双光束激光焊接技术研究现状及应用

阐述了双光束激光焊接技术特点及研究现状,对钛合金双光束激光焊接工艺进行研究,采用双光束激光焊能增强激光焊接的工艺适应性,减少焊接缺陷,焊接过程更加稳定。试验研究表明,钛合金双光束激光焊焊缝成形良好,钛合金双光束激光焊接头强度与母材相当。采用双光束激光焊接某钛合金薄壁结构件,满足设计要求的焊缝质量标准要求。     

激光填丝焊技术

介绍了激光填丝焊的装置 ;论述了光束与焊丝和工件的相互作用及送丝速度与焊接速度之间的关系 ;同时对激光热丝焊、多道焊和异种金属焊技术进行了评述。     

旋转双焦点激光-TIG复合焊接头的研制

近年来,在激光-电弧复合焊接几何参数、激光聚焦位置及能量参数的优化与选择、热源相互作用机理、保护气体对接头性能的影响、坡口形貌对焊接工艺的影响、熔池的流动特性和复合焊接熔滴过渡力学行为等方面的研究使激光一电弧复合焊接技术得到了很大程度的发展.     

一种无裂纹激光焊接技术

德国FraunhoferInstituteforMaterialandBeamTechnology研究所的研究人员已成功开发出一种利m激光对经热处理的钢进行焊接的新技术—激光感应焊接技术．虽然激光光束能产生焊接所需要的能量，但由于材料冷却速度过快，焊接时会出现裂纹，因此，过去无法用激光对经热处理的钢进行焊接．经热处理的钢在自动化丁件生产中通常m于制造驱动轴等遭受极大应力的零部件．这种焊接新技术的原理如下：焊接时，有电流流经线圈产生电磁场，从而在钢件上产生电流．电阻使被焊钢件的温度升高．对钢件表面进行预热。然后，利用激光对经预热的材料表面进行…     

十轴六联动双光束激光焊接及其跟踪控制技术

T型接头常见于大型构件的筋壁板,其加工方法和质量往往影响着整个结构件的性能。研制了十轴六联动双光束激光焊接机床,其中六轴联动控制单元实现了在三维激光焊接中对位置和姿态的控制,同时对T型接头两侧进行实时焊缝测量,实现了对双侧焊缝的跟踪与补偿。通过对试验件的焊接,验证了十轴六联动双光束激光焊接及其跟踪控制系统满足大型结构件三维T型接头加工要求。     

大功率YAG激光器及其在航空制造中的应用

高能束流加工技术国防科技重点实验室于 2 0 0 2年引进了英国GSILumonics公司制造的AM 35 6型YAG激光器 ,最大输出功率可达 4 .5kW ,采用三级振荡加三级放大的结构 ,随激光器引进的还有ABB的机器人。该设备将主要用于复杂结构的空间焊接 ,特别是通过分光技术 ,采用双光束激光焊接技术 ,进行飞机壁板的制造技术的研究。所谓双光束焊接技术 ,是指两束激光进行复合使用 ,它可以增大熔深 ,改善焊缝成形 ,减少裂纹、气孔、咬边等焊接缺陷 ,尤其是在飞机制造中对大型壁板进行焊接时 ,可采用两个机器人各自带动一束YAG激光从T型接头的两边同…     

激光参数对光船性能影响分析

采用三温度11组元热化学非平衡空气模型计算了激光能量在等离子体中的沉积过程,并在激光脉冲作用结束8 μs后采用平衡空气模型,完成激光推进光船工作过程的数值模拟,研究了不同入射激光能量和脉冲宽度对光船推进性能的影响。结果表明:当脉冲宽度相同时,入射激光能量越大,所得冲量耦合系数越大;当入射激光脉冲能量相同时,脉冲宽度越小,所得冲量耦合系数越大。将计算所得冲量耦合系数与Schall实验所得结果进行比较,结果非常吻合。     

半导体激光器与单模光纤的球透镜耦合分析

建立了半导体激光器与单模光纤通过球透镜耦合的光传输模型,对双异质结激光器光束特性进行了分析。基于Huygens-Fresnel原理计算了激光光束远场发散角以及光束束腰半径。运用高斯光束与单模光纤耦合理论以及ABCD矩阵理论进行了激光器与单模光纤的球透镜耦合效率分析,给出了最优化的耦合封装工艺参数,以及各个影响耦合效率的参数容忍度,对半导体激光器与单模光纤的球透镜耦合封装具有重要意义。     

激光熔化沉积快速成形TC4钛合金的焊接性能

为了探索激光熔化沉积快速成形技术制备TC4钛合金的焊接性能,分别采用电子束焊、激光焊两种方法制备接头试样,并借助金相、硬度试验等方法获得接头力学性能、显微组织及硬度。结果表明:两种焊接方法得到的接头抗拉强度最高达953 MPa,焊接系数均0.9;激光和电子束焊接焊缝为网篮状α'相马氏体组织,热影响区为α相和针状马氏体组织组成。激光熔化沉积快速成形TC4钛合金和传统工艺制造的TC4钛合金在焊接特性方面表现相当。     

抛物形喷管的激光推进能量相似律数值研究

针对吸气式抛物形喷管,通过辐射输运方程和流体力学方程联立求解,计算激光能量沉积过程中的爆轰波流场,并采用高温平衡气体模型计算后续的激波流场,得到了不同构形的喷管在不同条件下的冲量和冲量耦合系数。提炼了耦合多种影响因素的无量纲因子,讨论了入射激光能量和喷管构形对推进性能参数的影响,建立了抛物形喷管激光推进的能量相似律。结果表明:当顶点到出口最外侧点连线和对称轴的夹角固定时,冲量和冲量耦合系数随无量纲因子先增大后减小,在0.37附近取得极大值;当无量纲因子固定时,冲量和冲量耦合系数均随夹角增大而减小,冲量随入射激光能量增加而增大,冲量耦合系数受能量的影响程度很小。     

金属基复合材料激光诱发反应焊接研究

将激光焊接技术用于碳化硅颗粒增强铝基复合材料的焊接。激光能量诱发复合材料和反应添加物钛之间的相互作用产物形成了复合材料的焊接接头。在一定的焊接条件下该反应产物能够完全阻止有害碳化铝相在焊接区的形成。给出了金属基复合材料激光诱发反应焊的试验结果,并从理论上对激光诱发反应焊接机理进行了探讨。     

管中激光加速器的推力形成过程

管中激光加速器是一种新型的激光推力器,弹射体在管道中被加速。利用光线追踪法,根据光线在网格中的传播路径信息,运用辐射输运方程,得到流场的能量源项;数值求解含能量源项的流体控制方程,对管道中等离子体流场激波的形成和演化过程进行了研究。模型能够模拟空气光学击穿、空气对激光能量的吸收、等离子体对激光的屏蔽作用和推力形成过程,通过计算得到冲量耦合系数为3.61×10-4N/MW,等离子体内能转化为流场动能的比例约为9%。     

铝合金空间热辅助搅拌摩擦焊技术

焊接作为一种重要的制造技术,对于大型空间结构与机构的在轨组装、维修具有重要意义。在总结国外空间焊接技术发展现状的基础上,提出了基于光源同轴加热辅助的空间搅拌摩擦焊技术,并利用激光进行了地面焊接装置研究与工艺试验。结果表明,采用无倾角光源同轴加热辅助搅拌摩擦焊技术,可实现铝合金的可靠焊接;辅助加热可提高焊接速度,降低缺陷发生率。该方法为我国空间焊接技术发展提供了一种新的思路和有益探索。     

2060铝锂合金薄板激光深熔焊流场形态及焊缝特征分析

采用激光深熔焊接技术,对厚度为2mm的2060铝锂合金进行平板对接激光深熔焊接试验,并开展焊接熔池形貌仿真模拟研究。建立了焊接结构的热流耦合模型,并进行了相关的试验校核。在此基础上,开展了不同工艺参数条件下的流场仿真。基于仿真结果分析了不同激光功率和焊接速度对熔池形貌的影响。研究结果表明,激光功率、焊接速度等参数对熔池匙孔有显著影响。     

中厚板的高功率激光焊接

研究和应用结果表明,采用高功率激光焊接技术可实现高速、极小焊后变形的中厚板焊接,焊接接头质量良好,某些钢种的激光焊缝和热影响区表现出远优于常规焊接的冲击韧性,为激光焊接在重大装备制造中的应用提供了有力的支撑.随着高功率激光焊接的优越性逐渐得到业内的认可,高功率激光焊接工艺必将在重大装备的中厚板焊接甚至厚板焊接中得到更为深入的应用.     

基于自适应光学的机载激光光束质量校正算法研究

机载激光受大气光学效应影响较为明显,研究以自适应光学为代表的光束整形系统,将有效提高激光器作用于目标位置的光束质量。利用光路中的自适应光学变形镜,以能量反馈方式对机载激光发射单元出射的激光光束质量进行回路校正,是一种可行方案。采用以随机并行梯度下降法(SPGD法)为代表的优化算法作用于变形镜,实现返回光能量最大,从而实现目标上的光束质量提升。通过算法优化及全局收敛仿真,探求一种较快速收敛的实用性方法,用于连续激光和重复性好的脉冲激光的光束质量校正。上述算法的仿真研究,有助于机载条件下的激光在实际大气环境下的效能提升,具有一定的实用价值。     

吸气式激光推进单脉冲性能实验研究

利用实验室建立的多种测量系统,组合不同的聚焦及约束条件,广泛进行了吸气式激光推进单脉冲性能实验研究。给出了气压、单脉冲能量和实验件构形对冲量耦合系数影响规律,发现随实验条件变化存在不同的冲量耦合系数稳定区间;测量了单脉冲激光推力加载过程,其持续时间约为170μs,峰值约为200 N;获得了不同约束和不同能量下的流场波系结构,认为激波速度大、有效作用时间长有利于获得高的冲量;进一步综合分析了目前吸气式激光推进的研究局限和发展方向,为重复多脉冲性能研究奠定了很好的实验方法和数据基础。     

基于二维激光支持爆轰波模型的光船工作过程数值模拟

以Raizer建立的一维激光支持的爆轰波模型为基础,根据激光推进中焦点区内入射激光强度的分布情况,建立了二维激光支持的爆轰波模型。在相同的激光入射功率下,分别采用球面激光支持的爆轰波模型、球冠激光支持的爆轰波模型和二维激光支持的爆轰波模型与流场控制方程组进行耦合求解,探讨了焦点区内激光强度分布不同时的光船推进性能。结果表明,在吸收相同激光能量的条件下,三种模型所得推力曲线和冲量耦合系数在误差范围内均吻合,说明能量在焦点区的分布对光船推进性能的影响不大。     

脉冲激光能量对ADN基液体工质推进特性的影响规律

为获得脉冲激光能量对含能液态工质推进性能的影响规律,通过基于激光器、高速相机、扭摆搭建的测试系统对二硝酰胺铵(ADN)基液体工质的吸收性能、烧蚀性能、推进性能进行了研究。结果表明：ADN基含能液体是一种理想的液体工质,吸收系数达354.05cm^-1,吸收深度为28.24μm。在0～63.97mJ能量范围内,增大激光能量有利于提高ADN基液体工质的推进性能。在激光能量为63.97mJ时,ADN基液体工质的推进性能达到最优,对应的推进性能参数分别为：冲量53.31μN·s,冲量耦合系数0.8757mN·s·J^-1,比冲281.59s,能量转化效率122.40%。     

激光调刀装置

Ｍｉｄａ激光调刀装置是一种非接触系统 ,减少了刀具的断裂和机床停机时间。该装置采用了发射到高精度光电二极管上的激光光束。当激光光束由于切割刀具而中断时 ,机床控制器进行必要的测量 ,自动设定回转刀具上的长度和直径。空气吹洗和风门都能保护光束不受切割环境影响。Ｍｉｄａ可检测刀具的断裂 ,进行刀具识别和刀具磨损的补偿 ,也能检查刀具直径和长度的状态和进行动态测量 ,并能检查热漂移。现有两种系统 :组合式和单机式。在组合式中 ,发射器和接收器分别装置在机床的任何部位 ,而在单机中发射器和接收器装配在一起激光调刀装置…