检索结果-内蒙古大学图书馆

机械工程学报 2025年第2期61卷 151-161页

作者：张明军李晨希邹江林程波张健仝永刚胡永乐陈根余长沙理工大学机械装备高性能智能制造关键技术湖南省重点实验室长沙410114 湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室长沙410082 北京工业大学高功率及超快激光先进制造实验室北京100124

镁合金激光焊接的关键的缺陷是焊缝成形差、晶粒粗化及接头性能差。提出环形光斑光纤激光束与功率正弦调制协同作用的镁合金激光深熔焊新工艺,并深入分析了功率调制参数对AZ31B镁合金对接接头表面成形、显微组织和力学性能的影响。结果... 详细信息

镁合金激光焊接的关键的缺陷是焊缝成形差、晶粒粗化及接头性能差。提出环形光斑光纤激光束与功率正弦调制协同作用的镁合金激光深熔焊新工艺,并深入分析了功率调制参数对AZ31B镁合金对接接头表面成形、显微组织和力学性能的影响。结果表明,与恒功率环形光斑激光焊相比,中心光束功率调制环形光斑激光焊缝上表面塌陷显著改善,且成形均匀。中心光束功率调制环形光斑激光焊时,熔池表面熔融金属波动速度较低,焊接小孔和上表面熔池流动更为稳定,有助于产生均匀的鱼鳞纹焊缝。中心光束功率调制可以改变焊缝显微组织结构,合适的调制频率下焊缝中心细小等轴晶区宽,热影响产生的粗晶区窄;过大的调制频率时,焊缝中心等轴晶区消失,形成大量粗晶区,但晶粒内部形成大量变形晶粒。当中心光束功率调制振幅和频率分别为500 W和200 Hz时,接头抗拉强度高达233.41 MPa,伸长率为9.52%,分别约为母材的82.3%和76%,断口以韧性断裂为主,局部存在解理特征。

关键词：激光焊接 AZ31B镁合金环形光斑功率调制组织性能

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高功率绿光飞秒激光诱导产生钛表面周期性微结构

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中国激光 2019年第10期46卷 130-138页

作者：秦晓阳黄婷肖荣诗北京工业大学高功率及超快激光先进制造实验室

采用飞秒激光在金属材料表面制备周期性微结构在光伏发电、自清洁以及生物医学等领域具有广阔的应用前景。采用功率为75 W、脉宽为800 fs、波长为515 nm的飞秒激光,首先研究线扫描条件下钛的烧蚀阈值,然后基于90°交叉面扫描的加工... 详细信息

采用飞秒激光在金属材料表面制备周期性微结构在光伏发电、自清洁以及生物医学等领域具有广阔的应用前景。采用功率为75 W、脉宽为800 fs、波长为515 nm的飞秒激光,首先研究线扫描条件下钛的烧蚀阈值,然后基于90°交叉面扫描的加工方式诱导钛表面微结构,推导出面扫描时单位点的有效脉冲数计算公式,并对结构演变规律进行归纳分析。结果表明:同文献报道的红外飞秒激光相比,钛表面绿光飞秒激光的烧蚀阈值明显降低;不同参数对钛表面微结构的影响可以归纳为面扫描单位点的有效脉冲数和激光能量密度。当激光能量密度较低时,随着有效脉冲数的增加,钛表面微结构由不均匀分布的驼峰状凸起转变为均匀的柱状阵列结构,能量密度较高时则转变为相互连接的丘陵状结构。高的激光能量密度、低的有效脉冲数与低的激光能量密度、高的有效脉冲数诱导的结构类似,使用高能量密度可显著提高加工效率。

关键词：激光技术绿光飞秒激光周期性微结构钛烧蚀阈值

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匙孔内光纤激光致喷发蒸汽对焊接过程的影响

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焊接学报 2023年第5期44卷 20-26,I0004页

作者：孔华赵振家邹江林王紫黄泽泓北京工业大学高功率及超快激光先进制造实验室北京100124

光纤激光深熔焊接羽辉由匙孔内激光致蒸汽喷发所致,对焊接过程存在严重的负面影响.文中通过改变匙孔内激光致蒸汽的喷发特征,研究羽辉对光纤激光深熔焊接过程的影响规律.结果表明,随着焊接速度的提高,沿焊接方向的匙孔口长度逐渐增大,... 详细信息

光纤激光深熔焊接羽辉由匙孔内激光致蒸汽喷发所致,对焊接过程存在严重的负面影响.文中通过改变匙孔内激光致蒸汽的喷发特征,研究羽辉对光纤激光深熔焊接过程的影响规律.结果表明,随着焊接速度的提高,沿焊接方向的匙孔口长度逐渐增大,匙孔前壁的倾斜角则逐渐减小.该现象导致孔内激光致喷发蒸汽的特征发生变化:底部摆动羽辉的喷发方向逐渐沿焊接反方向偏离激光束,狭长形羽辉的高度则逐渐降低直至消失;羽辉对焊接熔深的负面影响也逐渐减小直至消失,但飞溅数量逐渐增多,焊缝表面成形则逐渐恶化.进一步分析表明,匙孔前壁激光致蒸汽的喷发方向变化是底部摆动羽辉的喷发方向和狭长形羽辉高度均发生改变的主要原因;提高焊接速度可降低羽辉对焊接过程的负面影响,但匙孔前壁激光致蒸汽对匙孔后壁的冲击作用将导致孔口沿焊接方向的长度变大、飞溅增多、焊缝表面成形质量变差.创新点:(1)原位观测了不同焊接速度下羽辉和匙孔的形态,获得了底部摆动羽辉、狭长形羽辉随焊接速度的变化规律及其影响焊接过程的规律.(2)基于匙孔内激光致蒸汽喷发方向和匙孔前壁倾斜角度的变化,揭示了底部摆动羽辉和狭长形羽辉形态发生变化的原因.(3)分别揭示了底部摆动羽辉和狭长形羽辉对焊接过程的影响,为光纤激光焊接羽辉的控制及光纤激光焊接技术的优化奠定了基础.

关键词：光纤激光焊接速度羽辉蒸发蒸气熔深

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纤维增强热塑性树脂基复合材料与金属激光连接研究进展

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焊接学报 2021年第10期42卷 73-86,I0006页

作者：徐洁洁王栋肖荣诗黄婷北京工业大学高功率及超快激光先进制造实验室北京100124

纤维增强热塑性树脂基复合材料与金属的异质构件在轻量化现代装备中的应用日趋广泛,实现异质构件优质、高效、可靠的连接具有重要的学术意义和工程应用价值.详细综述了异质接头激光连接原理和界面结合机制,以及连接界面结合强度增强方... 详细信息

纤维增强热塑性树脂基复合材料与金属的异质构件在轻量化现代装备中的应用日趋广泛,实现异质构件优质、高效、可靠的连接具有重要的学术意义和工程应用价值.详细综述了异质接头激光连接原理和界面结合机制,以及连接界面结合强度增强方法和激光连接工艺对连接接头抗剪强度的影响.通过增强机械结合和化学键结合,同时采用控制激光热输入、施加压力、填充树脂材料等措施抑制缺陷的产生,接头抗剪强度已可以满足工业应用对静载强度的要求.同时展望了纤维增强热塑性树脂基复合材料与金属激光连接技术的发展趋势.

关键词：纤维增强热塑性树脂基复合材料激光连接超快激光刻蚀界面增强方法接头强度

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铝合金光纤激光高速压力焊接

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焊接学报 2021年第4期42卷 20-27,I0001,I0002页

作者：张景泉黄婷王栋武强徐洁洁肖荣诗北京工业大学高功率及超快激光先进制造实验室北京100124

铝合金对近红外光纤激光反射率高,激光能量利用率低,目前通常采用“万瓦级”光纤激光实现铝合金的高速激光焊接.文中采用激光压力焊接的方法,实现了铝合金“千瓦级”光纤激光的高速焊接.研究了不同工艺参数下焊缝的成形性,计算了激光能... 详细信息

铝合金对近红外光纤激光反射率高,激光能量利用率低,目前通常采用“万瓦级”光纤激光实现铝合金的高速激光焊接.文中采用激光压力焊接的方法,实现了铝合金“千瓦级”光纤激光的高速焊接.研究了不同工艺参数下焊缝的成形性,计算了激光能量的汇聚规律,并利用电子背散射衍射技术(EBSD)对焊缝微观结构进行表征.结果表明,激光功率为1~6 kW、焊接速度为5~20 m/min时均可实现焊接.当激光功率为6 kW时,焊接速度可达50 m/min.计算结果证明,激光压力焊接方法具有显著的能量汇聚作用,功率密度最大可达到原始聚焦激光束的4.6倍,提高了激光能量的利用率.通过对焊缝微观组织的表征进一步证明,激光能量汇聚作用实现了材料的快速熔化凝固,随后在压力作用下,填充了搭接间隙.

关键词：光纤激光压力焊接铝合金能量汇聚微观组织

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高速保护气流向对光纤激光深熔焊接羽辉的影响

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焊接学报 2023年第8期44卷 14-20,I0003,I0004页

作者：孔华杨武雄邹江林赵振家北京工业大学高功率及超快激光先进制造实验室北京100124

光纤激光深熔焊接羽辉可分为底部摆动羽辉和类似于激光束聚焦形态的狭长形羽辉.采用6 kW的光纤激光焊接低碳钢,对比研究了旁轴高速保护气流对这两部分羽辉的影响.结果表明,高速保护气流对狭长形羽辉具有明显的抑制效果,但其流向对焊接... 详细信息

光纤激光深熔焊接羽辉可分为底部摆动羽辉和类似于激光束聚焦形态的狭长形羽辉.采用6 kW的光纤激光焊接低碳钢,对比研究了旁轴高速保护气流对这两部分羽辉的影响.结果表明,高速保护气流对狭长形羽辉具有明显的抑制效果,但其流向对焊接过程稳定性的影响则明显不同:气流逆焊接方向时飞溅多、熔深浅、焊缝成形差;气流沿焊接方向时飞溅少、熔深加深、焊缝成形良好,保护气流逆焊接方向时,小孔口前部凸起液柱发生偏折,小孔口缩小、熔池波动更剧烈.进一步分析表明,保护气流逆焊接方向时,小孔口前部凸起液柱向小孔口偏折并堵塞小孔、影响底部摆动羽辉的喷发是致使焊接过程稳定性恶化的主要原因.在光纤激光焊接中,布置保护气时应该考虑其流向对底部摆动羽辉喷发状态的影响.

关键词：光纤激光气流方向焊接缺陷羽辉焊缝表面形态

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Ta-10W难熔合金光纤激光焊接工艺研究

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中国激光 2022年第16期49卷 47-55页

作者：杜欣祁百鑫赵振家张桐武强邹江林肖荣诗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

采用6 kW多模光纤激光器进行了Ta-10W难熔合金的光纤激光焊接工艺研究。利用高速摄像机、光学显微镜、扫描电镜、显微硬度仪及拉伸试验机对焊缝成形、熔池形态、飞溅物形态、显微组织、显微硬度、接头强度及断口形貌进行分析。研究结果... 详细信息

采用6 kW多模光纤激光器进行了Ta-10W难熔合金的光纤激光焊接工艺研究。利用高速摄像机、光学显微镜、扫描电镜、显微硬度仪及拉伸试验机对焊缝成形、熔池形态、飞溅物形态、显微组织、显微硬度、接头强度及断口形貌进行分析。研究结果表明,在焦点位于板材表面且焦点直径为0.3 mm的聚焦参数下,当焊接速度为2~3 m/min,激光功率为1.5~2.0 kW时,焊接模式由热导焊转变为深熔焊。Ta-10W深熔焊时焊缝成形良好,焊接飞溅大且飞溅物不易附着于板材,焊缝呈钉头形。3 mm厚对接接头的焊缝组织主要为柱状晶,在焊缝靠上的位置,主要为垂直于板厚方向的细长晶粒;在焊缝中部与下部,形成的则是细等轴晶粒。拉伸试验结果显示,接头的室温拉伸强度为506.5 MPa,约为母材的92.1%;1500℃高温拉伸强度约为140.9 MPa,接头断裂在母材处。

关键词：激光技术 Ta-10W 难熔合金激光焊接微观组织力学性能

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高功率光纤激光深熔焊接飞溅特性以及离焦量对飞溅的影响

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中国激光 2021年第22期48卷 73-80页

作者：张高磊孔华邹江林赵振家肖荣诗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

飞溅是激光深熔焊接中最严重的缺陷之一。本文通过熔池原位光学观察和板材质量亏损计算,研究了高功率光纤激光深熔焊接过程中的飞溅行为以及离焦量对飞溅的影响。结果表明:飞溅的形成可分为三步,熔池凸起→凸起部位拉长形成液体柱→液... 详细信息

飞溅是激光深熔焊接中最严重的缺陷之一。本文通过熔池原位光学观察和板材质量亏损计算,研究了高功率光纤激光深熔焊接过程中的飞溅行为以及离焦量对飞溅的影响。结果表明:飞溅的形成可分为三步,熔池凸起→凸起部位拉长形成液体柱→液体柱克服表面张力断裂形成飞溅;飞溅的直径主要分布在>50~100μm之间;随着离焦量增加,飞溅数量、板材质量亏损和熔宽均逐渐增加,熔深则逐渐减小。进一步分析结果表明:飞溅的喷发与小孔前壁倾斜角、小孔前壁激光致蒸发蒸气的冲击力、熔池表面张力有关;增加离焦量会减小前壁的倾斜角和熔池表面张力,同时增加前壁的激光致蒸发蒸气对小孔后壁上沿的冲击效果,使飞溅更易于产生。

关键词：激光技术飞溅熔池蒸气离焦量小孔前壁

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碳纤维增强复合材料与钛合金激光连接仿真

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中国激光 2023年第8期50卷 1-11页

作者：景若木徐洁洁肖荣诗黄婷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

为了研究不同工艺参数对TC4钛合金与连续编织碳纤维增强聚醚醚酮基复合材料(CFPEEK)的激光焊接接头的影响规律,并对焊接工艺窗口进行预测,使用ABAQUS软件建立基于热传导的有限元仿真模型,计算TC4钛合金/CFPEEK激光焊接接头的温度场分布... 详细信息

为了研究不同工艺参数对TC4钛合金与连续编织碳纤维增强聚醚醚酮基复合材料(CFPEEK)的激光焊接接头的影响规律,并对焊接工艺窗口进行预测,使用ABAQUS软件建立基于热传导的有限元仿真模型,计算TC4钛合金/CFPEEK激光焊接接头的温度场分布。针对CFPEEK中连续编织碳纤维的实际铺层情况,在建模时对复合材料进行分层处理,将碳纤维层视为正交性质的材料。在此基础上探究了激光功率、焊接速度、光斑尺寸对焊缝熔化深度及宽度的影响规律,计算结果与实际试验结果吻合度较高,激光功率、焊接速度、光斑尺寸等工艺参数均对接头结合处的温度有较大影响。经过多组参数的计算,得到了TC4钛合金/连续编织CFPEEK激光连接的预测工艺窗口。结果表明,所建立的有限元模型能够有效模拟连续编织CFPEEK与TC4钛合金激光连接的温度场分布,对实际试验有一定指导意义,可降低试验成本。

关键词：激光技术激光连接碳纤维增强复合材料 TC4钛合金数值模拟

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AISI304不锈钢箔振镜扫描激光微焊接工艺

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中国激光 2019年第11期46卷 123-129页

作者：杜伟哲黄婷曹政栾琳张庆伟肖荣诗北京工业大学激光工程研究院高功率及超快激光先进制造实验室

振镜扫描激光微焊接是激光微焊接的发展方向。采用基模光纤激光器及振镜系统对厚度为100μm的AISI304不锈钢箔进行平板扫描焊接,对比研究了氩气保护与无气体保护时的激光微焊接工艺,建立了两种条件下激光微焊接的工艺窗口。结果表明:无... 详细信息

振镜扫描激光微焊接是激光微焊接的发展方向。采用基模光纤激光器及振镜系统对厚度为100μm的AISI304不锈钢箔进行平板扫描焊接,对比研究了氩气保护与无气体保护时的激光微焊接工艺,建立了两种条件下激光微焊接的工艺窗口。结果表明:无气体保护时,激光微焊接会产生不稳定过渡区,其产生机理不是热导焊接模式和深熔焊接模式的交替出现,而是氧化导致的深熔焊接过程不稳定;气体保护可以避免不稳定过渡区的产生,并扩大焊接工艺窗口。

关键词：激光技术不锈钢箔光纤激光微焊接气体保护过渡区工艺窗口

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