辅助气体对CO2激光焊接等离子体的作用

从ＣＯ２激光焊接时等离子体产生的机理出发，针对厚板焊接，采用一套精密调节装置对辅助气体控制等离子体的主要工艺参数进行了试验研究，并对焊接时等离子体行为、小孔及熔池的运动进行观察。结果表明：无论采用何种常用气体，只要其压力稍高于金属蒸气压力，等离子体被压缩和控制，就可获得最佳的深穿透焊缝。     

高功率激光焊接光致等离子体的形成机理研究

采用理论分析和试验研究相结合的方法，深入探讨了高功率激光焊接过程中光致等离子体的形成过程以及等离子体导致激光能量损失的机理，结果表明：等离子体的产生与入射激光能量密度有关，激光能量的损失主要表现为吸收和散射两种方式，其大小与入射激光波长有关     

CO_2激光焊接等离子体图像的三维重建

利用一组同步触发的高速相机获取CO2激光焊接过程中等离子体在多个方向的投影图像,采用质心投影法则对等离子体图像进行微调以提高空间匹配度,通过相机标定以及投影权重因子的计算,建立了等离子体的三维图像与二维图像之间的投影关系方程,并利用代数迭代法求解方程,获得了等离子体的三维亮度分布.结果表明:与二维等离子体图像相比,所提出的激光焊接等离子体图像的三维重建方法具有较高的重建精度,能够更加准确地描述对象的整体特征和内部信息.     

气体对激光焊接熔深和等离子体行为的影响

利用1．7KW连续波CO2激光器焊接厚度为4mm的SUS304奥氏体不锈钢，分析了气体种类及压力对焊缝熔的影响，并利用调整摄像机拍摄等离子体照片，分析了等离子体的行为特征，试验结果表明气体压力减小，熔深增大，且达到饱和溶深，同时压力减小，等离子体数量也少，Ar气体情况下等离子体明显。     

磁场对激光等离子体特性的影响

激光等离子体极紫外光源中的碎屑问题影响极紫外光源的稳定性及光源输出效率。针对该问题,研究了磁场对Nd:YAG激光Sn等离子体特性及极紫外辐射特性的影响,并且在0.6 T的磁场作用下,对激光等离子体光源中产生的离子碎屑进行了详细的对比研究。结果表明,外加0.6 T磁场可以有效减缓离子碎屑;由于磁场的约束,发射光谱也比未加磁场前有明显增强,计算得到的同时刻的电子密度是未加磁场的2.5倍;同时,探测到的极紫外辐射光谱并未受到磁场的影响。     

激光等离子体相互作用中产生的磁场与电子热传导

本文应用三维相对论电磁粒子模拟程序,研究超强超短脉冲激光与等离子体薄靶的相互作用中产生的磁场与电子热传导。研究结果表明,被激发的磁场使电子束在非常短的距离内沉积能量,同时对在激光有质动力推开电子时形成的电子热流产生抑制作用。对这些物理过程的细致研究对更好的理解快点火物理中自生磁场的产生,快电子输运等过程有重要意义。     

激光深熔焊接小孔内等离子体的反韧致辐射吸收研究

在假设小孔为圆柱形的基础上，通过跟踪光线在小孔内的多次反射轨迹，对激光深熔焊接过程中小孔内等离子体的反韧致辐射吸收进行了研究，计算了小孔孔壁上吸收的激光功率密度，分析研究了孔壁的多次反射次数、聚焦透镜的焦距以及小孔直径等因素对孔壁上的激光功率密度分布的影响．计算结果表明：小孔孔壁通过等离子体的反韧致辐射吸收的激光功率密度主要取决于等离子体对直射激光的反韧致辐射吸收，小孔孔壁的多次反射光只对小孔下部孔壁的激光功率密度分布有一些影响．随着聚焦透镜焦距的增大，小孔孔壁上吸收的激光功率密度峰值减小，但分布区域向小孔深处推移．最后，对小孔孔壁上吸收的激光功率密度与小孔的尺寸之间的关系进行了讨论．小孔的尺寸取决于孔壁上吸收的激光功率密度大小．激光功率密度越大，小孔直径越大。     

激光焊接技术应用及其发展趋势

激光焊接是激光加工材料加工技术应用的重要方面之一。20世纪70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接，焊接过程属于热传导型．即激光辐射加热工件表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数，使工件熔化．形成特定的熔池。由于激光焊接作为一种高质量、高精度、低变形、高效率和高速度的焊接方法，随着高功率CO2和高功率的YAG激光器以及光纤传输技术的完善、金属钼焊接聚束物镜等的研制成功，使其在机械制造、航空航天、汽车工业、粉末冶金、生物医学微电子行业等领域的应用越来越广。目前的研究主要集中于CO2激光和YAG激光焊接各种金属材料时的理论．包括激光诱发的等离子体的分光、吸收、散射特性以及激光焊接智能化控制、复合焊接、     

激光诱导等离子体在背景气体中膨胀的二维轴对称模型

激光诱导等离子体的膨胀是人们比较关注的一个问题,因为等离子体参数的演化规律对等离子体动力学过程和辐射过程的研究十分重要。由于激光诱导等离子体这一现象更多的是发生在有背景气体的情况下,所以文章提出了一个描述等离子体在背景气体中膨胀的二维轴对称辐射流体动力学模型,包括流体动力学方程组与辐射传输方程。其中,在流体动力学方程组中考虑了扩散、黏性、热传导等分子传输过程,在辐射传输方程中考虑了三种吸收过程。根据提出的模型,对不同压强氩气下激光诱导铝等离子体进行了理论模拟,获得了等离子体参数（数密度、膨胀速度以及电子温度）的时空演化。此外,还模拟了1标准大气压氩气下激光诱导铝等离子体的发射光谱和谱线积分强度的分布,并且对模拟结果与相同条件下的实验结果进行了比较,两者的一致性很好地验证了该模型的可靠性,为激光诱导击穿光谱技术提供了理论指导。     

激光焊接发展现状及动向

论述了当前国际上激光焊接研究的现状和发展动向 ,着重讨论了激光焊接设备、焊接工艺与基础理论、焊接质量检测控制等问题     

激光焊接速度对焊缝组织和硬度分布的影响

利用激光焊接工艺焊接核级不锈钢,通过改变激光焊接速度得到不同的焊接接头。采用金相显微镜、扫描电子显微镜等手段研究了熔深比、δ/γ比、组织形貌以及焊缝中各相的成分。通过显微硬度测试了焊缝接头上硬度分布。随着焊接速度的增加,焊缝熔深比线性增加,焊缝中啄-铁素体含量增加,岛状组织增多,板条状组织增多,蠕虫状组织减少,焊缝区的平均硬度值增加。     

旋转磁场对激光焊缝金属显微组织的影响

研究了旋转磁场对激光焊304不锈钢、Al-12Si合金焊缝金属显微组织,以及304不锈钢与Al-12Si合金连接缺陷的影响．研究结果表明：旋转磁场能有效地对激光焊熔池中液态304不锈钢、A1：12Si合金进行搅拌,抑制柱状晶的产生,细化焊缝金属晶粒．磁场的旋转速率越高,对液态的电磁搅拌作用越强,焊缝金属的晶粒越细小、Al-12Si合金共晶组织越均匀．旋转磁场能消除304不锈钢与Al-12Si合金激光焊焊缝金属中的缺陷,提高304不锈钢与Al-12Si合金焊接接头的性能．     

Monitoring and phenomena observation during YAG laser lap welding of Zn-coated steel sheets

1　IntroductionZn coatedsteelsareusedinvariousindustryfieldsbecauseoflowpricesandhighcorrosionresistance .ItisalsoknownthatZncausesspattersorporosityeasilyinlaserlapwelding[1～ 3] .ItisthusexpectedtounderstandlaserweldingphenomenonofZn coatedsteels,tointe…     

热透镜效应对激光焊接模式及其过程稳定性的影响

热透镜效应是影响激光焊接质量的重要因素之一。本文描述了激光焊接的模式转变规律，实验测定了透镜焦距变化量与激光功率、激光作用时间的关系，研究了热透镜效应对焊接过程及焊缝成形的影响。结果发现，大功率激光焊接时，热透镜效应使聚焦透镜的焦距缩短并可能使焊接过程逐渐偏离预先设计的稳定焊接模式，从而导致焊接过程的不稳定和熔深的剧烈波动。并通过分析热透镜效应引起焊接模式转变的机理，提出了防止这种因热透镜效应引起的不稳定现象的措施。     

真空环境脉冲激光焊接工艺分析

激光焊接技术广泛地用在了常规加工领域，在非常规加工领域更显示出了无可比拟的优越性．从实验的角度研究了脉冲激光焊接在真空环境下在能量转换器封装中的应用，分析了焊接过程中几种工艺问题和产生机理，提出了解决这些工艺问题的建议．     

激光冲击强化对TC4电子束焊缝机械性能的影响

利用高功率重复率Nd：YAG激光对TC4钛合金电子束焊缝进行了冲击强化处理,研究了激光冲击强化处理过程中改变激光功率密度对电子束焊缝残余应力分布和表面层硬度的影响．试验结果表明,当激光脉冲能量为45．9J时,激光光斑直径Ф9mm,残余应力基本不发生变化,而激光光斑直径小于Ф3mm,焊缝残余应力分布变化显著,并随着激光光斑直径的减小,残余压应力的数值增大更加明显．当激光冲击的功率密度大于18GW／cm^2时,激光冲击强化处理使电子束焊缝区的残余应力改变明显,改善了焊缝残余应力的分布;当激光冲击的功率密度大于12GW／cm^2时,激光冲击强化处理使电子束焊缝区的表面层硬度明显改变,改善了焊缝区域硬度的分布,有利于提高TC4钛合金焊缝区的机械性能．     

YAG激光与脉冲MIG复合焊

采用设计制造的复合焊接机头 ,研究了YAG激光 脉冲MIG电弧复合焊接铝合金时各种规范参数对焊缝成型的影响规律及激光与电弧的复合作用 .结果表明 ,在比较宽的参数范围内YAG激光 脉冲MIG复合焊接铝合金具有焊缝成型美观 ,无气孔等优点 ,熔深与激光单独焊相比增加 4倍 ,与脉冲MIG焊接相比增加 1倍以上 ,焊速显著提高 ,是一种理想的焊接工艺 .     

用于TDLAS甲烷检测的激光器电流驱动与温控系统

为了满足激光器在甲烷气体检测中对输出波长稳定的需求,自主设计以STM32F103RCT6为微处理器核心的电流驱动系统和温控系统,包括信号发生电路、滤波电路、温度采集与控制电路等,运用信号发生芯片生成锯齿扫频信号、正弦调制信号、直流偏置信号,把他们叠加作为激光器注入电流,同时对激光器整体构建二级制冷系统,通过温度和电流的调谐使激光器发出的波长在甲烷气体吸收峰1 653.72nm附近扫描,以使气体充分吸收。经验证,整个系统工作稳定,可持续工作时间超过36h,温度误差为±0.008℃,电流驱动误差≤0.09mA,波长误差在千分位,满足设计需求。