【正文】 此外，凈成 形焊接殘余應(yīng)力的平穩(wěn)過渡，無應(yīng)力集中，這是相對其他兩種焊縫幾何形狀的情況下。圖 7顯示了表面上的計算 600W激光功率的激光焊接后的殘余應(yīng)力分布。隨著氧含量的增加，表面張力梯度也隨之增加。 [13]在研究激光點焊不銹鋼薄板的馬蘭哥尼流。在一個特定的焊接速度，熔體流動由于接近零的表面張力梯度是最低。在較低的焊接速度（負表面張力梯度）熔池表面上的熔融材料流動凝固后在熔池中心向外造成抑制。表面張力梯度過渡，從負面的地方（例如 75毫米 /秒）在較低的焊接速度（如 125毫米 /秒）呈積極反應(yīng)。蒸氣壓 PV，取決于蒸發(fā)焓 Δ Hv和溫度 T： ( / ) ( (1 / ) (1 ) )0() H v R Tv Tvp T P e ??? (2) 其中 P0是在沸騰溫度電視的蒸氣壓， R理想氣體常數(shù)。假設(shè)氧氣含量為 ％。計算過程中，表面張力梯度值表示為 [13]在任何時間的表面溫度的功能。在熔池流體流動的主要驅(qū)動力是表面張力和浮力。在 CFD模擬，應(yīng)用于 Nervier Stokes的質(zhì)量，能量和動量平衡方程。 4 討論 3D順序耦合計算流體動力學(xué)（ CFD）建模和有限元分析（ FEA）模型進行了了解焊縫表面幾何形成和預(yù)測熔體的流動，在不同的激光焊接參數(shù)下凝固和壓力的特點。這些被反復(fù)測試，至少有 3 對焊接參數(shù)的設(shè)置測試。因此，凈形焊縫的測量值實際上是母材抗拉強度。 Fig. 1. Typical weld bead cross section geometry, (a) at 575Wlaser power, 95 mm/swelling speed, focal plane position (Fpp) at mm (below the surface). (b) At500 W, 110 mm/s, Fpp: _2 mm, (c) at 475 W, 120 mm/s and Fpp: mm. Scale bar: 335 mm. Fig. 2. Variation of weld bead top height with welding speed at 600Wlaser power 29 _ Fig. 3. A contour map showing the effect of laser power and welding speed on the weld bead top surface geometry. Fig. 4. Tensile test results for (a) a shape weld – breaks at the parent material (b) other weld geometry – breaks at the weld joint. Fig. 5. Ultimate tensile strengths of the test pieces for welds produced at 600W laser power, _2 mm Fpp. Fig. 6. Different weld bead top surface profiles calculated using CFD analysis with a 600W laser power. (a) 75 mm/s, (b) 100 mm/s and (c) 125 mm/s. 30 Fig. 7. Comparison of residual stress across the weld bead surfaces at three different welding conditions. 圖 4 和 5 的拉伸試驗結(jié)果清楚地表明，凈形焊縫比其他焊縫具有優(yōu)越的機械性能。凈形狀的焊縫可以達到一定的功率和速度的組合。它清楚地表明，低焊接速度下，焊縫表面產(chǎn)生裂紋，在相對較高的的焊接速度下，這些是可以避免的，可以形成凈形焊縫表面。根長 — 75微米 和 +75微米之間變化。中速凈形焊縫表明（圖 1b）和在一個較高的速度焊縫高于母材表面（圖 1c）所示。 3 結(jié)果 圖 1 顯示了典型的在不同焊接條件下焊縫截面幾何形狀。對樣品進行了橫截面，一次 的先后在 80， 180， 320， 600和 1200金剛砂磨粒和拋光鉆石漿 3 毫米的表面光潔度，最后與 Krolls 試劑（ 2 毫升硝酸和 18 毫升蝕刻甲醇）光學(xué)顯微鏡檢查約 60秒。 激光焊接后焊縫熔合區(qū)表面特性研究使用維柯白光干涉。該實驗的設(shè)計是基于對三組焊接參數(shù)（激光功率，焊接速度和焦平面的位置）與 5個級別。一個設(shè)計 軟件包專家用于設(shè)計實驗。氬氣在實驗中使用約 25 L / min的流速，以防止焊縫表面高溫氧化。激光束集中通過鏡頭的焦距 給一個光斑直徑約 50微米的焦點。對焊使用 IPG YLR 1000 SM1 千瓦單模光纖的激光（ 1075 nm波長， = ，通過光纖與核心直徑 14毫米交付）。 2 實驗過程 實驗樣品 BS1449（ CR4 中， AISI 1018/EN10130）冷軋低碳鋼（ ％的碳， ％的 Cr，％的鎳，錳 ％，鉬 ％，銅 ％，硅 ％，鈷 ％，磷 ％，氮 ％，硫 ％和鐵） 。拉伸試驗進行了比較不同的焊接幾何形狀的焊縫優(yōu)勢。在本文中，介紹了激光焊接 的新概念 凈成形焊接，使焊縫在焊接過程中焊接工藝容易制作。普遍形成良好的焊縫幾何是有一段略高于母材表面的焊縫，雖然在某些情況下，這些都是平焊后表面加工。 盡管在機械性能上的預(yù)測和理解焊縫熔合區(qū)概況（特別是焊縫滲透的深度和寬度）及其影響方面取得相當(dāng)大的努力，頂部和底部的焊縫表面平整的特點，可能了解甚少對加入組件表面的影響。 [11]研究關(guān)節(jié)的拉伸強度的激光搭接焊焊縫 27 幾何形狀的影響。他們發(fā)現(xiàn)，在焊縫表面波紋可以減少疲勞壽命和焊縫（壓縮）的根源是不太重要的影響疲勞性能比排在前面的。 Alam等人。 Robert 和Derby[9]采用無量綱參數(shù)，如預(yù)測的馬蘭哥尼和佩克萊特數(shù)字在固定的一個大范圍的工程材料的激光點焊焊接幾何形狀。 [8]確定結(jié)構(gòu)鋼的激光焊接焊縫幾何對流熱傳輸模型。他們認識到，在熔池上部的傳熱以對流為主，由于馬蘭哥尼效果驅(qū)動的熔融材料流通。他們發(fā)現(xiàn)， Ma 超過 26,000 時，可以形成一個波浪熔池融合邊界。他們發(fā)現(xiàn)，焊縫根表面變得凸起是因為 Arora等人。 Wei等人。 [4]分為一個角落使用矩陣流程圖方法關(guān)系群體焊縫幾何形狀。開放鎖孔焊接（焊縫寬度與焊縫的上部和下部類似），開放鎖孔因虧損能源所以比封閉鎖孔全面滲透焊接有較低的能源效率（焊縫寬度比在根上寬下窄），由于其運行的穩(wěn)定性，被推薦為最好的焊接作業(yè)。 Krasnoperov等人。 [2]采用實驗設(shè)計和統(tǒng)計建模技術(shù)，發(fā)展激光焊接工藝參數(shù)（激光功率，焊接速度快，光束的入射角，焦平面的位置）和焊縫寬度，深度和熱影響區(qū)（ HAZ）的大小之間的實驗關(guān)系焊接 304不銹鋼和中碳鋼鋼板。 大量的研究工作已經(jīng)進行了了解激光焊接參數(shù)對焊縫幾何結(jié)構(gòu)及其對力學(xué)性能的影響（如激光功率，焊接速度快，聚焦光束光斑大?。┑挠绊?。激光焊接特別適合加入三維結(jié)構(gòu)，復(fù)雜的裝配，高精密部件和非常薄的材料，包括金屬，陶瓷和聚合物。 1簡介 激光焊接是一個完善的連接技術(shù)，并已被廣泛應(yīng)用在汽車，航空航天，能源，電子和醫(yī)療行業(yè)。拉伸試驗結(jié)果表明，凈形焊接超越那些傳統(tǒng)的焊縫幾何形狀。在本文中，一個新概念 —— 凈成形焊接的介紹，焊縫熔合區(qū)到母材 表面是平坦的。 大學(xué)期間，專業(yè)老師對學(xué)習(xí)工作認真負責(zé)的態(tài)度和勤勉的精神深深地影響了我，在今后的工作生活中我一定會好好努力。 進行畢業(yè)設(shè)計的過程算是對自己四年來的一個總結(jié)吧，在這里真的很感謝我的父母家人，老師，以及身邊每一位幫助過我的同學(xué)朋友。 20 參考文獻 [1] 吳林 .焊接手冊 焊 接方法與設(shè)備 [M].北京 :機械工業(yè)出版社 ,2021 [2] 權(quán)旺林 ,王寶 .電弧電壓變化量分析熔滴過渡特征的研究 [J].焊接技術(shù) ,2021,33(5):1619 [3] 陳樹君 ,張曉亮 ,華愛兵 ,湯金蕾 ,白紹軍 .旋轉(zhuǎn)磁場作用下的 MAG 焊電弧運動特征 [J].電焊機 ,2021,39(6):201204 [4] 鄭森木 ,高洪明 ,劉鑫 .帶狀電極 MAG焊電弧行為 [J].焊接學(xué)報 ,2021,32(10):98100 [5] 蔡國余 .電弧 、 熔滴 、 保護氣流 “ 三景一圖 ” 的高速攝影法 [J].電焊機 .1983,(2):2224 [6] 楊運強 ,李俊岳 .焊接電弧高速攝影技術(shù)及其同步裝置 [J].電焊機 .2021， 33(1):1114 [7] 李俊岳 ,蔡國余 ,廉金瑞等 .以激光為背光的高速攝影 [J].天津大學(xué)報 .1981,5(1):6473 [8] 陸文雄 ,王寶 .焊條金屬熔滴過渡形態(tài)及工藝特性分析 [J].太原工學(xué)院學(xué)報 .1982,13(3):193 [9] 邢麗 ,朱余榮 ,艾盛 ,王震徽 ,馬彩霞 .脈沖 MAG 焊時保護氣體成分對電弧靜特性和熔滴過渡的影響 [J].焊接學(xué)報 .1996,21(2):57 [10] 王宗杰 .熔焊方法及設(shè)備 [M].北京 :機械工業(yè)出版社 ,2021 [11]. , , . Analysis of the influence of shielding gasmixtures on the gas metal arc welding metal transfer modes and fume formation rate[J]. Materialamp。 本文對 MAG 焊焊縫成型的研究是從焊接電弧的物理過程著手，通過對電弧形態(tài)和熔滴過渡形式的研究，探索焊縫成型的過程。 （ 3）在其他條件不變時，隨著焊絲送進速度的增加即焊接電流的增加，電流的波動減小，電弧燃燒穩(wěn)定，熔滴過渡由短路過渡向射流過渡形式轉(zhuǎn)變，焊縫成型明顯變好，飛濺量減小很多，焊接電流越大，越有利于較好的成型。 （ 2） MAG 焊的最佳熔滴過渡形式為射流過渡，當(dāng)電流超過 300A 時產(chǎn)生射流過渡。 總結(jié) 影響 MAG焊焊縫成型的因素很多也比較復(fù)雜，本文主要對 MAG 焊的焊縫成型、電弧特性以及熔滴過渡進行了深入系統(tǒng)的研究。隨著電弧電壓的增加，熔寬有增加的趨勢，而熔深的變化趨勢不是很明顯，余高降低，焊縫成型系數(shù)增加。 a） 23V b) 24V c) 25V 圖 10不同電弧電壓下的焊縫成型及橫截面宏觀照片 由圖 10 可以看出 ，隨著電弧電壓的增加焊縫的飛濺反而多了，焊縫邊緣變的不整齊，成型趨向于不穩(wěn)定狀態(tài)。 另一方面使電流通道截面積增大，電流密度將減小 [17]；同時，電弧壓力減小，熔滴的飛行軌跡變得不規(guī)律，落向焊縫兩側(cè)的概率增加，飛濺增加，影響焊縫成型。特別是在堆焊 中，特別要求焊縫成型系數(shù)要大。焊縫成型系數(shù) B/H 的大小會影響到熔池中的氣體逸出的難易、熔池的結(jié)晶方向、焊縫中心偏析嚴重程度等。 a) 17 b) c) 圖 9 不同焊絲送進速度下的焊縫成型及橫截面宏觀照片 隨著焊絲送進速度的增加即焊接電 流的增加，電流波動越來越?。和瑫r，電弧弧長變短，焊絲熔化速度增加，電磁力、表面張力、等離子流力增加，促進熔滴過渡，熔滴過渡頻率增加，焊縫成型明顯變好，飛濺量減小很多，焊縫邊緣變的更整齊，可以說焊接電流越大，越有利于較好的成型。 送絲速度對焊縫成型的 影響 隨著送絲速度的增加，即焊接電流增加，電弧弧長變短，電弧功率增加，焊絲熔化速度增加，熔滴過渡形式由短路過渡 — 大滴過渡 — 射流過渡轉(zhuǎn)變；同時，電弧吹力也隨焊接電流增大而增大，使熔池金屬被電弧排開，熔池底部未被熔化母材受到電弧的直接加熱，熔深增加，余高增大，熔寬變化不大 [15]。工藝參數(shù)改變，電弧特性發(fā)生變化，影響到熔滴的過渡過程；同時工藝參數(shù)改變時，焊絲的熔化速度、熔化量及熔滴受力的大小受到影響，從而影響到熔滴過渡形式，進而影響到焊縫成型。然而，影響 MAG焊焊縫成型的因素有很多，也很復(fù)雜。 15 a) 23V b) 24V c) 25V d) 26V 間隔 12ms 間隔 6ms 間隔 2ms 間隔 1ms 圖 8 不同電弧電壓對熔滴過渡的影響 16 第 5 章 MAG 焊的焊縫成型 MAG 焊對 焊縫成型的要求很高，從表面形貌來看要求表面成型美觀，沒有咬邊和不熔合 。可見隨著電弧電壓的加大，過渡的熔滴的直徑減小，并且熔滴過渡頻率也增加。但電弧電壓卻可以影響熔滴的過渡頻率、熔滴直徑大小。 14 a) 3m/min b) ) 4m/min d) ) 5m/min 間隔 2ms 間隔 2ms 間隔 1ms 間隔 1ms 間隔 1ms 圖 7 不同焊絲送進速度下的熔滴過渡 電弧電壓