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脉冲激光焊接的数学模型

焊接学报 2001年第2期22卷 9-14页

作者：陈涛王智勇肖荣诗左铁钏北京工业大学激光工程研究院北京100022

基于金属材料熔化、汽化界面二维扩展机制建立了脉冲激光的焊接模型。该模型是将激光作用区和脉冲作用时间分离为离散单元后计算焊缝断面形状的 ,提出以深熔小孔中的腔内光强动态再分布机理更精确地描述焊缝断面形状。腔内光强再分布机... 详细信息

基于金属材料熔化、汽化界面二维扩展机制建立了脉冲激光的焊接模型。该模型是将激光作用区和脉冲作用时间分离为离散单元后计算焊缝断面形状的 ,提出以深熔小孔中的腔内光强动态再分布机理更精确地描述焊缝断面形状。腔内光强再分布机制主要考虑腔壁菲涅耳反射。光强叠加是基于与入射角无关的非相干强度叠加。每次反射后的位置单元的确定采用光线追迹法。数值模型分别算出功率P、光斑尺寸a、吸收率α(材料一定 ,波长变化 ,吸收率亦改变 )等参数变化所导致的液相线断面曲线的变化。并给出作用时间变化时 ,断面曲线的变化规律。计算结果表明 ,焊缝断面形状受脉冲功率、光斑直径、脉冲作用时间影响较大 ,这和实际的焊接情况吻合。同时。

关键词：脉冲激光焊接腔内功率密度再分布数学模型

Hastelloy C-276薄板脉冲激光焊接残余应力和变形的数值模拟和实验研究(英文)

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稀有金属材料与工程 2014年第11期43卷 2663-2668页

作者：郭玉泉吴东江马广义郭东明大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室辽宁大连116024

为了揭示0.5 mm厚度Hastelloy C-276薄板脉冲激光拘束焊接的热力学行为,借助ANSYS软件建立了三维有限元模型。实验测量了焊接温度历程和残余变形,验证了所建立有限元模型的可靠性。基于该有限元模型,采用改变夹具拘束条件的方法,进一步... 详细信息

为了揭示0.5 mm厚度Hastelloy C-276薄板脉冲激光拘束焊接的热力学行为,借助ANSYS软件建立了三维有限元模型。实验测量了焊接温度历程和残余变形,验证了所建立有限元模型的可靠性。基于该有限元模型,采用改变夹具拘束条件的方法,进一步研究了拘束距离对Hastelloy C-276薄板焊接瞬态应力和塑性应变、残余应力及变形的影响规律。结果表明,温度历程和残余变形的模拟结果与实验结果吻合较好;拘束距离对瞬态塑性应变的大小有显著影响,进而改变了残余应力及变形的分布和大小。随着夹具拘束距离从20 mm减小到4 mm,除了纵向残余拉伸应力外,横向残余拉伸应力和位移的峰值以及角变形的大小都呈减小的趋势。相对较小的拘束距离可以作为抑制横向残余拉伸应力和角变形的高效低成本方法,但对纵向残余拉伸应力有不利影响。

关键词：脉冲激光焊接残余应力焊接变形夹具拘束数值模拟

超薄Hastelloy C-276脉冲激光焊接接头的拉伸性能

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稀有金属材料与工程 2013年第6期42卷 1241-1245页

作者：马广义吴东江郭玉泉高忠民郭东明大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室辽宁大连116024 吉林大学无机合成与制备化学国家重点实验室吉林长春130012

采用脉冲激光焊接技术实现了0.5mm厚度HastelloyC-276屏蔽套材料对焊连接,得到的焊缝宽度小于1mm,分析了焊接接头的拉伸性能,同时采用微区XRD分析了拉伸断口HastelloyC-276相变特征。结果表明:焊接接头的屈服极限相对于母材并未改变;而... 详细信息

采用脉冲激光焊接技术实现了0.5mm厚度HastelloyC-276屏蔽套材料对焊连接,得到的焊缝宽度小于1mm,分析了焊接接头的拉伸性能,同时采用微区XRD分析了拉伸断口HastelloyC-276相变特征。结果表明:焊接接头的屈服极限相对于母材并未改变;而抗拉强度有一定程度的降低,为母材的88.6%,在断口处并未发现明显脆性相。焊接接头的屈服极限与母材基本相当,主要由于焊缝处的晶粒细化效果提高了材料的屈服极限,起到了与母材固溶强化作用相似的作用;而焊接接头抗拉强度的降低主要是由于拉伸过程更利于产生应力集中,促进微观裂纹的形成,进而加速材料的破坏。

关键词： HastelloyC-276 脉冲激光焊接拉伸试验 XRD

夹具拘束距离对Hastelloy C-276薄板脉冲激光焊接变形的影响

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光学精密工程 2012年第11期20卷 2465-2471页

作者：郭玉泉吴东江马广义杨义彬佟宇郭东明大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室辽宁大连116024

为了揭示夹具拘束距离对0.5mm厚Hastelloy C-276薄板脉冲激光焊接变形的影响,基于有限元软件ANSYS建立了三维热力耦合有限元模型。采用位移约束假设代替实际夹具的拘束作用,研究了夹具拘束距离对Hastelloy C-276薄板焊接纵向挠曲变形及... 详细信息

为了揭示夹具拘束距离对0.5mm厚Hastelloy C-276薄板脉冲激光焊接变形的影响,基于有限元软件ANSYS建立了三维热力耦合有限元模型。采用位移约束假设代替实际夹具的拘束作用,研究了夹具拘束距离对Hastelloy C-276薄板焊接纵向挠曲变形及横向收缩变形的影响规律。实验测量了焊接热循环曲线和残余变形,验证了所建立有限元模型的可靠性。模拟结果表明,随着夹具拘束距离从8mm增加到20mm,焊接纵向挠曲变形及横向收缩变形均表现为近似线性增大的趋势,特别是焊接横向收缩变形增加了将近3.6倍,而减小夹具拘束距离可以控制焊接残余变形。该模型较准确地模拟了薄板脉冲激光焊接温度场及残余变形,为抑制薄板焊接变形提供了理论和实验依据。

关键词：激光技术脉冲激光焊接数值模拟焊接变形 Hastelloy C-276合金塑性应变

航空航天用脉冲激光焊接5052-H32铝合金薄板的外观、显微组织和力学性能（英文）

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2019年第4期29卷 667-679页

作者： T.E.ABIOYE H.ZUHAILAWATI S.AIZAD A.S.ANASYIDA Structural Materials Niche Area School of Materials and Mineral Resources Engineering Engineering CampusUniversiti Sains Malaysia Industrial and Production Engineering Department School of Engineering and Engineering TechnologyFederal University of Technology Akure

制备0.6 mm厚的AA5052-H32铝合金薄板,研究符合航空航天工业AWS D17.1规范的脉冲激光焊接工艺的最佳参数,如激光脉冲电流、脉冲频率和脉冲持续时间。研究焊缝的显微组织和力学性能,确定参数与焊缝几何形状的关系。在高脉冲能量(25 J)、... 详细信息

制备0.6 mm厚的AA5052-H32铝合金薄板,研究符合航空航天工业AWS D17.1规范的脉冲激光焊接工艺的最佳参数,如激光脉冲电流、脉冲频率和脉冲持续时间。研究焊缝的显微组织和力学性能,确定参数与焊缝几何形状的关系。在高脉冲能量(25 J)、高平均峰值功率(4.2 kW)和低脉冲能量(17.6 J)、低平均峰值功率(2.8 kW)两种条件下可获得满足AWSD17.1要求的无凝固裂纹的优质焊缝。在较低热量输入下形成的焊缝具有更细小的枝晶结构,且焊缝中Mg的蒸发和硬质相化合物(Al_(0.5)Fe_3Si_(0.5))的形成减少。因此,与在较高热量输入下形成的焊件相比,在较低热量输入下形成的焊件的抗拉强度(168MPa)提高1.15倍,但其接头处的硬度(111HV_(0.1))下降约29%。总之,为了获得满足AWS D17.1要求的0.6 mm厚AA5052-H32脉冲激光焊接接头,选择合适的参数至关重要。

关键词：脉冲激光焊接铝合金薄板显微组织力学性能凝固裂纹金属间化合物

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小尺寸不锈钢片脉冲激光焊接的参数分析

应用激光 2003年第1期23卷 22-24页

作者：熊丽娟都东何云峰岁波李先耀张骅清华大学机械工程系北京100084

研究小尺寸不锈钢片脉冲激光焊接的特点,着重分析焊接参数对焊缝熔透状况和焊缝宽度的影响。实验表明,随着脉宽增大,激光功率密度的熔透阈值减小,平均功率的熔透阈值线性增加;但是功率密度不能无限减小,为了保证熔透它必须在某一极限值... 详细信息

研究小尺寸不锈钢片脉冲激光焊接的特点,着重分析焊接参数对焊缝熔透状况和焊缝宽度的影响。实验表明,随着脉宽增大,激光功率密度的熔透阈值减小,平均功率的熔透阈值线性增加;但是功率密度不能无限减小,为了保证熔透它必须在某一极限值以上。影响焊缝宽度的主要是激光功率密度、脉冲宽度和脉冲频率这三个参数。本文为散热条件受限的小尺寸工件精密激光焊接提供了有益的经验,同时也为加工过程的数值模拟分析提供了实验基础。

关键词：脉冲激光焊接熔透焊缝宽度不锈钢片

低温对TC4脉冲激光焊接接头组织和性能的影响

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材料科学与工程学报 2017年第5期35卷 836-840页

作者：高晓龙李海军刘晶毕宗岳李远征宝鸡文理学院机械工程学院陕西宝鸡721016 天津百恩威新材料科技有限公司天津301800 宝鸡石油钢管有限责任公司陕西宝鸡721008

在-120~25℃温度范围内对TC4钛合金薄板脉冲激光焊接接头进行了拉伸试验,并对拉伸断裂后的显微组织进行了观察,研究了低温对TC4钛合金脉冲激光焊接接头组织和力学性能的影响。试验结果表明:随着温度的降低,TC4钛合金脉冲激光焊接接头的... 详细信息

在-120~25℃温度范围内对TC4钛合金薄板脉冲激光焊接接头进行了拉伸试验,并对拉伸断裂后的显微组织进行了观察,研究了低温对TC4钛合金脉冲激光焊接接头组织和力学性能的影响。试验结果表明:随着温度的降低,TC4钛合金脉冲激光焊接接头的显微组织并未出现明显变化,拉伸强度升高而延伸率下降,呈延性断裂模式。在低温拉伸过程中,TC4钛合金脉冲激光焊接接头母材区域的α相中有滑移带形成,预示变形机制仍然是位错滑移机制。

关键词： TC4钛合金脉冲激光焊接低温组织和力学性能

Ti2AlNb/Ti6Al4V异种钛合金脉冲激光焊接接头微观组织与性能的研究

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热加工工艺 2020年第15期49卷 19-24页

作者：余浩魁高晓龙李思阳李伦坤王小强宝鸡文理学院机械工程学院陕西宝鸡721016

针对Ti2AlNb/Ti6Al4V异种金属激光焊接接头力学性能较差的问题,采用脉冲激光与光束偏移相结合的方法对Ti2AlNb/Ti6Al4V异种金属进行焊接。试验结果表明,当光束从Ti2AlNb侧移动到Ti6Al4V时,接头的熔化区组织由B2相转变为针状马氏体α’相... 详细信息

针对Ti2AlNb/Ti6Al4V异种金属激光焊接接头力学性能较差的问题,采用脉冲激光与光束偏移相结合的方法对Ti2AlNb/Ti6Al4V异种金属进行焊接。试验结果表明,当光束从Ti2AlNb侧移动到Ti6Al4V时,接头的熔化区组织由B2相转变为针状马氏体α’相,Ti6Al4V侧热影响区的完全相变区宽度明显增加,Ti2AlNb侧热影响区微观组织变化较小。同时熔化区区域的显微硬度从300 HV左右增加到410~420 HV,接头的拉伸强度增加到1017 MPa,伸长率增加到10.5%,断裂模式从脆性模式转变为延性模式。上述结果证明,脉冲激光与光束偏移的组合方法能够使接头具有更高的冷却速度,从而在熔化区形成针状马氏体α’组织,提高了接头的力学性能。

关键词： Ti2AlNb Ti6Al4V 脉冲激光焊接微观组织力学性能

DP500高强钢脉冲激光焊接接头的组织和性能

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电焊机 2014年第5期44卷 79-84页

作者：洪永昌计遥遥张武安徽工业大学工商学院安徽马鞍山243002 马鞍山钢铁股份有限公司汽车板推进处安徽马鞍山243000

利用小功率Nd∶YAG固体脉冲激光器,对厚度为0.65 mm的DP500高强度双相钢进行激光焊接性试验,重点分析研究在其他脉冲激光工艺参数一定,只改变脉冲频率的不同脉冲激光功率条件下的焊接接头显微组织,并对其显微硬度分布、拉伸性能和杯突... 详细信息

利用小功率Nd∶YAG固体脉冲激光器,对厚度为0.65 mm的DP500高强度双相钢进行激光焊接性试验,重点分析研究在其他脉冲激光工艺参数一定,只改变脉冲频率的不同脉冲激光功率条件下的焊接接头显微组织,并对其显微硬度分布、拉伸性能和杯突成型性能进行测定比较。试验结果表明,在较低的脉冲激光功率条件下形成的焊接接头热影响区较窄,焊缝区组织主要为板条马氏体和少量上贝氏体组织;而在较高脉冲激光功率条件下形成的焊接接头,热影响区较宽并且焊缝中出现较多的上贝氏体和少量侧板条铁素体组织。其次,随着脉冲激光功率的提高,在焊接接头的热影响区出现软化区,而且其拉伸性能和杯突成型性能相比母材有所下降。当脉冲激光功率为160 W时,焊接接头纵向拉伸的抗拉强度有所下降,经杯突试验后裂纹在焊接接头平行于焊缝的中心处产生,杯突值大大降低。

关键词： DP500高强钢脉冲激光焊接焊接性杯突成型性能