采用ABAQUS有限元分析软件, 建立了一种“焊接+激光冲击强化(LSP)”应力分布模型, 研究了不同能量LSP对316L不锈钢氩弧焊焊缝区域应力分布及应变的影响。研究结果表明, 由该模型模拟得到的残余应力分布与试验结果一致。LSP在焊缝区域表面诱导出残余压应力层, 消除了焊接热影响引起的残余拉应力; 随着激光脉冲能量的增大, 激光冲击诱导的残余压应力以及压应力层厚度增加, 但增加幅度减小; 焊接件表面应变峰值随着激光脉冲能量的增加而增大。
激光技术 激光冲击强化 有限元分析 氩弧焊 残余应力分布 应变 激光与光电子学进展
2017, 54(10): 101411
长安大学材料科学与工程学院, 陕西 西安 710064
分别采用脉冲激光焊和氩弧焊对0.7 mm厚1Cr18Ni9Ti不锈钢薄板实施焊接, 并针对两种方法获得的焊接接头的表观质量、显微组织和力学性能进行了对比研究。结果表明, 激光焊接试样的热影响区宽约60 μm, 焊缝组织为垂直于熔合线外延生长的柱状晶; 氩弧焊焊接试样的热影响区宽约1.3 mm, 热影响区内形成孪晶组织, 焊缝内靠近熔合线附近为外延生长的柱状枝晶, 到焊缝中心区域转化为等轴枝晶。基于多元合金凝固柱状晶/等轴晶转变模型揭示了两种焊接方法下焊缝区凝固组织的形成机理。显微硬度及室温拉伸性能测试结果表明, 两种焊接方法获得的焊缝区的硬度均略低于母材, 氩弧焊焊接接头的硬度分布曲线呈马鞍形, 热影响区的硬度最低。激光焊接薄板试样的抗拉强度显著高于氩弧焊。
激光焊 氩弧焊 显微组织 力学性能 1Cr18Ni9Ti 1Cr18Ni9Ti laser welding TIG welding microstructure mechanical properties
1 江苏大学机械工程学院， 江苏 镇江 212013
2 常州轻工职业技术学院机械系， 江苏 常州 213164
为了研究激光冲击处理对镁合金焊接件力学性能的影响，采用激光波长1064 nm，脉冲宽度15 ns，脉冲能量4 J，光斑直径3 mm的钕玻璃脉冲激光器，对AZ31B镁合金交流氩弧焊接件进行冲击处理。采用光学显微镜(OM)观测激光冲击前焊接接头微观结构，采用透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)观测激光冲击后焊接接头表层微观结构，采用扫描电子显微镜(SEM)观测试样断口，并分析了力学性能提高的机理。实验结果表明：根据优化的激光参数，能在焊接接头表层制得纳米晶，晶粒大小为35 nm左右；激光冲击处理改变了焊接件热影响区的应力状态，由残余拉应力60 MPa转变为残余压应力-125 MPa；激光冲击处理后，试样的抗拉强度提高了15.2%，屈服强度提高了15.7%，表面硬度提高了78.2%，平均冲击功提高了60%。AZ31B镁合金焊接件力学性能的提高是表面纳米化、应变硬化和残余压应力共同作用的结果。
激光技术 激光冲击处理 AZ31B镁合金 交流氩弧焊 表面纳米化 力学性能 光学学报
2013, 33(s1): s114015
采用傅里叶变换轮廓术来测量小电流钨极氩弧焊熔池表面高度，分析了表面高度与位相改变的对应关系，研究了电弧焊熔池液态金属的反射特性、熔池震荡及其对光束的漫反射效应，利用这种漫反射效应，通过搭建的熔池表面高度测量装置，拍摄到小电流钨极氩弧焊移动熔池的变形光栅条纹，经过计算机图像处理和位相高度转换，获得表面高度分布。研究表明，傅里叶变换轮廓术可用于小电流钨极氩弧焊熔池表面高度测量。
钨极氩弧焊 熔池震荡 表面高度 傅里叶变换轮廓术 tungsten inert gas welding molten pool concussion surface altitude Fourier transform profilometry
1 江苏大学机械工程学院， 江苏 镇江 212013
2 常州轻工职业技术学院模具系， 江苏 常州 213164
为了研究激光冲击处理对镁合金焊接件应力腐蚀性能的影响，采用激光波长1064 nm，脉冲宽度15 ns，脉冲能量4 J，光斑直径3 mm的钕玻璃脉冲激光器，对AZ31B镁合金交流氩弧焊接件表面进行冲击处理。室温下采用三点加载的方式，在去离子水中对试样进行应力腐蚀实验。利用光学显微镜和透射电镜观测激光冲击试样微观结构，利用扫描电镜观测应力腐蚀断口。实验结果表明：根据优化的激光参数，能在试样表面制得纳米结构表层，样品表面纳米晶粒大小为35 nm左右；激光冲击处理改变了试样表面的应力状态，由残余拉应力60 MPa转变为残余压应力-125 MPa；激光冲击处理后自腐蚀电位增大88 mV，腐蚀电流减小了73.4%，从而降低试样腐蚀倾向；未激光冲击的试样在浸没了192 h后出现应力腐蚀开裂，而激光冲击的试样在浸没了10个月后未出现裂纹，这表明激光冲击处理能够提高AZ31B镁合金焊接件抗应力腐蚀的能力。
激光技术 激光冲击处理 AZ31B镁合金 交流氩弧焊 纳米结构表层 残余压应力 应力腐蚀开裂 中国激光
2012, 39(12): 1203007
哈尔滨工业大学 现代焊接生产技术国家重点实验室,黑龙江 哈尔滨 150001
针对钨极氩弧焊(TIG)电弧高频引弧存在易破坏其周围设备、危害人体健康等问题,提出了采用激光等离子体引燃TIG电弧的新方法。以峰值时间为10 ms的CO2脉冲激光进行TIG电弧的引弧试验,并采用高速摄像观察了激光等离子体引燃TIG电弧过程中的等离子体形态。试验结果表明,激光等离子体的形态和大小是引弧成功与否的关键因数之一,只有当激光等离子体接触到钨极导致电极与工件之间的间隙被导通产生电子发射并形成自持放电时才能引燃电弧。在此基础上,进一步研究了保护气体成分、工件材料、激光束离焦量以及保护气体流量等因数对激光等离子体引弧性能的影响规律。
激光技术 激光等离子体 钨极氩弧焊 引弧 等离子体形态
1 中国科学院西安光学精密机械研究所，陕西 西安 710068
2 中国科学院研究生院，北京 100039
针对氩弧焊的特性，利用机器视觉技术实现了一种对氩弧焊熔池宽度进行测量的实时视频测量分析系统。在焊池宽度测量中采用了基于DSP的图像分析技术，不仅保证了测量精度，而且提高了系统的实时性。实验表明：该系统对氩弧焊焊池宽度测量精度高(10μm)，响应时间快(50 ms)。这种在线式氩弧焊监控系统相对于离线式氩弧焊产品来说，在加工产品的质量控制效果以及成本上都有更大的优势，非常适合流水线上不间断的高质量焊接加工，具有良好的应用前景。
焊接熔池 钨极氩弧焊(GTAW) 图像分析 数字信号处理 机器视觉 welding pool gas shielded tungsten arc welding (GTAW) image analysis digital signal processing machine vision
研究了激光堆焊层的组织和性能,通过对汲光堆焊、氩弧焊的组织对比分析,表明激光堆焊可以得到晶粒细小、稀释器率低、热影响区窄的堆焊层,显微硬度提高1.5倍:但激光堆焊开裂倾向增大.
氩弧焊 激光堆焊 显微组织
