范思远 1,2,3毛家智 1,2,3谢颂伟 1,2,3王梁 1,2,3,*[ ... ]姚建华 1,2,3
1 浙江工业大学机械工程学院，浙江 杭州 310023
2 浙江工业大学激光先进制造研究院，浙江 杭州 310023
3 浙江省高端激光制造装备协同创新中心，浙江 杭州 310023
本团队以316L不锈钢为对象，研究了高频脉冲激光直接作用于液态熔池对熔覆层宏观形貌、显微组织和熔池流动行为的影响；采用脉冲/连续双光束复合激光熔覆技术制备了316L不锈钢涂层，采用光学显微镜观测了熔覆层的宏观形貌和显微组织结构，并进一步采用高速摄像机研究了熔池流动行为的变化。研究结果表明：在高频脉冲激光作用下，熔池表面产生了高频环状振动波，波速约为1.408 m/s，马兰戈尼对流显著增强，熔池表面后端熔体的流速由未施加高频脉冲激光时的0.308 m/s增至0.394 m/s，提高了约27.92%；熔池凝固的冷却速率显著提高，由未施加高频脉冲激光时的186.58 K/s增至475.76 K/s，提高了约154.99%；由于形核趋势的增加和温度梯度的降低，熔覆层组织得以显著细化，平均晶粒尺寸由未施加高频脉冲激光时的13.06 μm减至6.32 μm，减小了约51.61%。
1 长春理工大学机电工程学院, 吉林 长春 130022
2 光学国际科技合作基地, 吉林 长春 130022
在焊接过程中, 熔池的流动特征与气孔、咬边等缺陷密切相关, 对熔池的结晶过程以及焊缝成形也有重要影响。以低合金高强钢为研究对象, 通过钻孔填埋ZrO2颗粒作为示踪粒子, 利用高速相机记录匙孔位置、电弧形态及熔池的流动特征, 研究了不同光丝距下激光-电弧复合焊接熔池表面的流动规律。结果表明：当光丝距为1 mm时, 匙孔位置不稳定, 发生了漂移现象, 示踪粒子绕过电弧作用区后沿中轴线流向后方; 当光丝距增加至3 mm时, 匙孔位置相对稳定, 但示踪粒子在流动过程中出现了典型的卡门涡街现象; 随着光丝距进一步增加至5 mm时, 匙孔位置稳定, 但示踪粒子在流经激光与电弧中间区域时出现了停滞现象, 此条件下示踪粒子的运动距离最大。通过对比三种光丝距下的焊缝截面形貌可以发现：当光丝距为1 mm时, 焊缝底部存在气孔缺陷, 这是光丝距过小导致匙孔不稳定而造成的工艺性气孔; 当光丝距为5 mm时, 两热源间距过大, 导致两热源的耦合效率下降, 熔深显著减小; 当光丝距为3 mm时, 焊缝无缺陷, 且熔深最大。
激光技术 复合焊接 熔池流动行为 高强钢 光丝距 中国激光
2018, 45(10): 1002004
