声、蓝紫光和红外辐射信号,并提取了反映熔透状态的6个信号特征。基于特征级的多传感器信息融合技术,采用模拟退火算法对信号特征进行组合优化和关联融合,确定了反映融合规则的“特征融合系数”,并以BP网络为框架构建识别熔透状态的模式分类器。研究结果表明,通过样本训练和信号特征优化组合,所构建的模式分类器对“过熔透”、“完全熔透”、“不稳定熔透”和“未熔透”等四种熔透状态的辨识准确率达到88%以上。从而提供了一种有效的激光焊接质量在线检测方法。
激光技术 激光焊接 多传感器融合 模式识别 人工神经网络
华中科技大学 材料科学与工程学院，武汉 430074
为了研究不同间隙下激光拼焊的焊缝质量及其对应的信号特征，采用自制同轴传感系统采集提取多种间隙下焊接时的同轴光信号，并对信号进行众数分析、分段功率谱分析和小波分析。结果表明，同轴光信号幅值的众数在不同间隙的焊缝段，聚集在线性可分的不同的区间，可以有效分开焊接质量不同的Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类焊缝；信号的分段功率谱分析能够较为直观地反映焊接状态的变化。同轴光信号小波分解后的第4层逼近信号，可以直观地识别出质量好的Ⅰ类焊缝。同轴光信号的第3层、第4层细节信号可以清晰地辨识出质量低劣的Ⅱ类焊缝。
激光技术 同轴监测 信号处理 小波分析 laser technique coaxial monitoring signal process wavelet analysis
华中科技大学 材料科学与工程学院，武汉 430074
在一定工艺条件下，焊缝熔合面积随线能量的增加线性增长，而在激光功率与焊接速度二者之中，激光功率对熔深有更为显著的影响，焊接速度则对熔宽影响较大。400nm～600nm波段的等离子体光信号可以较好地反映非穿透激光深熔焊熔深的变化，其均方根值与熔深成严格的二次曲线关系，另外还分析了等离子体光信号与焊缝熔深之间内在联系。研究结果为非穿透激光深熔焊熔深的实时监测或预测提供了理论与实验依据。
激光深熔焊 等离子体信号 非穿透 焊缝熔深 laser penetration welding plasma signal partial penetration weld penetration depth
1 华中科技大学材料工程学院, 湖北 武汉 430074
2 高能束流加工技术国防科技重点实验室,北京 100024
随着激光焊接在**工业中的应用越来越广泛,焊接质量的监测和控制逐步成为一项重要的研究内容,而焊缝的熔透性控制是其中最重要的参数之一,特别对于一些密封件而言。通过对伴随激光深熔焊接所存在的光致等离子体的蓝紫光信号相对强度的监测,以判断焊缝的熔透性。利用信号监测系统,在焊接时采集光致等离子体蓝紫光的强度作为原始分析信号,通过对数据的分析和处理,以及大量的实验结果与数据分析结果的对比,寻求信号与焊缝熔透性的关系。研究结果表明,焊缝的熔透性与光致等离子体光信号的累积强度有对应关系,当焊缝全部熔透时,光信号稳定性非常好,而一旦焊缝处于未熔透或熔透性差时,光信号会产生极大的波动。
激光技术 激光焊接 熔透监测 光致等离子体光信号
1 华中科技大学,材料科学与工程学院,武汉,430074
2 鄂州新型材料研究所,鄂州,436000
为了克服激光深熔焊易产生气孔、焊接高碳钢高合金钢等材料时接头组织性能恶化并容易出现裂纹以及材料对激光吸收率低等缺点,研究了一种将高频感应加热与激光相结合的复合焊接方法.以30CrMnSiA为对象,与激光焊接相比,采用激光-高频感应复合焊的焊缝组织中马氏体成分减少,贝氏体成分增加,接头的裂纹倾向降低了,同时焊缝的熔深熔宽也有明显的提高,而并未使焊接热影响区变宽或组织恶化.实验结果表明,激光-高频感应复合焊接与单纯激光焊接相比,可以起到改善接头组织性能、降低裂纹和气孔倾向以及进一步提高焊接效率的效果.
激光焊接 高频感应 复合焊接 焊接裂纹
华中科技大学,材料科学与工程学院,模具技术国家重点实验室,武汉,430074
采用4kW的YAG固体激光器,利用激光切割-焊接-热处理组合工艺对热轧酸洗线上硅钢卷板拼接进行了试验研究,以解决高牌号硅钢难焊的问题.对Hi-B钢进行了组合工艺试验,论证了该方案的可行性,探索了在不同工艺规范条件下焊缝成形、接头机械性能和金相组织的变化情况,得出了最佳工艺参数,通过了在线生产试验.
激光加工 激光切割-焊接-热处理组合工艺 高功率YAG 激光器 高硅钢
激光焊接的热循环特点是加热冷却速度快,可细化高强钢焊接接头的晶粒,但仍然存在焊缝凝固裂纹、HAZ裂纹和软化等问题。本文主要分析高强钢激光焊接性的一些特征,介绍国内外目前就高强钢激光焊接所采取的防止裂纹和HAZ软化的工艺措施.
高强钢 激光焊接 焊接性 焊接裂纹 HAZ软化 High strengthen steel Laser welding weldability welding cracks HAZ soften
