發(fā)布時間：2023-05-03 23:48

　　激光深熔焊接功率密度高,焊接過程中熔池正上方產生的等離子體/羽輝會對入射激光產生吸收或散射等不利影響。通常通過焊接噴嘴輸出工作氣體對等離子體/羽輝進行調控,并對焊接熔池進行保護,以保證焊接過程的穩(wěn)定實施。在精密構件的激光焊接制造過程中,焊縫成形及焊接過程的穩(wěn)定性尤為重要。為此,本文結合模擬計算、紋影試驗及工藝試驗的方法,針對CO₂激光器和光纖激光器,分別設計同軸焊接噴嘴,并對各自的氣體流態(tài)及對焊縫成形的影響規(guī)律進行了研究,獲取了優(yōu)化的噴嘴結構及氣體輸入參數,有效調控了焊縫成形質量。首先針對同軸焊接噴嘴,利用fluent軟件,對同軸噴嘴不同結構條件下氣體流態(tài)進行模擬計算,發(fā)現(xiàn)同軸噴嘴各結構(氣體輸入通道、匯集區(qū)和輸出段)對氣體輸出流態(tài)具有顯著的影響。結合紋影試驗,觀測同軸噴嘴輸出氣體流態(tài),發(fā)現(xiàn)優(yōu)化結構的同軸噴嘴可以同時實現(xiàn)氣體的層流輸出和逆向輸出,獲得保護熔池和防止噴嘴上方空氣卷入的雙重效果。通過實施CO₂激光焊接試驗,結合焊縫形貌分析,分析優(yōu)化結構的同軸噴嘴在CO₂激光焊接時焊縫成形穩(wěn)定性。通過試驗研究,針對光纖激光深熔...

【文章頁數】：65 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究目的及意義
    1.2 國內外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 激光焊接工作氣體對焊接質量的影響
        1.2.2 激光焊接噴嘴結構的研究現(xiàn)狀
        1.2.3 同軸焊接工作頭輸出氣體流態(tài)的計算及觀測方法
    1.3 研究內容
    1.4 文章結構
第2章 試驗條件及分析方法
    2.1 試驗材料
    2.2 試驗裝備
    2.3 試驗方法及裝置
        2.3.1 氣體流態(tài)觀測裝置及調節(jié)方法
        2.3.2 焊縫試樣分析方法
        2.3.3 飛濺測量方法
        2.3.4 氣體混合設備
第3章 同軸噴嘴輸出氣體流態(tài)的模擬計算
    3.1 同軸噴嘴結構分析
    3.2 氣體流態(tài)模擬計算的模型建立及網格劃分
        3.2.1 模型的建立
        3.2.2 網格劃分及邊界條件分析
    3.3 噴嘴結構對輸出氣體流態(tài)的影響規(guī)律
    3.4 不同氣體輸出參數條件下的輸出氣體模擬
        3.4.1 氣體輸入流量對輸出氣體流態(tài)的影響
        3.4.2 約束條件下噴嘴輸出氣體流態(tài)的模擬計算
    3.5 同軸噴嘴輸出氣體流態(tài)紋影試驗及結果分析
        3.5.1 自由條件下噴嘴輸出氣體流態(tài)觀測試驗
        3.5.2 拘束條件下氣體流態(tài)觀測試驗
        3.5.3 動態(tài)拘束條件下氣體流態(tài)觀測
    3.6 CO₂激光同軸噴嘴焊接工藝試驗
    3.7 本章小結
第4章 雙層同軸噴嘴流場模擬及焊接工藝試驗研究
    4.1 光纖激光深熔焊接的特征及機理分析
    4.2 雙層同軸噴嘴輸出氣體流態(tài)的模擬計算及紋影觀測
    4.3 焊接工藝參數對焊接穩(wěn)定性的影響規(guī)律
        4.3.1 激光功率對焊縫成形的影響規(guī)律
        4.3.2 輸入氣體流量對焊接成形的影響規(guī)律
        4.3.3 不同輸入氣體流量條件下焊縫表面質量的分析
        4.3.4 氣氛對焊接性穩(wěn)定的影響
        4.3.5 噴嘴距離工件表面高度對焊縫成形的影響規(guī)律
    4.4 噴嘴結構對焊接過程的影響規(guī)律
        4.4.1 雙層同軸噴嘴外層噴嘴內壁結構對焊接過程的影響
        4.4.2 內層噴嘴同外層噴嘴出口端面位置關系對焊縫成形的影響
    4.5 光纖激光器同軸焊接工作頭設計開發(fā)及應用
    4.6 本章小結
結論
    展望
參考文獻
攻讀碩士期間完成的成果
致謝



本文編號：3807530