[發(fā)明專(zhuān)利]一種重力對(duì)激光焊接接頭焊縫形態(tài)影響的測(cè)量方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110307091.X
• 申請(qǐng)日: 2011-10-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103042306A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 虞鋼;褚慶臣;鄭彩云;寧偉健;何秀麗;李少霞
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所
• 主分類(lèi)號(hào): B23K26/20
• 分類(lèi)號(hào): B23K26/20;B23K26/42;G01B15/04
• 代理公司: 北京和信華成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種金屬激光焊接測(cè)量方法，尤其涉及一種重力對(duì)接頭焊縫形態(tài)影響的測(cè)量方法。

背景技術(shù)

隨著激光焊接技術(shù)的迅速發(fā)展，激光焊接已經(jīng)逐漸成為汽車(chē)制造、大型結(jié)構(gòu)件、空間結(jié)構(gòu)制造等現(xiàn)代制造領(lǐng)域的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。由于激光的焊接條件常處于焊接方向不同于重力方向，甚至微重力或超重環(huán)境下，因而重力對(duì)激光焊接結(jié)構(gòu)件焊縫形態(tài)的影響備受關(guān)注。

激光焊接中熔池是在反沖壓力、表面張力和重力引起的浮力驅(qū)動(dòng)下形成與演化的(Semak，V.V.，et?al.ACONCEPTFOR?A?HYDRODYNAMIC?MODEL?OF?KEYHOLE?FORMATION?AND?SUPPORT?DURING?LASER?WELDING.1994.Orlando，F(xiàn)l：Spie-Int?Soc?Optical?Engineering)，重力影響著熔池的形態(tài)以及微結(jié)構(gòu)的形成。在已有研究中，有研究超重環(huán)境下的，如文獻(xiàn)1，AIDUN，D.，J.DOMEY，and?G.AHMADI，Effect?of?High?Gravity?on?Weld?Fusion?Zone?Shape.2000，該文獻(xiàn)中公開(kāi)了一種模擬超重環(huán)境下的試驗(yàn)裝置，驗(yàn)證重力對(duì)GTA焊接的焊縫形態(tài)和組織的影響。文獻(xiàn)2，Kang，N.Y.，J.Singh，and?A.K.Kulkarni.Gravitational?effects?on?the?weld?pool?shape?and?microstructural?evolution?during?gas?tungsten?arc?and?laser?beam?welding?of?304?stainless?steel?and?Al-4wt％?Cu?alloy.2003.Davos，SWITZERLAND：New?York?Acad?Sciences，該文獻(xiàn)公開(kāi)了在KC-135飛機(jī)中模擬1.2g和1.8g重力環(huán)境下GTAM焊接的接頭表面形貌和焊縫形態(tài)。有研究在逆著重力方向焊接的，如專(zhuān)利1，Manabe，Yukio.et?al.Welding?method?in?the?overhead?and?vertical?positions.EP0832710-B1.該專(zhuān)利公開(kāi)一種在地面重力環(huán)境下焊接方向向上的方法，可解決在大型空間結(jié)構(gòu)中需要向上焊接面臨的重力問(wèn)題。

由于在微重力或超重環(huán)境下進(jìn)行試驗(yàn)的成本巨大，試驗(yàn)技術(shù)的要求高。為研究重力對(duì)焊縫形態(tài)的影響，有必要探索在地面環(huán)境下進(jìn)行模擬試驗(yàn)的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種重力對(duì)激光焊接接頭焊縫形態(tài)影響的測(cè)量方法，能夠在地面重力環(huán)境下探討重力對(duì)焊縫形態(tài)的影響，也能與超重或微重力環(huán)境下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。

本發(fā)明提供的一種重力對(duì)激光焊接接頭焊縫形態(tài)影響的測(cè)量方法是：

1)把金屬板材安裝到可調(diào)壓緊裝置上，該裝置具有水平方向和豎直方向的壓緊設(shè)置；

2)以激光為熱源，進(jìn)行激光焊接方向垂直或平行于重力方向的焊接，通過(guò)選擇預(yù)定的工藝參數(shù)，使金屬產(chǎn)生傳導(dǎo)焊或深熔焊式的焊縫特征；

3)焊后利用電火花線切割機(jī)對(duì)板材沿垂直焊縫方向進(jìn)行線切割；

4)利用掃描電子顯微鏡觀測(cè)得到焊縫橫截面形貌，通過(guò)對(duì)不同焊接方向試驗(yàn)的焊縫形貌的觀察，來(lái)定性研究重力對(duì)焊縫形態(tài)的影響；

5)利用圖像分析軟件對(duì)焊縫橫截面形貌圖進(jìn)行測(cè)量，通過(guò)對(duì)比不同焊接方向得到焊縫的熔寬、熔深值，來(lái)定量分析重力對(duì)焊縫形態(tài)的影響大小。

本發(fā)明能夠在地面重力場(chǎng)環(huán)境中探討重力因素對(duì)焊縫形態(tài)的影響，也能與超重或微重力環(huán)境中的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。該方法可對(duì)利用激光進(jìn)行大型結(jié)構(gòu)件在不同方向下焊接效果提供參考，利于工藝參數(shù)的優(yōu)化。

附圖說(shuō)明

圖1為激光焊接中重力驅(qū)動(dòng)熔池流動(dòng)示意圖(熔池橫截面)；

圖2為不同激光焊接方向下裝置示意圖；

1——可調(diào)壓緊螺栓；

2——金屬試樣；

3——壓板；

4——基體固定孔；

5——可調(diào)壓緊裝置基體。

圖2a——垂直于重力方向向下或向上焊接

圖2b——垂直于重力方向橫向焊接

圖2c——平行于重力方向水平焊接

圖3為四個(gè)焊接方向示意圖；

①——平行于重力方向水平焊接，對(duì)應(yīng)裝置(圖2c)

②——垂直于重力方向向上焊接，對(duì)應(yīng)裝置(圖2a)

③——垂直于重力方向向下焊接，對(duì)應(yīng)裝置(圖2a)