1 中国空气动力研究与发展中心高超声速冲压发动机技术重点实验室，四川 绵阳 621000
2 北京工业大学材料与制造学部高功率及超快激光先进制造实验室，北京 100124
主动热防护构件作为航空航天领域的重要结构，光纤激光焊接是该类结构的优选制造工艺。苛刻的服役环境对焊缝成形、表面保护及气孔缺陷提出了很高的综合要求。基于侧吹保护的光纤激光非穿透深熔焊接工艺试验，采用超景深显微镜、数字RT检测及灰度处理等设备及方法，系统分析光气间距、气体输送角度、保护气输出长度及气体流量等参数对焊缝成形、焊缝保护效果及气孔的影响规律。结果表明，保护气流量及光气间距对焊缝形貌及气孔率影响较大，正值光气间距参数下焊缝气孔率较低，气孔率同保护气流量正相关。基于优化的气体保护参数，优化了喷嘴结构，实现了主动热防护凹槽三维构件的激光焊接制造，并通过台架测试。
光纤激光 主动热防护结构 侧吹保护 焊缝形貌 气孔缺欠 fiber laser active thermal protection structure side-blow protection weld morphology porosity defect
西南交通大学材料科学与工程学院,材料先进技术教育部重点实验室,四川 成都 610031
在铝合金激光-熔化极惰性气体(MIG)复合焊过程中,摆动激光的引入会增强熔滴过渡的稳定性,有效抑制焊接过程中的飞溅,改善焊缝下部激光作用区的成形,使得试板厚度方向上焊缝的尺寸均匀性增强,焊缝的气孔缺陷大大降低。当摆动圆形直径较小(为0.2 mm)时,焊缝气孔率约为2.4%,较常规复合焊(约为7.8%)明显降低。常规激光-电弧复合焊匙孔底部熔池存在明显向下流动的趋势并产生局部涡流,此时在底部聚集的气泡逸出难度较大,因此有较多的气孔残留在焊缝中。当采用较小摆动幅度的激光时,匙孔开口尺寸增大,稳定性增强,并且在匙孔中部有较强的向下的熔池流动,使得熔池底部的气泡快速逸出熔池。
激光技术 铝合金 激光-MIG复合焊 摆动激光 气孔缺陷 中国激光
2021, 48(18): 1802002
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
通过端接接头的激光-MAG复合焊接实验,研究了焊接方式、光丝间距、能量输入等对熔滴过渡行为及气孔缺陷特征的影响规律。研究结果表明:激光-MAG复合焊接比单激光焊更适用于端接接头的焊接,可以改善焊缝的成形,抑制气孔缺陷;激光引导方式优于电弧引导方式,得到的焊缝内的气孔缺陷较少;适当增加光丝间距有利于焊接过程的稳定性;电弧能量输入主要影响焊缝形态,而激光能量增加则会阻碍熔滴过渡,并使焊缝底部产生气孔缺陷。
激光技术 激光-电弧复合焊 熔滴过渡 气孔缺陷
大连交通大学 材料科学与工程学院, 辽宁 大连 116028
气孔缺陷是铝合金T型接头双侧激光焊接面临的主要问题, 基于其工艺特点, 文中系统研究了表面处理状态、光束入射角度、焊接速度、热输入和光束间距对气孔缺陷的影响规律。研究结果表明: 铝合金表面保留一定厚度的纯铝包覆层才能最大程度地降低气孔缺陷; 采用较大的光束入射角度和较高的焊接速度可以有效降低气孔缺陷, 主要原因是小孔上方金属流动趋势由对流变为流向小孔内部更有利于气泡的逃逸; 降低焊接热输入和增加光束间距均不利于降低气孔缺陷, 造成小孔形状和贯通性改变并引起熔池流动行为的改变是其本质原因, 保证双侧小孔对称和贯通才能利于气泡逸出并降低气孔缺陷。
双侧激光焊接 T型接头 铝合金 气孔缺陷 double-sided laser beam welding T-joint aluminum alloy porosity defect 红外与激光工程
2018, 47(9): 0906004
哈尔滨工业大学 先进焊接与国家连接重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150001
采用光纤激光器对奥氏体不锈钢锁底型焊缝结构进行焊接, 分析焊接工艺对焊缝成形和气孔缺陷的影响, 优化工艺参数, 考察接头静态拉伸性能。结果表明: 随着焊接速度的增大, 焊缝形貌的熔深、熔宽出现下降趋势; 相反随着激光频率的增加, 焊缝形貌的熔深、熔宽增大。焊接速度相对于激光频率对气孔率影响更加显著。在激光功率P＝3.5 kW, 速度V＝2.5 m/min, 激光频率f＝35 Hz, 可获得成形良好、无缺陷的焊缝, 焊缝气孔率为2%, 平均抗拉强度为母材强度的94.7%。焊缝形貌为T字形柱状树枝晶组织。
激光焊接 锁底型焊缝 气孔缺陷 奥氏体不锈钢 laser welding lock bottom butt weld porosity defect austenitic stainless steel
华中科技大学 激光加工国家工程研究中心，武汉 430074
针对薄壁金刚石钻头的激光焊接应用，采用德国LSM240全自动激光焊接系统进行单面焊接试验，建立了粉末冶金材料激光焊接工艺优化的误差反向传播人工神经网络模型，应用该模型研究了激光焊接工艺参数对气孔率和焊缝强度等焊接质量因素的影响，并对薄壁金刚石钻头激光焊接进行了工艺参数优化处理，获得了无气孔缺陷的优质焊接接头。结果表明，气孔率同激光功率、焊接速度之间具有幂函数关系；焊缝强度同激光功率、焊接速度之间具有高斯函数关系。
材料 激光焊接 金刚石钻头 粉末冶金 人工神经网络 气孔缺陷 material laser welding diamond core driller powder metallurgy artificial neural networks porosity defect
