激光焊接技术的特点及其应用

激光焊接是激光加工技术发展较快的领域之一。激光焊接要求的幅射强度为10~5～10~7w/cm~2。激光精密焊接属于熔化焊接方法。激光焊接按激光器的运转方式,可分为脉冲激光焊接和连续激光焊接两大类。大功率激光焊接属于连续激光焊接。     

激光焊接夹层喷管的技术现状

激光焊接冷却通道壁技术是适应商业需要(降低制造费用和缩短开发时间)开发的科研成果.沃尔沃公司(VOLVO)已经研究出其核心技术,即应用于焊接通道壁技术的激光焊接法和X射线辅助连接系统.此项技术最初的开发目的是应用于一次性使用发动机,但是现在发现其应用于可重复使用发动机上也很有优势.使用寿命、热负荷、最小内壁厚度和材料疲劳特性等综合决定了此项技术的适用范围.目前,已经进行了夹层喷管热试,并且制造出了具有典型尺寸的用于演示的夹层喷管.正在研究应用于非再生冷却系统的激光焊接夹层技术.研究成果表明,这项技术可用于各种发动机,即从助推级到上面级均适用.现在,欧洲和美国正在讨论应用此项技术加工Vulcain和RL60发动机的喷管夹层结构.本文对下面内容进行了叙述激光焊接夹层技术概况;目前激光焊接夹层技术在一次性使用发动机上的应用情况;可重复使用发动机用激光焊接夹层技术的一些特性.     

激光脉冲圈焊工艺研究与应用

基于有限元软件MSC.MARC软件平台Hypermesh软件模块仿真模拟了激光连续圈焊和激光脉冲圈焊的温度场分布,模拟结果表明:激光脉冲圈焊可有效控制被焊工件温度场分布,焊接热影响区小,为此采用激光脉冲圈焊工艺焊接簧片式电磁阀簧片组件.研究了激光焊接频率与焊点重叠率以及激光焊接速度与焊缝强度和焊点重叠率之间的关系,从而得出了激光脉冲圈焊焊接工艺规范,即激光峰值功率Pf--300 W,激光基值功率Pj=200 W,激光焊接速度v=3.33 mm/s,激光频率f=20 Hz等,采用该焊接规范焊接完成的簧片式电磁阀已经应用于嫦娥五号探测器推进分系统、轨道器子系统以及上升器推进子系统的液体动力装置之中,并已经完成了飞行和月球探测任务.     

国外高能束流焊接技术发展现状

从电子束焊接、激光焊接、复合束流焊接、激光－电弧焊等几个方面，综述了国外高能束流焊接技术的发展现状。     

电连接器接点焊接工艺研究

针对航天产品电连接器接点焊点与引线断裂失效问题,分析了焊接过程中助焊剂、焊料、焊接工具和防护套等对接点焊接质量的影响。结合实践经验,提出相关工作参数和材料的选取原则,确定了生产中焊接技术的质量控制点。     

铝锂合金的焊接工艺

铝锂合金的出现是自30年代以来在铝合金材料领域里的重大变革,它在航空航天工业中作为结构材料有无比的优越性和广阔的前景,但是要使这种材料成功地应用到航空航天工业中并充分发挥它的潜力,焊接工艺是关键的工艺,解决了焊接技术问题,材料的大量应用问题才可相继解决。文中以对比的方法,介绍前苏联和以美国为代表的西方国家的铝锂合金发展概况及共性能,重点介绍前苏联的01420和美国的2090两种铝锂合金的焊接工艺和焊接接头性能以及如何减少和消除焊缝气孔缺陷的工艺技术措施。     

SMT—表面安装技术简介

表面安装技术是用完全没有引线或引线很短的小型元件直接安装在电路板表面。在片式元件、电路基料、贴装和焊接等方面均具有优点,由于元件尺寸小,安装密度高、贴装速度快,可使用波峰焊和再流焊因而使用范围广。     

SiCw/6061A1激光焊规范参数对接头强度的影响

碳化硅晶须增强铝复合材料具有高比强度、比刚度、耐高温等优点,其可焊性较差,但采用激光焊接方法,用合适的焊接规范,可得到外观及性能良好的焊接接头。激光焊的功率和保护气体对焊接接头强度影响很大,功率过小时,未焊透会使接头强度降低,功率过大将使SiC烧损严重且有氧化物、硅块等夹杂,使接头强度降低。对于厚度为2mm的对接缝,比较合适的功率为190W左右,此时脉冲频率30Hz、胀冲宽度7ms、焊接速度5mm/s,保护气体氮或氩的效果无差异,为降低成本,在SiGw/6061A1激光焊时建议用氮气保护。焊接接头强度可达142MPa,相当于母材强度的53％。为进一步提高焊接接头强度,加大保护气体流量,使用某些含脱氧剂的填料或加入Si粉等等应是合理途径。     

微束等离子焊接

简要介绍了微束等离子焊接的工艺设备。通过对乌克兰巴顿焊接研究所几个实例的介绍，较全面地阐述了微束等离子焊接工艺方案、焊接设备的各项技术要求和特性。与氩弧焊、激光焊进行了比较，认为微束等离子焊接具有电弧收缩、能量集中、适用于薄壁件焊接的特点，在我国具有广阔的应用前景。     

基于GO法的Nd：YAG侧面泵浦激光器可靠性分析

本文报道了基于GO（Goad Oriented）法的Nd∶YAG侧面泵浦激光器可靠性分析，建立了Nd∶YAG侧面泵浦激光器的GO图模型，定性分析了Nd∶YAG侧面泵浦激光器的薄弱环节，定量计算了激光头中各薄弱环节的可靠性结果，包括等效故障率λ_R、等效维修率μ_R、平均无故障工作时间（MTBF）等；并定量计算了KTP晶体故障率的改善对Nd∶YAG侧面泵浦激光器可靠性提高的影响。本文中建立的GO图模型可为Nd∶YAG侧面泵浦激光的优化及可靠性评价提供理论依据。     

高温激光焊接创新技术扩展先进高强度钢的应用

正巴西空军司令部高级研究所研究员Milton Sergio Fernandes de Lima开发了一种适用于航空航天工业的先进高强度钢(AHS)高温激光焊接创新技术,该研究结果已经在《焊接杂志》上发表。某些高强度钢在焊接时会变脆,并且在经历热冲压和成形工艺时可能破裂,这限制了先进高强度钢(AHS)在工业领域的应用,该创新技术解决了这一问题。该创新技术包括在进行激光焊接前10min,加热22Mn B5钢板至大约450℃,以均衡温度。焊接完成后,     

主容器箱体焊接工艺

根据新开发研制的主容器产品焊接材料及结构特点，有针对性地采取焊接工艺方案，成功解决了锻铝焊接质量及结构焊接变形问题。     

自锁阀激光焊接工艺研究

研究了自锁阀激光焊接焦点位置与焊缝熔深之间的关系、焊接速度和激光功率与焊缝熔深之间的关系,分析了随着激光功率增加,不同焦点位置的焊接过程依次经历稳定热导焊,热导焊、深熔焊交替进行的不稳定焊接和稳定深熔焊接三种模式,进而研究了稳定焊接模式下工艺参数与焊缝熔深之间的关系,得出了自锁阀在稳定焊接模式下的最佳焊接工艺规范参数.采用该激光焊接工艺规范焊接的常压和高压自锁阀焊缝外观质量、气密、液压以及焊缝氦质谱检漏试验结果全部满足设计要求.常压和高压自锁阀已经应用于嫦娥五号、探月工程、东风导弹武器系统、货运飞船、921-3推进分系统、东方红三号等推进系统的液体火箭发动机之中.     

表面张力贮箱电子束焊接工艺研究

通过研究对接式和搭接式焊缝试板电子束流与焊缝熔深之间的关系、焊接顺序与角变形高度之间的关系,得出了表面张力贮箱前(后)舱推进剂管理装置上(下)组件电子束焊接工艺规范,即加速电压为60 kV,焊接速度为500 mm/min,工作距离为300 mm,电子束流为6 mA,聚焦电流为2.11 A,电子束偏移量为0.1 mm的焊接工艺规范.采用该工艺规范焊接的表面张力贮箱前(后)舱推进剂管理装置上(下)组件焊后和振动试验后的泡破点实测值满足设计要求.该表面张力贮箱已用于某型号上面级液体发动机.该发动机已通过了地面热试车考核.     

6061铝合金激光焊温度场与应力场数值模拟研究

为了解决激光焊接铝合金对接接头的质量问题,本文采用热-结构耦合有限元技术,建立了在移动高斯热源作用下的三维激光焊接温度场和应力应变场的计算模型。首先,利用有限元软件MSC.Marc模拟焊接过程中试片级试样的温度和应力的变化及其变形情况;其次,研究试样瞬态温度场和应力应变场的变化规律及其分布特征;最后,探讨激光功率和焊接速度对接头质量的影响规律。试验中所选取的激光功率和焊接速度等工艺参数均通过数值模拟进行优化,并根据优化后的工艺参数完成激光焊接4 mm厚6061-T6铝合金平板对接试验。通过对焊接接头形貌的观察及分析进行热源校核,结果表明:仿真计算得到的焊接熔池边界温度达到6061铝合金熔点以上,且其形状分布与实际试验所得焊缝边界基本吻合,从而验证了模拟结果的准确性和可靠性。     

激光-TIG复合焊接温度场和应力场的有限元分析

用旋转高斯曲面体热源模拟激光束作用、双椭球热源模拟TIG电弧作用,建立了激光-TIG复合焊接的有限元模型。基于建立的热源模型对厚3mmTC4钛合金板材的激光焊、TIG焊、激光-TIG复合焊接的温度场和应力场进行耦合分析,比较了焊接过程中工件的温度场和残余应力分布。结果表明：TC4钛合金激光焊接变形和残余应力实验结果与数值计算值吻合较好,证明了该组合热源模型的适用性。     

空间发动机激光焊功率阈值研究

对空间发动机模拟件进行了激光焊功率阈值研究,结果表明:焊接速度、离焦量、光束质量、保护气体等工艺因素均与阈值区间有关,阈值区间与焊接速度和离焦量成正向关系,光束质量对阈值区间的影响需要用焊接试验的实测值来确定,保护气体成分对YAG激光焊的阈值区间基本没有影响,但吹送方式和流量对阈值区间有明显作用。在空间发动机激光焊功率阈值的理论研究与工艺试验基础之上得到了最优激光焊工艺规范,采用该规范焊接的产品已通过了飞行试验考核,由此表明:空间发动机激光焊功率阈值研究的结果是正确、合理和有效的。     

三坐标轴激光焊接数控机床精度测试

介绍了机床定位精度的相关理论和应用双频激光干涉仪检验数控机床定位精度的原理、方法及测量误差分析,采用英国Renishaw公司的ML10激光干涉仪对三坐标轴激光焊接数控机床进行了测量。最后对三坐标轴激光焊接数控机床测量数据进行了分析,并对该机床的精度进行了评定。     

D406A超高强度钢激光清理工艺分析

主要开展了固体火箭发动机用退火态D406A超高强度钢激光清理工艺试验与分析,为该材料焊接前表观氧化物的高效、高质量清理提供工程应用支撑。试验采用波长为1064 nm手持激光清理设备,结合激光功率、脉冲频率、扫描速度、扫描宽度等因素,以退火态D406A清理质量作为响应进行试验设计,得出材料所适宜的激光清理工艺参数,开展了激光清理后基材、焊接接头的材料组织、化学成分、力学性能试验对比分析,对材料的激光清理效果进行了综合评价与验证。实验表明,退火态D406A材料激光清理的最佳工艺参数为激光功率200 W、激光频率135 kHz、清理速度8 mm/s,清理后板料表面一致性好,清洁度可达到Sa 2.5级,满足后续焊接要求,材料力学性能满足工艺要求,对提高固体火箭发动机制造质量具有重要意义。     

铜合金QCr0.8和不锈钢1Cr21Ni5Ti的电子束焊接

本文对铜合金和不锈钢电子束焊接中出现问题的原因进行了分析,并通过焊接试验摸索出铜合金和不锈钢电子束焊接的最佳工艺参数(束斑中心相对焊缝位置,焊接速度)和焊接方法,有效解决了这两种材料焊接难题.