【摘要】：ns光纖激光焊接是一種新興的焊接方式。和其他焊接方式相比,其主要優(yōu)勢是:焊接熱影響區(qū)域小,焊件形變小;能靈活控制焊點(diǎn)的尺寸,焊點(diǎn)尺寸可以做到很小;兩焊件之間的熔合面積大,焊點(diǎn)力學(xué)性能好。ns光纖激光器主要用于焊接一些較薄的金屬。這種焊接方式目前主要處于應(yīng)用階段,很少有人對其進(jìn)行細(xì)致的研究,幾乎找不到與之相關(guān)的溫度場仿真案例。本文的目標(biāo)是研究ns脈沖光纖激光器焊接薄板不銹鋼的傳熱方式、理論機(jī)制,為選擇最佳的激光焊接工藝參數(shù)提供理論依據(jù)。為了達(dá)到目標(biāo),本文從采用實(shí)驗(yàn)的方法得到不同激光工藝參數(shù)對焊接效果的影響規(guī)律和使用有限元分析法仿真焊接過程中溫度場分布兩個(gè)方面出發(fā),分析ns光纖激光器焊接不銹鋼過程中的相關(guān)機(jī)理和熱傳導(dǎo)方式。使用不同的焊接工藝參數(shù)對厚度為100um和300um的兩片316L不銹鋼進(jìn)行疊加縫焊和點(diǎn)焊:通過縫焊實(shí)驗(yàn)得到熔池的表面和截面形狀,通過點(diǎn)焊實(shí)驗(yàn)得到焊點(diǎn)的拉拔力。然后通過實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)果,討論激光焊接工藝參數(shù):功率、頻率、脈寬、離焦量和焊接速度對焊點(diǎn)幾何形狀和拉拔力的影響規(guī)律。為了更加準(zhǔn)確直觀地了解ns光纖激光器焊接不銹鋼的過程,提高焊點(diǎn)和焊接結(jié)果的可靠性,本文通過建立適合ns激光焊接不銹鋼的熱源模型,利用ANSYS有限元分析軟件模擬了焊接過程中焊接工件上溫度場的分布,分析焊接過程中能量傳播過程。為了能夠準(zhǔn)確的模擬ns激光焊接熱傳導(dǎo)過程,本文從整體焊接過程出發(fā),不分析小孔的形成過程,而是根據(jù)實(shí)際焊接形成的焊縫截面形狀,建立適合的熱流分布體熱源模型,再對整體過程進(jìn)行分析,反映出小孔對焊縫幾何形狀影響。根據(jù)對現(xiàn)有熱源模型的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析,提出了一種熱流峰值指數(shù)衰減柱狀體和橢球體組合熱源模型。仿真結(jié)果表明,本文提出的熱流峰值指數(shù)衰減柱狀體熱源和橢球體熱源組合而成的組合體熱源模型能夠仿真出對應(yīng)參數(shù)下溫度場分布和焊縫的形貌。在分析完各激光工藝參數(shù)對焊接效果的作用規(guī)律后,針對焊接中遇到的問題,提出了一些優(yōu)化方法:通過在焊接時(shí),吹入純度為99.999%的氬氣可以有效避免焊接過程中出現(xiàn)金屬物飛濺,同時(shí)可以獲得表面漂亮、拉拔力大的焊點(diǎn);在不加保護(hù)氣體的情況下,采用正離焦的方式,可避免產(chǎn)生金屬飛濺物;優(yōu)化激光器的光束質(zhì)量,可以得到深寬比較大的焊點(diǎn)。
【圖文】：

第 1 章 緒論1.1 選題意義隨著科技和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，3C 電子產(chǎn)品在朝著集成化、精密化的方向發(fā)展子產(chǎn)品的集成度越來越高，其內(nèi)部構(gòu)件尺寸也越來越小，例如：手機(jī)卡槽構(gòu)件線彈片、攝像頭固定模塊，智能手表的電池極耳，這些金屬構(gòu)件的尺寸一般小，，厚度通常在 50μm~300μm 之間。由于不銹鋼的優(yōu)良物理化學(xué)性質(zhì)，這些件的材質(zhì)一般都是不銹鋼。這些構(gòu)件現(xiàn)有的連接方式一般有兩種：機(jī)械(如螺絲)方法和膠水粘合的方接。機(jī)械連接方法，不僅在生產(chǎn)和裝配時(shí)，存在很大的難度，而且限制了產(chǎn)更小的尺寸方向發(fā)展；用膠水粘合的方式效率較低，容易產(chǎn)生污染。

fiber 200 W  1 kW 0.1 0.003較大熔深、快速焊縫焊接；點(diǎn)焊；導(dǎo)體材料焊接；異種材料焊接CWber150W-(1.5kW peak)300W- (3 kW peak)600W- (6 kW peak)0.06 0.015可用于大部分微焊接，點(diǎn)尺寸可小于 0.002incfiber50 -100 W(10 kW peak)0.015 0.002厚度小于 200um 的材料的點(diǎn)焊，異種材料焊接擇采用何種激光器作為焊接光源的主要參考因素有：光束質(zhì)量、輸出功長、脈沖寬度和光斑尺寸。 QCW 激光器點(diǎn)焊在，在工激光焊接應(yīng)用中使用的 QCW 激光器有 Nd：YAG 毫秒脈沖秒光纖激光器。
【學(xué)位授予單位】：長江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN248

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2595669