雷射超聲振動焊修技術

基本介紹

• 書名：雷射超聲振動焊修技術
• 作者：崔愛永、胡芳友 
• ISBN：978-7-122-30789-7
• 頁數：192頁
• 出版時間：2018年3月
• 裝幀：平裝
• 開本：16開

內容簡介

本書把原位雷射技術與超聲振動去應力技術相結合，以作者團隊長期的科研成果為基礎，系統闡述了雷射對材料微熔池溫度場、應力場的影響規律，殘餘熱應力的產生機理，超聲振動對雷射焊接熔池應力場的動態回響規律，超聲振動對焊接熱過程的影響規律，超聲振動對熔池凝固行為的影響規律，超聲振動對焊縫力學行為的影響規律，為高頻超聲去應力雷射焊修技術在航空乃至民用原位修理領域的套用做出理論和實踐探索。

本書對於從事雷射加工技術套用和研究、材料加工成形、工程維修等領域的工程技術人員及高等院校師生有較強的參考價值。

目錄信息

第1章緒論 1

1.1引言1

1.2雷射焊接技術2

1.2.1雷射焊接原理3

1.2.2雷射深熔焊小孔效應3

1.2.3雷射深熔焊能量吸收機制4

1.2.4雷射深熔焊光致電漿現象4

1.2.5鈦合金雷射焊接的常見缺陷5

1.3焊接殘餘應力6

1.3.1橫向殘餘應力σY6

1.3.2橫向殘餘應力分布6

1.3.3殘餘應力的不良影響7

1.4焊後處理工藝8

1.4.1焊前預處理8

1.4.2隨焊處理8

1.4.3焊後處理9

1.5超聲振動隨焊對熔凝行為的影響11

參考文獻13

第2章脈衝雷射點熱源作用下金屬的溫度場 15

2.1引言15

2.2溫度場的計算模型15

2.2.1雷射加熱金屬板傳熱模型15

2.2.2有限元解析方法17

2.3脈衝點熱源加熱金屬溫度場模型的建立20

2.3.1物理模型20

2.3.2 雷射能量載入模型21

2.3.3材料參數25

2.3.4初始條件及邊界條件28

2.4單脈衝作用下金屬的熱回響28

2.4.1溫度場的分布28

2.4.2溫度場的演變30

2.4.3溫度梯度場的分布31

2.5多脈衝點熱源作用下金屬的熱回響34

2.5.1溫度場的分布34

2.5.2溫度場的演變35

2.5.3溫度梯度場分布36

參考文獻38

第3章脈衝點熱源作用下金屬的應力場 39

3.1引言39

3.2彈塑性本構關係39

3.2.1屈服準則40

3.2.2強化法則41

3.2.3增量本構關係43

3.2.4彈塑性本構關係的矩陣形式43

3.2.5熱彈塑性本構關係45

3.2.6有限元求解方法46

3.2.7熱應力場耦合求解47

3.3有限元模型的建立48

3.3.1材料參數48

3.3.2初始條件48

3.3.3邊界條件49

3.4單脈衝作用下金屬的應力回響49

3.4.1應力場分布特點49

3.4.2應力場演變特點51

3.5多脈衝點熱源部分疊加加熱金屬板的應力回響55

3.5.1縱向應力55

3.5.2橫向應力58

3.5.3殘餘應力60

3.5.4殘餘應力與熔深的關係61

參考文獻66

第4章雷射振動焊修試驗方法 67

4.1超聲振動系統67

4.1.1處理工藝67

4.1.2試驗系統及裝置68

4.1.3焊接工裝設計及系統力學模型72

4.2可視化驗證試驗74

4.2.1試驗方法76

4.2.2不同液體的表現77

4.3雷射焊接工藝參數回歸正交旋轉組合設計78

4.3.1二次回歸正交旋轉組合試驗設計79

4.3.2試驗方案80

4.3.3試驗結果與分析81

4.3.4最佳化焊接參數試驗驗證86

參考文獻87

第5章超聲振動對雷射焊接熱循環的影響 88

5.1雷射焊接熱循環試驗系統88

5.1.1測溫方式和溫度採集模組88

5.1.2溫度感測器計算89

5.1.3熱循環測試軟體及模組集成90

5.2雷射焊接熱循環的特徵參數和數學表征分析92

5.2.1特徵溫度點的分析及TC4相變點的測定92

5.2.2焊接熱循環歷程的數學表征93

5.3超聲振動雷射焊接熱循環試驗94

5.3.1試驗材料與方法94

5.3.2試驗結果95

5.3.3超聲對焊接過程的熱影響分析98

5.3.4試驗結果分析100

5.4不同超聲功率下的焊接最高溫度預測模型103

5.4.1最高溫度預測模型104

5.4.2最高溫度預測模型的驗證106

參考文獻107

第6章超聲振動對接頭組織的影響 108

6.1超聲振動對焊接修復裂紋巨觀形貌的影響108

6.2超聲振動對接頭晶粒的影響111

6.2.1試驗方法111

6.2.2試驗結果與分析111

6.3超聲振動對馬氏體相變的影響117

6.4超聲振動對焊接缺陷的影響119

6.4.1試驗設備與方法120

6.4.2試驗結果與分析120

6.5超聲振動對位錯的影響124

參考文獻127

第7章超聲振動對接頭力學性能的影響 128

7.1試驗設備與方法128

7.1.1再裂紋焊接修複試驗方法128

7.1.2拉伸性能測試方法128

7.1.3衝擊性能測試方法128

7.1.4疲勞性能測試方法129

7.1.5接頭顯微硬度測試方法130

7.2超聲振動對裂紋雷射焊接修復接頭力學性能的影響130

7.2.1對接頭拉伸性能的影響130

7.2.2對接頭衝擊性能的影響133

7.2.3對接頭疲勞性能的影響137

7.2.4對接頭顯微硬度的影響139

7.3超聲振動對接頭斷口形貌的影響142

7.3.1對拉伸斷口形貌的影響142

7.3.2對衝擊斷口形貌的影響143

7.3.3對疲勞斷口形貌的影響145

參考文獻149

第8章超聲振動對殘餘應力和變形的影響 151

8.1焊接殘餘應力應變的相關測量方法151

8.1.1焊接應力的分類151

8.1.2焊接應力的測量方法152

8.2殘餘應力的描述方法154

8.2.1殘餘應力與殘餘變形的關係154

8.2.2試驗件的設計158

8.2.3熔深與殘餘變形的關係159

8.3焊接殘餘應力分布規律及超聲振動下的衰減機理162

8.3.1鈦合金薄板焊接殘餘應力的分布規律162

8.3.2焊接殘餘應力在超聲振動下的衰減機理164

8.4超聲振動對一次裂紋修復殘餘應力的影響168

8.4.1試驗方法169

8.4.2試驗結果與分析172

8.5超聲振動對再裂紋修復殘餘應力的影響178

8.5.1試驗結果178

8.5.2試驗結果與分析179

8.6超聲振動控制裂紋修復殘餘應力的工藝穩定性分析182

8.7超聲振動對焊接殘餘變形的影響184

8.7.1試驗材料與方法184

8.7.2試驗結果與分析185

8.8基於超聲振動的焊接殘餘應力和殘餘變形的相關性分析189

參考文獻192