光纖激光焊接中厚板的底部駝峰形成機(jī)理的研究.pdf

1、近年來，隨著高功率、高光束質(zhì)量光纖激光器的出現(xiàn)和發(fā)展，使激光深熔焊接技術(shù)在中厚板焊接制造領(lǐng)域中得到更進(jìn)一步的研究。高功率光纖激光焊接中厚板過程中，激光功率密度可達(dá)106~108 W/cm2，導(dǎo)致其熔池在其動(dòng)態(tài)過程中受力不平衡而極不穩(wěn)定，容易形成飛濺、表面塌陷及底部駝峰等各種焊接缺陷，從而影響焊縫的各項(xiàng)性能。
　　基于以上情況，為了能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)高效的激光焊接中厚板，本文針對高功率光纖激光焊接厚度為5 mm的SUS304不銹鋼鋼板的過

2、程中出現(xiàn)底部駝峰的問題，研究小孔及熔池的動(dòng)態(tài)變化過程，分析孔外金屬蒸汽/等離子體的變化與底部駝峰的關(guān)系，對底部駝峰產(chǎn)生的機(jī)理進(jìn)行試驗(yàn)研究。
　　(1)闡述高功率激光焊接以及底部駝峰的研究現(xiàn)狀，搭建基于高速相機(jī)拍攝的高功率光纖激光焊接實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。
　　(2)基于改進(jìn)的“三明治”新方法，采用高速相機(jī)從側(cè)面直接觀測到底部駝峰形成時(shí)整個(gè)焊接熔池下掉導(dǎo)致焊縫上表面塌陷，結(jié)果表明孔內(nèi)金屬蒸汽壓力以及前沿孔壁液體凸起的向下動(dòng)量克服小孔底部熔

3、池表面張力的作用，導(dǎo)致熔融金屬被推出內(nèi)部熔池，繼而向后流入駝峰。
　　(3)使用高速相機(jī)從不同角度直接拍攝小孔開口、熔池及孔外金屬蒸汽/等離子體動(dòng)態(tài)流動(dòng)過程，研究結(jié)果表明：表面張力作用是導(dǎo)致第一個(gè)底部駝峰產(chǎn)生及長大的重要原因；孔內(nèi)熔融金屬流動(dòng)不連續(xù)，前沿孔壁凸起向下移動(dòng)以及金屬蒸發(fā)反沖壓力，導(dǎo)致小孔底部熔池形成多個(gè)具有輪廓的熔滴，熔滴在表面張力以及熔池內(nèi)部流動(dòng)特征的作用下不斷向后流動(dòng)匯聚凝固形成底部駝峰。
　　(4)在上下表