《光纖雷射液態填充焊的熔絲機制與熔池流動行為研究》是依託哈爾濱工業大學，由李俐群擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：光纖雷射液態填充焊的熔絲機制與熔池流動行為研究
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：李俐群
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對雷射填絲焊過程對中精度要求高、能量波動、匙孔不穩定等問題，本項目提出了雷射液態填充焊新方法。採用TIG電源在焊絲與工件之間建立微弧預熔焊絲，以液態形式進行振動填充，避免了雷射因熔絲而產生能量損耗與波動，及填充焊絲對匙孔的直接衝擊，有效提高焊接過程穩定性和焊接效率。項目將研究焊絲預熔與振動填充過程的能量作用機制及液滴分離驅動模式，實現高速度雷射焊條件下的填材液相穩定性控制。通過對液態填充過程熔池流動行為與匙孔三維動態行為的研究，闡明液態填充雷射焊熔池的傳熱、傳質機制；試驗研究鋁合金液態填充模式下的光纖雷射焊接特性與填充元素的擴散行為，驗證填材液相特徵控制機理，獲得雷射液態填充焊過程控制與適用性的基礎數據。本研究對需要自動填材的其它雷射加工、自動化焊接過程控制都具有重要的科學意義和套用前景。
結題摘要
項目針對雷射填絲焊因焊絲對雷射能量反射、匙孔衝擊帶來的焊接過程不穩定問題，提出了雷射液態填充新方法，從熔池流動、匙孔動態行為及焊接性能等方面闡明並驗證了液態填充方法對雷射焊接過程穩定性的改善作用。（1）以小電流電弧為熱源建立了焊絲預熔系統，提出了振動輔助熔滴過渡、液橋過渡等不同的液態填材過渡模式，闡明了不同送絲速度下焊絲的穩定熔化機制與能量控制方法。（2）通過對液態填充焊過程中的熔滴受力與過渡形態進行的計算與分析，獲得了電弧力作用方向、預熔電流、輔助振動頻率與作用力方向等不同驅動力對熔滴過渡特性的影響規律。（3）證明液橋過渡為雷射液態填充焊的最優過渡模式，闡明了焊絲全熔態、半熔態液橋過渡的物理特性的及其熔化狀態的控制方法。提出了利用雷射電漿穩定電弧根部的新思路，實現了高速焊下微弧形態與熔絲能量的穩定控制；有效利用了間隙的毛細作用實現了全熔態液橋過渡填材的液相穩定運動控制。（4）基於熔池表面、內部物理特徵的圖像監測技術與有限元數值模擬技術，獲得了不同雷射焊接條件下的熔池流動特性與匙孔動態行為的完整三維信息；揭示了填材過渡模式對熔池流動、匙孔波動的影響規律及傳熱傳質機制，解釋了高、低速焊接條件下熔池內部出現完全不同流動行為的主要原因所在。（5）以鋁合金為試驗材料，驗證了雷射液態填充焊在改善焊接過程穩定性、有效降低焊縫氣孔率、提高焊速速率上的明顯優勢。通過本項目的研究，拓寬了雷射焊接過程中熔池、匙孔物理特性的理解與描述，研究結果對其它需添加合金元素的高能束加工過程（如電子束焊接、雷射熔覆、雷射增材製造等）的熔池行為控制都有重要借鑑意義。 以上研究工作總計發表論文8篇，其中SCI論文1篇, EI 7篇；申請發明專利2項，獲得授權發明2項；培養碩士研究生4名，博士生2名；在國際會議上宣讀論文3次。
