高速列车激光-电弧复合焊接技术

目录
《21世纪先进制造技术丛书》序
序
前言
第1章 高速列车激光-电弧复合焊接过程机理 1
1.1 高速列车用材料及激光-电弧复合焊接技术 1
1.1.1 高速列车结构概述 1
1.1.2 高速列车用材料及其焊接性分析 3
1.1.3 激光-电弧复合焊接技术 6
1.2 激光、电弧与材料之间的相互作用 10
1.2.1 激光和电弧的相互作用 10
1.2.2 复合等离子行为 10
1.2.3 匙孔效应 15
1.2.4 能量传输特性 17
1.2.5 熔滴过渡行为 17
1.2.6 溶池动态特征 23
1.3 激光-电弧复合焊接冶金特征 24
1.3.1 激光-电弧复合焊接熔池热场分布特征 24
1.3.2 铝合金激光-MIG复合焊接接头组织 26
参考文献 35
第2章 高速列车激光-电弧复合焊接关键工艺技术 37
2.1 高速列车焊接工艺现状 37
2.1.1 铝合金车体MIG焊接技术 37
2.1.2 转向架构架MAG焊接技术 38
2.1.3 其他焊接技术 39
2.2 激光-电弧复合焊接关键工艺参数匹配 40
2.2.1 激光-MAG复合焊接激光与电弧参数的匹配 40
2.2.2 工艺参数对铝合金焊缝成形的影响 43
2.2.3 激光-MIG复合焊接激光与电弧空间位置关系 46
2.3 铝合金激光-电弧复合焊接气孔控制技术 54
2.3.1 气孔形成机理 54
2.3.2 气孔对接头性能的影响 60
2.3.3 气孔的抑制措施 67
2.4 铝合金激光-电弧复合焊接 70
2.4.1 裂纹产生原因 70
2.4.2 裂纹控制措施 72
2.5 激光-电弧复合焊接接头应力与变形 73
2.5.1 焊接残余应力的测试 73
2.5.2 应力与变形分布规律 74
2.5.3 应力与变形调控措施 76
参考文献 77
第3章 激光-电弧复合焊接数值模拟 78
3.1 焊接数值模拟技术 78
3.1.1 焊接热过程的数值模拟 78
3.1.2 焊接应力与变形的数值模拟 82
3.1.3 焊接熔池流动行为的数值模拟 85
3.2 激光-电弧复合焊接热源模型 87
3.3 电弧熔池的耦合数值分析 88
3.3.1 基本假设 88
3.3.2 控制方程 89
3.3.3 计算域模型与求解 91
3.3.4 电弧熔池耦合温度场 93
3.3.5 电弧熔池耦合流场 93
3.4 激光-电弧复合焊接的温度场模拟 95
3.4.1 激光-电弧复合焊接模型 95
3.4.2 计算模型及边界条件 96
3.4.3 激光-电弧复合焊接的温度场分布 97
3.5 大型结构激光-电弧复合焊接的有限元分析 98
3.5.1 试验条件及数值模型 98
3.5.2 激光-电弧复合焊接接头的温度场分布及固有应变提取 99
3.5.3 大型结构激光-电弧复合焊接的变形分布 102
参考文献 103
第4章 激光焊接过程智能化系统 104
4.1 智能化和信息化在激光焊接过程中的应用 104
4.1.1 智能化焊接的概念 104
4.1.2 转向架智能激光焊接系统 106
4.2 激光-电弧复合焊接过程视觉监测 110
4.2.1 激光焊接熔池形态监测技术 111
4.2.2 激光-电弧复合焊接焊缝三维扫描技术 112
4.2.3 激光-电弧复合焊接焊技术 115
4.3 激光焊接过程的跟踪技术 117
4.3.1 激光三维扫描技术 117
4.3.2 激光焊接跟踪技术 119
4.3.3 激光焊接过程的路径规划 120
4.3.4 激光焊接过程的离线编程技术 122
4.4 激光焊接过程质量监测技术 123
4.4.1 基于激光熔深在线监测技术的质量反馈 124
4.4.2 激光焊接的光谱诊断 126
4.4.3 匙孔行为的质量监测 128
参考文献 131
第5章 高速列车激光-MIG复合焊接接头的服役性能与安全可靠性 134
5.1 激光-MIG复合焊接接头静强度分析 134
5.2 激光-MIG复合焊接接头腐蚀行为 137
5.2.1 A7N01铝合金激光-MIG复合焊接接头腐蚀及时效制度的影响 138
5.2.27 B05铝合金激光-MIG复合焊接接头腐蚀及扩展形式 139
5.2.3 A7N01铝合金激光-MIG复合焊接接头各微区腐蚀性能 143
5.2.4 激光-MIG复合焊接接头腐蚀疲劳性能 152
5.3 可靠性分析 157
5.3.1 焊接接头的疲劳及影响因素 157
5.3.2 焊接接头的疲劳强度分析方法 159
5.3.3 A7N01S-T5铝合金激光-MIG复合焊接接头疲劳性能 161
5.3.4 A6N01S-T5铝合金激光-MIG复合焊接接头疲劳性能 170
5.3.5 A6N01S-T5铝合金薄板的疲劳性能特征 172
参考文献 175
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