鈦合金激光填粉焊接粉末燒損研究.pdf

1、鈦合金以其優(yōu)良的機(jī)械性能，廣泛地應(yīng)用于飛機(jī)蒙皮中。但在鈦合金激光焊接中因焊接裝配間隙過大或者高能激光束對焊縫金屬的輻射汽化，易出現(xiàn)焊縫塌陷現(xiàn)象。焊縫塌陷對飛機(jī)蒙皮隱身涂層涂裝及整體的隱身性能具有直接影響。而激光填粉焊接技術(shù)可以有效抑制焊縫塌陷，同時可以提高焊縫力學(xué)性能。在焊接過程中，激光束與粉末束的能量耦合作用對于作為激光填粉焊接的核心技術(shù)之一的粉末有效輸送具有直接影響。因此，本文采用模擬與試驗分析相結(jié)合的方法研究了激光束與粉末束的能量

2、耦合作用以及粉末填充對于鈦合金焊縫塌陷的補(bǔ)償作用。
　　首先，以傳熱學(xué)、概率學(xué)理論為基礎(chǔ)，本文通過對粉末顆?？臻g密度分布與單位傳輸距離粉末顆粒數(shù)的求解，建立了粉末束與激光束能量耦合的數(shù)學(xué)模型，并將通過模型計算出的單位傳輸距離上粉末吸收的激光功率與粉末汽化潛熱的比值轉(zhuǎn)化為粉末燒損摩爾量。該模型考慮了粉末顆粒直徑，粉末顆粒速度，激光功率密度分布，送粉量等主要因素。
　　其次，本文搭建了粉末束與激光束能量耦合試驗觀測平臺，拍攝了在

3、激光輻照作用下粉末束灰度圖。依據(jù)圖像灰度與粉末質(zhì)量的相關(guān)函數(shù)以及所建數(shù)學(xué)模型，對比有無激光輻照作用的粉末質(zhì)量分布，測量得到了粉末在激光功率為1000W、2000W時的吸收率。并討論了各參數(shù)對于粉末束中粉末顆粒燒損的影響。結(jié)果表明：粉末質(zhì)量峰值隨著激光功率的增加而減??；隨著載粉氣流量的增加，粉末燒損率呈先下降再上升的趨勢，并且在6L/min時燒損率達(dá)到最小值15.10％；在相同激光功率下，直徑較大的粉末顆粒的燒損量較小。
　　最后，