隨著激光器水平不斷發(fā)展,功率超過10kW的超高功率高質(zhì)量光纖激光已經(jīng)投入市場并逐步開始嘗試應用于大厚板的高效激光焊接,其激光束功率密度可達107～108W/cm2,這意味著在焊接過程中一道焊縫的熔深可以達到更大,使得厚板大型構(gòu)件的高效、低變形焊接有望獲得新的解決方案。本文以40mm厚的Q235低碳鋼板為材料,系統(tǒng)研究了30kW級激光深熔焊接的工藝特性。研究發(fā)現(xiàn),30kW激光焊接低碳鋼厚板的焊縫成形較差,存在飛濺、表面塌陷、縮孔等焊接缺陷。僅通過改變焊接速度、離焦量、保護氣體種類、焊接姿態(tài)等焊接工藝參數(shù)難以獲得熔深較大、成形良好的焊縫。進一步,采用高速攝像等手段觀察了超高功率激光焊接的熔池表面特性和獨特的金屬蒸氣/等離子體形態(tài),揭示了超高功率激光焊接過程飛濺的形成過程。觀察到30kW激光焊接時,熔池波動劇烈,從小孔內(nèi)流出的金屬溶液的量不斷增加并包圍住匙孔,匙孔前沿的熔池存在液柱上揚現(xiàn)象,并最終形成飛濺逸出。同時,30kW激光深熔焊接過程中產(chǎn)生的金屬蒸氣/等離子體遠多于常規(guī)千瓦級激光焊接,噴出的高度達到50mm,金屬蒸氣/等離子體由匙孔開口附近呈青色的等離子體和位于上方呈金色的金屬蒸氣構(gòu)成,...

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-3萬瓦級CO2激光電弧復合焊接焊縫橫截面成形[14]

早在上世紀末本世紀初,歐美和日本等激光技術(shù)應用較早的發(fā)達國家就利用超高功率激光對厚板的焊接進行了研究,最早用于厚板連接的是超高功率CO2激光器。Goussain等人[11]為焊接板厚為10mm-35mm的不同厚度的板材采用45kWCO2激光器,并對獲得的焊接接頭進行了無損檢測、....

圖1-4激光厚板焊接焊縫橫截面成形[16]

國內(nèi)北京工業(yè)大學激光工程研究院的吳世凱和肖榮詩等人[15]采用最大輸出功率為20kW的SR200CO2激光器自熔焊接了12mm厚的不銹鋼厚板,并采用最大輸出功率為3500W的SlabCO2激光器通過窄間隙多層填絲焊和激光-TIG填絲復合焊對接了10mm不銹鋼厚板,并通過研究....

圖1-5 30kW光纖激光器(YLR 30000)焊接性能[6]

德國IPG公司的M.Grupp等人[6]采用30kW光纖激光器焊接32mm厚不銹鋼板,如圖1-5(a)所示為激光功率和焊接速度對焊縫深度的影響,激光功率由10kW增加到30kW,相同焊接速度下焊縫深度變大。如圖1-5(b)所示,當激光功率為30kW,在焊接速度為0.6m/min....

圖1-6焊接速度對焊縫成形的影響[21]

日本大阪大學的SeijiKatayama等人[21]采用10kW光纖激光焊接20mm厚A5083鋁合金,研究了焊接參數(shù)對焊縫成形的影響,分析了表面駝峰和飛濺的形成,并用X射線觀察了氣孔的產(chǎn)生。如圖1-6所示為焊接速度對焊縫成形的影響,焊接速度由3m/min增加到20m/min,....

本文編號：4051061