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
界面金属间化合物的厚度和种类是影响铝/钢异种材料激光熔钎焊接头性能的关键。研究了不同摆动参数下接头金属间化合物（IMCs）的厚度和种类，并进一步分析了不同摆动参数下接头的拉伸性能及断口形貌。结果表明，摆动激光可以改善铝/钢异种材料激光熔钎焊接头界面金属间化合物的厚度和相组成。未加摆动激光时，在界面形成了厚度约为8.45 μm的两层IMCs，焊缝侧IMCs为τ5-（Fe，Ni）1.8Al7.2Si，钢侧IMCs为θ-（Fe，Ni）（Al，Si）3。当激光摆动直径为2 mm、频率为30 Hz时，IMCs的分布更加连续均匀，厚度约为2.21 μm，界面层组织为τ5-（Fe，Ni）1.8Al7.2Si，最优接头线载荷为289.1 N/mm，比未加摆动激光时的接头线载荷提高了约33.9%。
激光技术 铝/钢激光熔钎焊 摆动激光 金属间化合物 力学性能 中国激光
2024, 51(12): 1202105
西南交通大学材料科学与工程学院，四川 成都 610031
Inconel690镍基合金具有良好的综合力学性能，其焊接结构已经被广泛应用于核电产业中，通过改变热输入与填丝可以改善其焊接接头的力学性能。对Inconel690镍基合金与SUS304不锈钢进行激光对接焊试验，分析接头显微组织和力学性能。研究发现，焊缝呈现激光焊接典型的高脚杯形状，焊缝区域弥散分布含钛相。当未填充焊丝时，低热输入（1.5 kJ/cm）接头与高热输入（2.6 kJ/cm）接头相比，焊缝晶粒尺寸减小约40%，接头抗拉强度提高约9.7%，焊缝平均硬度提高约7.7%。在填充焊丝后，焊缝中Ni元素含量提高，Fe元素含量下降，出现弥散分布的富铬相，结合X射线衍射（XRD）结果分析，推测其为Cr0.19Fe0.7Ni0.11相。与高热输入接头相比，低热输入填丝焊的焊缝平均硬度与接头抗拉强度均有所提高，其中焊缝平均硬度提高约22.6%，抗拉强度提高约16.2%。
激光光学 异种材料 镍基合金 激光焊接 热输入 力学性能 光学学报
2023, 43(10): 1014001
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
选用6 mm厚低碳贝氏体钢板进行激光-MAG复合焊接(MAG焊，熔化极活性气体保护电弧焊)，以激光功率、焊接速度、送丝速度为试验参数，以焊缝成形系数(ψ)、激光区面积比(R)为响应指标，建立响应面分析数学模型。送丝速度对ψ和R的影响显著，激光功率与焊接速度的交互作用对ψ的影响显著，送丝速度与焊接速度的交互作用对R的影响显著。对焊缝成形进行评定，筛选出最优工艺参数：激光功率4120～4300 W，焊接速度15.3～16.3 mm/s，送丝速度12.3～13.6 m/min。经试验验证，ψ和R的模型准确度分别为95.0%和92.3%。
激光技术 激光-MAG复合焊接 低碳贝氏体钢 响应面法 成形系数 激光区面积比 中国激光
2022, 49(16): 1602018
西南交通大学材料科学与工程学院，四川 成都 610031
在LabVIEW环境下设计了一套焊接过程监测系统，该系统可以采集激光-MIG复合焊接等离子体的光学信号以及焊接电流、电压这两种电信号，并以TDMS格式输出。焊接前使用最大类间方差法对焊丝与工件的图像进行二值化处理，然后对二值化图像使用形态学滤波器进行降噪滤波并细化，接着采用一种基于路径追踪的分叉去除算法去除细化结果中的分叉，最后使用HUBER线性拟合法确定激光束的入射位置。对焊接时的等离子体高速摄像照片进行图像处理，获得了激光在等离子体中的传输距离(DLTP)。将DLTP的计算值与实测值进行对比，可知所设计系统的计算准确度为96.5%。
激光技术 激光-MIG复合焊接 监测系统 等离子体高速摄像照片 形态学滤波器 图像处理 激光在等离子中的传输距离
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
西南交通大学材料科学与工程学院, 四川 成都 610031
研究了氦-氩混合保护气体对铝合金激光- MIG复合焊熔滴过渡行为及焊缝气孔缺陷的影响,结合焊接过程中匙孔的动态特征,分析了气孔缺陷得到抑制的原因。结果表明,采用氦-氩混合保护气体时,焊接过程匙孔更加稳定,焊缝气孔率得到有效降低。当氦-氩混合保护气体中氦气体积分数为50%时,熔滴过渡形式由射滴过渡转变为短路过渡,焊缝气孔率约为1.0%,相比于纯氩气保护时降低了80%;继续增加氦气,对气孔的抑制并无显著效果。纯氦气时,焊接过程中产生大量飞溅,焊缝表面成形差。
激光技术 氦-氩保护气体 激光-MIG复合焊接 熔滴 匙孔 气孔 中国激光
2018, 45(12): 1202005
1 西南交通大学材料科学与工程学院，成都 610003
2 西南交通大学牵引动力国家重点实验室，成都 610003
真空环境下激光焊接熔深得到显著提高，焊缝成形及气孔等缺陷得到极大改善，可以获得常规激光焊接方法难以获得的显著效果。近些年，有关真空激光焊接过程机理，低真空甚至局部负压环境激光焊接装置的研究日益完善，真空激光焊接技术在船舶、核电及压力容器等领域大厚板焊接中展现出良好的应用前景。本文首要概述环境压力变化对激光焊缝熔深，焊缝表面成形及气孔等缺陷的影响规律，从焊接过程等离子体羽辉及匙孔、熔池的动态行为特性方面总结国内外学者有关真空激光焊接机理的研究成果，并介绍了真空焊接技术在工业领域的应用情况，最后对目前已报道的研究中存在的问题进行分析并对真空焊接技术的发展前景进行展望。
真空环境 激光焊接 等离子体羽辉 匙孔及熔池行为 vacuum laser welding plasma plume keyhole and molten pool behaviors
1 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
2 中核包头核燃料元件股份有限公司, 内蒙古 包头 014035
3 哈尔滨工业大学金属精密热加工国防科技重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150001
4 国防科技工业焊接自动化技术研究应用中心, 黑龙江 哈尔滨 150001
采用脉冲Nd:YAG激光对锆4合金的十字交叉焊点进行试验研究，从焊点形貌、焊点成形系数和力学性能方面，研究了脉冲激光工艺参数对锆4合金十字交叉点焊的影响规律。研究表明：脉冲能量较小时，激光热量输入不能充分熔化交叉焊点预留凸台，焊点余高较大，无法满足实际应用要求。在单位脉冲能量一定的前提下增大峰值功率减小脉冲宽度，或增大激光脉冲的发射个数均可改善焊点的成形，减小焊点余高，得到较大的焊点深宽比。十字交叉焊点的最大拉伸载荷与焊点的深宽比成正比关系。
激光技术 锆4合金 脉冲激光 焊点成形 拉伸载荷
