激光焊接技術作為一種先進的連接技術,具有熱影響區(qū)小、殘余變形小、連接精度高和加工柔性好等優(yōu)點,目前已被應用于航空航天、汽車與船舶制造等領域。一直以來,激光焊接被分為兩種焊接模式:傳導焊和深熔焊(小孔模式)。前者焊縫寬且淺,焊接過程穩(wěn)定,焊縫質量高;后者輸入能量密度大,焊縫深寬比大,焊接效率高。最新研究表明激光焊接從傳導模式焊接向小孔模式焊接不是一個突變的過程,中間存在一個過渡區(qū)。不同焊接模式下的熱、流行為會影響溫度場分布和熔池形貌,進而影響焊縫組織、焊接質量和焊件機械性能。深入研究焊接過程從熱傳導模式到小孔模式的過渡對于全面理解、完善和發(fā)展激光焊接技術至關重要。激光焊接過程中產(chǎn)生的輻射信號是激光與物質相互作用的中心環(huán)節(jié),能夠反映焊接過程能量傳遞機制。輻射信號主要包括熱輻射和等離子體輻射�；诠鈱W診斷方法研究激光焊接不同模式的焊接特性,這對于揭示激光焊接機理,認識激光深熔焊接等離子體的物理特性具有十分重要的意義。本文首先采用紅外熱像儀和高速相機,直接觀測了激光焊接316L不銹鋼過程中不同焊接模式下的溫度場演變和液體流動行為。研究了不同焊接模式下傳熱機制和熔池動態(tài)演變特征。根據(jù)熔池中的能量...

【文章頁數(shù)】：131 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景
        1.1.1 激光焊接技術
        1.1.2 激光與物質作用
        1.1.3 激光焊接過程輻射
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 激光焊接模式研究進展
        1.2.2 基于熱輻射的激光焊接光學診斷研究進展
        1.2.3 基于等離子體輻射的激光焊接光學診斷研究進展
    1.3 本文研究意義與內(nèi)容
第2章 實驗條件與設備
    2.1 激光焊接實驗平臺及光學診斷設備
        2.1.1 光纖激光焊接平臺
        2.1.2 紅外熱像儀
        2.1.3 高溫計
        2.1.4 光纖光譜儀
        2.1.5 高速攝相機
    2.2 本章小結
第3章 激光焊接模式特征研究
    3.1 實驗方法
    3.2 焊縫尺寸特征
        3.2.1 焊縫橫截面幾何特征
        3.2.2 焊縫熔深和深寬比隨激光功率的變化
    3.3 不同焊接模式溫度場演變特征
        3.3.1 紅外熱成像典型溫度場
        3.3.2 熔池形成階段溫度場演變
        3.3.3 熔池凝固階段溫度場演變
        3.3.4 準穩(wěn)態(tài)熔池溫度場分布
    3.4 不同焊接模式熔池動態(tài)演變特征
        3.4.1 熔池形成階段熔池動態(tài)
        3.4.2 熔池凝固階段熔池動態(tài)
    3.5 不同焊接模式焊縫表面形貌及組織特征
    3.6 不同焊接模式熔池流動特征
    3.7 本章小結
第4章 激光焊接不同模式焊縫特征監(jiān)測
    4.1 實驗方法
    4.2 不同激光離焦量下焊縫尺寸
    4.3 不同激光離焦量下同軸溫度信號
        4.3.1 高溫計探測區(qū)域大小對同軸溫度信號的影響
        4.3.2 同軸溫度信號對激光功率的響應
    4.4 溫度信號與焊縫特征的關系
        4.4.1 溫度信號與焊縫深度和寬度關系
        4.4.2 溫度信號與焊接缺陷關系
    4.5 焊接模式轉變能量傳遞機制
    4.6 本章小結
第5章 激光焊接等離子體空間分布特征研究
    5.1 實驗方法
    5.2 等離子體物理參數(shù)特征
        5.2.1 典型等離子體光譜分析
        5.2.2 等離子體強度空間分布
        5.2.3 等離子體電子溫度空間分布
        5.2.4 等離子體電子密度空間分布
        5.2.5 局部熱平衡(LTE)及光學薄分析
    5.3 激光焊接等離子體吸收機制
    5.4 本章小結
第6章 激光深熔焊接小孔特征研究
    6.1 實驗方法
    6.2 深熔焊接小孔動態(tài)特征
        6.2.1 條紋成像方法
        6.2.2 深熔焊接小孔形成特征
        6.2.3 深熔焊接孔內(nèi)流動特征
    6.3 深熔焊接孔內(nèi)溫度
        6.3.1 深熔焊接孔內(nèi)輻射特征
        6.3.2 深熔焊接孔內(nèi)溫度
        6.3.3 三明治法可重復性
    6.4 深熔焊接等離子體形成
    6.5 三明治觀測法的局限性
    6.6 本章小結
結論與展望
    1 結論
    2 論文主要創(chuàng)新點
    3 展望
參考文獻
致謝
附錄A 攻讀學位期間所發(fā)表的學術論文



本文編號：3771771