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激光-MIG复合焊接多因素对车身6016铝合金型材相对熔化率的影响分析研究

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应用激光 2022年第11期42卷 16-21页

作者：郭紫威代孝红路兵兵张福隆长春汽车工业高等专科学校汽车运用学院吉林长春130013 盐城工学院机械工程学院江苏盐城224051

采用激光-MIG复合焊接方法对车身6016铝合金件进行平板堆焊,研究激光功率、焊接电流、光丝距对相对熔化率的影响和不同条件下接头熔深与熔化率之间的关系。试验结果表明:光丝距对相对熔化率的影响最大;在不考虑任何参数影响时,接头熔深... 详细信息

采用激光-MIG复合焊接方法对车身6016铝合金件进行平板堆焊,研究激光功率、焊接电流、光丝距对相对熔化率的影响和不同条件下接头熔深与熔化率之间的关系。试验结果表明:光丝距对相对熔化率的影响最大;在不考虑任何参数影响时,接头熔深与相对熔化率的关系呈现无序状态;相同的激光功率条件下,获得更大的焊接熔深将意味着能够得到更大的相对熔化率。

关键词：激光-MIG复合焊接 6016铝合金相对熔化率

基于LabVIEW的激光-MIG复合焊接过程等离子体监测

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中国激光 2022年第2期49卷 147-158页

作者：马尧睿蔡创刘致杰谢佳杨策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... 详细信息

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%。

关键词：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

排布方式对铝合金激光-mig复合横向焊接特性的影响

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机械工程学报 2016年第10期52卷 84-90页

作者：陈彦宾雷正龙杨雨禾陈曦李颖哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室哈尔滨150001

采用常规激光-熔化极惰性气体保护电弧(Metal inert gas,mig)复合横向焊接铝合金过程中,焊缝表面极易出现咬边和下塌等缺陷,由此开展排布方式对激光-mig电弧复合横向焊接铝合金焊接特性的影响研究。分析二者的排布方式对熔池特征、熔滴... 详细信息

采用常规激光-熔化极惰性气体保护电弧(Metal inert gas,mig)复合横向焊接铝合金过程中,焊缝表面极易出现咬边和下塌等缺陷,由此开展排布方式对激光-mig电弧复合横向焊接铝合金焊接特性的影响研究。分析二者的排布方式对熔池特征、熔滴过渡形式以及焊缝成形规律的影响。试验结果表明,异面引导复合焊接方式对焊缝成形有明显改善作用,焊缝表面熔宽减少、中心线偏移和咬边缺陷得到有效抑制。采用同面引导复合方式时,熔滴过渡到匙孔后方,熔池下侧熔融金属大量堆积并产生周期性的波动,导致焊缝结晶组织出现了分层现象;而采用异面引导复合方式时,熔滴过渡到匙孔下方,并且熔滴在熔池中的落点位置与同面引导方式相比要偏上,熔滴过渡频率稍低,此时熔池中熔融金属分布较为均匀,熔池下部堆积金属较少,有效抑制了焊缝的下塌和咬边缺陷。

关键词：铝合金激光-MIG复合焊接横向焊接排布方式焊接特性

Al-Cu合金片对钢/铝异种金属激光-MIG复合焊接头组织和性能的影响

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机械工程材料 2020年第3期44卷 1-7,12页

作者：吴永亮顾丽霞罗立峰内蒙古机电职业技术学院机电工程系呼和浩特010070 吉林大学材料科学与工程学院长春130012

采用PLC系统控制的激光-MIG复合焊接工艺对Q890钢/6063铝合金进行异种金属焊接,研究了钢侧坡口表面添加Al-Cu合金片对接头显微组织、硬度和拉伸性能的影响。结果表明:激光-MIG复合焊接接头具有典型的熔钎焊特征;未添加Al-Cu合金片的接... 详细信息

采用PLC系统控制的激光-MIG复合焊接工艺对Q890钢/6063铝合金进行异种金属焊接,研究了钢侧坡口表面添加Al-Cu合金片对接头显微组织、硬度和拉伸性能的影响。结果表明:激光-MIG复合焊接接头具有典型的熔钎焊特征;未添加Al-Cu合金片的接头界面层由舌状相Fe2Al5和粗大针状相Fe4Al13组成,厚度约18μm,添加Al-Cu合金片后由舌状相(Fe,Cu)2Al5和细小絮状相(Fe,Cu)4Al13组成,厚度约为9μm,焊缝区与热影响区的组织与未添加Al-Cu合金片时的相似;添加Al-Cu合金片的接头界面层硬度比未添加Al-Cu合金片的低约59HV;添加Al-Cu合金片的焊接接头的抗拉强度比未添加Al-Cu合金片的提高了109.8%,未添加和添加Al-Cu合金片的焊接接头均在界面层断裂。

关键词：钢/铝异种金属激光-MIG复合焊接组织性能 Al-Cu合金

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TC4钛合金激光-MIG复合焊接研究

兵器材料科学与工程 2019年第2期42卷 73-77页

作者：张龙陈东高王大锋马冰马良超辛海鹰张迎迎戴宇中国兵器科学研究院宁波分院浙江宁波315103

通过激光-mig复合热源焊接参数优化,获得15 mm厚钛合金对接焊接接头,利用金相分析、拉伸试验和显微硬度对焊接接头的显微组织和力学性能进行研究。结果表明:坡口角度60°,钝边5 mm焊接过程最稳定,打底层焊缝熔深和熔宽随激光功率和焊接... 详细信息

通过激光-mig复合热源焊接参数优化,获得15 mm厚钛合金对接焊接接头,利用金相分析、拉伸试验和显微硬度对焊接接头的显微组织和力学性能进行研究。结果表明:坡口角度60°,钝边5 mm焊接过程最稳定,打底层焊缝熔深和熔宽随激光功率和焊接电流的增加而增加,随焊接速度的增加而减小;采用摆动焊接进行填充和盖面,焊接过程熔滴过渡稳定,无焊接缺陷,焊缝由单一的α'马氏体组成,热影响区显微组织为初生α相和α'马氏体;接头抗拉强度高于母材,断后伸长率为11.5%,略低于母材,拉伸试样断裂在母材处。焊缝区显微硬度最高,热影响区居中,母材最低。

关键词：激光-MIG复合焊接焊接参数优化显微组织力学性能

车身用铝合金板激光-MIG复合焊接多因素交互优化研究

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制造技术与机床 2020年第9期 165-168页

作者：郭紫威陈哲群长春汽车工业高等专科学校吉林长春130013 汕头职业技术学院广东汕头515078

实验采用了激光-MIG复合焊接方法对汽车铝合金件激光-mig焊接过程中的激光功率、焊接电流和光丝距,以及三者间的交互作用进行多因素交互优化,研究了各个参数交互作用对焊接接头熔深和相对熔化率的影响.实验结果表明:在不考虑光丝距影响... 详细信息

实验采用了激光-MIG复合焊接方法对汽车铝合金件激光-mig焊接过程中的激光功率、焊接电流和光丝距,以及三者间的交互作用进行多因素交互优化,研究了各个参数交互作用对焊接接头熔深和相对熔化率的影响.实验结果表明:在不考虑光丝距影响的前提下,激光功率对接头熔深的影响十分显著,而焊接电流对接头熔深的影响并不显著;在不考虑焊接电流影响的前提下,激光功率和光丝距对接头熔深的影响均较显著;在不考虑光丝距和不考虑焊接电流影响两种不同的前提下,随着激光功率的增加,接头熔深均显著增加.

关键词：激光-MIG复合焊接铝合金多因素交互

6061铝合金激光-MIG复合焊接匙孔稳定性研究

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6061铝合金激光-MIG复合焊接匙孔稳定性研究

作者：刘婷南京航空航天大学

学位级别：硕士

6061铝合金是航空、航天、轨道交通等领域常用的结构材料,其焊接工艺的研究对于提高产品质量与生产效率具有重要意义。中等厚度6061铝合金结构的焊接,目前主要采用多层电弧焊接、等离子焊接、搅拌摩擦焊接等工艺。激光-mig（Melt Inert ... 详细信息

6061铝合金是航空、航天、轨道交通等领域常用的结构材料,其焊接工艺的研究对于提高产品质量与生产效率具有重要意义。中等厚度6061铝合金结构的焊接,目前主要采用多层电弧焊接、等离子焊接、搅拌摩擦焊接等工艺。激光-mig（Melt Inert Gas）复合焊接技术兼备激光焊接与电弧焊接的优点,具有能量密度高、效率高、桥接能力强等特点,成为连接中等厚度铝合金结构的高效连接方法,极具应用前景。考虑到中厚板6061铝合金激光-MIG复合焊接存在的气孔缺陷,本文采用实验与仿真相结合的研究方法,研究了激光-MIG复合焊接过程温度场、流场分布特征及匙孔动态行为,并深入探究了匙孔稳定性对焊缝气孔率的影响,为进一步优化激光-MIG复合焊接工艺参数、抑制焊缝气孔奠定理论基础。首先,采用高功率碟片激光器、mig焊接系统和KUKA机器人开展了6 mm厚6061铝合金激光-MIG复合焊接实验,对焊接接头宏观形貌、微观组织形貌、气孔分布规律及气孔率、元素分布进行了分析,并借助高速摄像系统对焊接过程中的熔滴过渡、匙孔动态行为进行了观察。研究结果表明,焊接工艺参数对气孔率具有较大影响。熔滴过渡对匙孔开口大小影响显著,其中,在熔滴生长后期匙孔波动最剧烈,在熔滴与熔池接触时匙孔开口直径最小。其次,针对激光-MIG复合焊接过程中的温度场、流场分布特性开展了研究,建立了气-液-固三相数学模型,并借助于质量、能量、动量控制方程组、流体体积函数法建立固-液两相连续模型和气/液界面追踪模型。对热源模型校核后,开展了不同工艺参数下激光-MIG复合焊接过程中熔池和匙孔动态行为研究。研究结果表明,匙孔壁和熔池表面流速最快,熔池尾部受Marangoni环流和表面张力的共同作用向后延伸。熔滴过渡过程中匙孔形态的变化主要体现在匙孔后壁受熔滴的挤压导致匙孔形貌发生改变,从而影响匙孔稳定性。匙孔的深度变化大致分为三个阶段,即线性增长阶段、振荡增长阶段和稳态波动阶段。其中,工艺参数对焊接过程进入稳态波动阶段时间的影响尤为显著。最后,结合实验结果与模拟结果,探究了匙孔对冶金气孔和工艺气孔形成的影响机理,并重点考察了6061铝合金激光-MIG复合焊接过程中匙孔稳定性对焊缝气孔率的影响。研究表明,匙孔的动态行为对气孔的形成具有一定影响,匙孔稳定性与焊缝气孔率存在较为明显的负相关关系。

关键词：激光-MIG复合焊接匙孔稳定性气孔率熔池流动熔滴过渡

5A06铝合金激光-MIG复合焊接气孔缺陷形态与影响因素研究

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5A06铝合金激光-MIG复合焊接气孔缺陷形态与影响因素研究

作者：赵艳秋南京航空航天大学

学位级别：硕士

激光-熔化极惰性气体保护(Melt Inert Gas,mig)复合焊接技术有效结合了激光焊接与mig焊接的优点,已成为中厚板铝合金的高效连接技术。5A06铝合金由于具有较低的密度、较高的强度和良好的抗蚀性,已经大量应用于航天器的燃料贮箱。相对于... 详细信息

激光-熔化极惰性气体保护(Melt Inert Gas,mig)复合焊接技术有效结合了激光焊接与mig焊接的优点,已成为中厚板铝合金的高效连接技术。5A06铝合金由于具有较低的密度、较高的强度和良好的抗蚀性,已经大量应用于航天器的燃料贮箱。相对于贮箱目前所采用的传统焊接技术而言,激光-MIG复合焊接技术的连接效率显著提高,但是仍存在气孔缺陷明显等问题亟待攻克。本文采用大功率碟片激光器与mig焊接系统对6.9 mm厚5A06铝合金开展激光-MIG复合焊接实验,重点研究焊缝内的气孔形貌及分布形态,探究气孔形成原理及影响因素。首先,针对6.9 mm厚5A06铝合金初步开展激光-MIG复合焊接实验;在此基础上,构建5A06铝合金激光-MIG复合焊接三维温度场有限元模型,研究焊接过程温度场分布特征。基于不同焊接热输入,进一步开展激光-MIG复合焊接实验,并针对焊接接头宏观形貌、显微组织与拉伸性能进行分析。研究结果表明,焊缝宏观形貌与焊接热输入密切相关。从熔合线至焊缝中心,显微组织由柱状晶向等轴树枝晶过渡。根据不同mig热输入下的接头形貌,可将焊接接头分为两类。此外,焊缝内部不可避免地存在Mg元素的烧损行为。在激光-MIG复合焊接能量配比系数最小的情况下,获得了拉伸强度最高的焊接接头,可达到母材的85.14%。其次,本文研究了5A06铝合金激光-MIG复合焊接气孔的形态。研究结果表明,焊缝内冶金气孔的数量明显多于工艺气孔,且气孔的形成对焊缝内枝晶的生长存在显著影响。工艺气孔的形成与匙孔尖端的稳定性密切相关,其主要分布于焊缝下半区域。冶金气孔的形成与氢元素的形成密切相关,与此同时生成的沉淀相容易聚集在气孔壁上,尺寸较小的冶金气孔主要分布于焊缝上半区域。最后,研究了5A06铝合金激光-MIG复合焊接气孔的影响因素,重点考察了焊接热输入、坡口形式、预置垫板等因素对气孔的影响。结果表明,相较于未熔透的焊缝,完全熔透的焊缝气孔率较低。适当增加mig热输入,利于降低焊缝气孔率。将激光-MIG复合焊接能量配比系数控制在0.5左右,可获得气孔率较低的焊接接头。此外,与Y型坡口相比,I型坡口的焊接熔池体积更小,并且对mig热输入选择范围具有一定的局限性,因此不利于焊接过程中熔池内气泡的逸出。预置垫板条件下的焊接接头表面成型较好,但激光功率较大时,容易在焊缝背面接近预置垫板区域形成工艺气孔。

关键词： 5A06铝合金激光-MIG复合焊接焊接热输入显微组织气孔

AZ31镁合金激光-MIG复合焊接接头组织和疲劳性能研究

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热加工工艺 2016年第7期45卷 221-222,226页

作者：李娜马志华陈东高冯胜强郭海林中国兵器科学研究院宁波分院浙江宁波315103

为了提高AZ31镁合金激光-MIG复合焊接接头的可靠性,本文开展了10mm厚AZ31镁合金组织和疲劳性能研究,分析了复合焊接接头的组织、硬度及疲劳性能。结果表明:镁合金激光-mig复合焊缝形貌呈V型,焊缝热影响区较小,焊缝区为细小的等轴晶组织... 详细信息

为了提高AZ31镁合金激光-MIG复合焊接接头的可靠性,本文开展了10mm厚AZ31镁合金组织和疲劳性能研究,分析了复合焊接接头的组织、硬度及疲劳性能。结果表明:镁合金激光-mig复合焊缝形貌呈V型,焊缝热影响区较小,焊缝区为细小的等轴晶组织,且电弧区晶粒大小大于激光区,焊接接头软化区小。镁合金激光-MIG复合焊接接头沿焊接方向疲劳性能呈现出"先减后增,而后再减"的变化规律。

关键词： AZ31镁合金激光-MIG复合焊接疲劳性能微观组织