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公开(公告)号：CN119407322A
公开(公告)日：2025-02-11
申请号：CN202411617953.2
申请日：2024-11-13
Applicant: 北京工业大学
IPC: B23K26/24
Abstract: 本发明提供了一种外层焦点旋转辅助高功率激光复合焊接装置，属于激光焊接技术领域，包括竖直形光路系统、L形光路系统和复合光路系统，所述竖直形光路系统包括由上至下依次设置的第一光纤激光器、第一准直透镜和光束导向元件；所述L形光路系统包括由上至下依次设置的第二光纤激光器、第二准直透镜和反射镜；所述复合光路系统包括由上至下的合束镜和聚焦透镜，所述合束镜用于将来自竖直形光路系统和L形光路系统的激光束合并，所述聚焦透镜用于将合并后的激光束聚焦至待焊工件表面。本发明采用上述的一种外层焦点旋转辅助高功率激光复合焊接装置，可以解决激光焊接过程中匙孔稳定性较差等问题，适用于金属材料的激光焊接。
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公开(公告)号：CN116698916A
公开(公告)日：2023-09-05
申请号：CN202310728949.2
申请日：2023-06-20
Applicant: 北京工业大学
IPC: G01N25/48
Abstract: 本发明公开了一种不同物态的材料对入射激光吸收率的测量方法，应用于激光材料加工技术领域。包括以下步骤：激光基于热导焊接模式作用于材料表面，进行扫描焊接实验；获取实验后的材料熔化潜热吸收率、材料蒸发潜热吸收率、材料热传导吸收率；计算材料表面对入射激光在出光时间内的平均吸收率；变更激光的参数，获得不同条件下的平均吸收率；基于不同条件下的吸收率计算材料表面激光致固态相时间在总出光时间中占比的变化规律；根据材料固态相时间在激光总出光时间中的不同占比，逆向分析材料表面固‑液‑汽三态演化中对入射激光的吸收。本发明具有原理清晰，操作简单、快速、准确的优点。
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公开(公告)号：CN114453731A
公开(公告)日：2022-05-10
申请号：CN202210183118.7
申请日：2022-02-28
Applicant: 北京工业大学
Abstract: 一种直接观察激光焊接中光斑作用区动态行为的方法，属于激光材料加工领域。本发明的特征为：采用外加电弧等离子体改变激光深熔焊接小孔内喷发羽辉的发光特征和烧除羽辉中的微粒，并使用照明激光辐照焊接熔池，高速摄像机镜头前面配置与照明激光波长一致的带通滤波片与光强衰减片直接观测熔池中的激光作用区。激光焊接过程中的能量耦合过程、焊接缺陷的产生均与激光作用区的动态行为直接相关。使用该方法能够直接清晰观察激光作用区的动态行为，有望建立该动态行为与焊接缺陷产生过程的对应关系，实现激光智能制造中焊接过程质量的准确监测。此外，本发明具有系统结构简单、易于操作、成本低廉等优点。
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公开(公告)号：CN108817670B
公开(公告)日：2020-02-18
申请号：CN201810587987.X
申请日：2018-06-08
Applicant: 北京工业大学
IPC: B23K26/348
Abstract: 一种高功率激光电弧复合焊能量调制焊接方法，属于材料加工领域。该方法：复合焊中电弧电流恒定，激光输出恒定功率时间t1内，电弧与激光产生协同效应并清除羽辉；激光输出调制功率时间t2内电弧维持小孔存在，激光调制功率在零与P间(P为t1内的恒定功率，大于3kW)。t1和t2的选取与小孔形成时间有关，其交替频率为10～500Hz；复合方式为：激光与电弧同轴或旁轴；电弧为非熔化极惰性气体保护电弧、熔化极气体保护电弧或等离子弧；激光束为Nd:YAG激光、光纤激光或碟片式激光。该方法可大幅度的减少能量输入，焊接过程更稳定，焊缝成形更好，且几乎不影响焊接熔深；由于大幅度的降低了制造能耗，使得焊接制造过程更绿色环保。
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公开(公告)号：CN110434459A
公开(公告)日：2019-11-12
申请号：CN201910657672.2
申请日：2019-07-20
Applicant: 北京工业大学
IPC: B23K26/21 , B23K26/046 , B23K26/142 , B23K26/12
Abstract: 本发明涉及一种用于控制羽辉和保护熔池的双层同轴激光焊接头，属于激光焊接技术领域。焊接头结构主要包括激光聚焦系统、同轴双层喷嘴和抽气装置。经聚焦系统聚焦的激光束穿过双层同轴喷嘴的内管到达工件表面；喷嘴内管与抽气装置连接，使小孔口区域处形成稳定负压状态，孔内喷出羽辉经内管抽气而快速逸出；喷嘴外管通保护气体保护焊接熔池。该发明的有益效果是通过喷嘴内管于小孔口上方产生的局部负压，彻底去除羽辉激光束传输的负面影响、提高熔深和焊接效率；且可去除羽辉对保护气的干扰，喷嘴外管可更好的保护焊接熔池。本发明采用模块化设计，具有加工柔性高、结构紧促、焊接效率高、熔池保护效果好等特点。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN110186949A
公开(公告)日：2019-08-30
申请号：CN201910424713.3
申请日：2019-05-21
Applicant: 北京工业大学
IPC: G01N25/20
Abstract: 一种快速测量材料在沸点温度时对入射激光吸收率的方法，属于激光材料加工领域。其特征在于：将感光材料置于传输光路中，分别记录原始激光光斑形状以及加工过程中穿透金属丝的激光光斑形状，已知原始激光功率通过面积比值即得到辐照在金属丝的功率；根据送丝速度计算焊丝材料被加热至沸点所需的功率；焊丝材料到达沸点所需功率与作用在焊丝材料上的功率之比即为该材料在沸点温度时对入射激光的吸收率。本发明可以简易快速获取材料在沸点温度条件下对入射激光的吸收率。
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公开(公告)号：CN107414325A
公开(公告)日：2017-12-01
申请号：CN201710564464.9
申请日：2017-07-12
Applicant: 北京工业大学
Abstract: 本发明提出的微区半固态增材制造方法，主要解决成形件的组织均匀性、性能可靠性、应力与变形、气孔和裂纹等问题。以棒条状材料作为耗材，采用高能束、电弧、电阻热等加热方式作用于耗材前端并使其处于固液两相共存的半固态，同时，在耗材上施加的旋转扭力和轴向推力对半固态金属进行强烈地剪切、搅拌和挤压等作用，也即进行无模半固态流变成形。耗材以这种方式连续向底层金属过渡并与之形成冶金结合，按离散化切片处理后的规划路径重复该堆积过程即可形成特定形状的实体件或堆积层。本发明操作工艺简单，制件性能优良，克服了传统增材制造的诸多缺陷，在大型构件的成形、受损零件修复和复合材料制备方面应用前景广阔。
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公开(公告)号：CN119557536A
公开(公告)日：2025-03-04
申请号：CN202411601520.8
申请日：2024-11-11
Applicant: 北京工业大学
Abstract: 本发明提供了一种激光致匙孔内蒸汽喷发冲击行为的估算方法及装置，属于激光材料加工技术领域，包括：在激光致匙孔口上方布置金属熔滴，利用高速相机拍摄金属熔滴在匙孔口上方的过渡图像；通过图像分析得到金属熔滴飞行速度随时间变化的关系曲线，得出其所受合力为零时的位置；对合力为零处的金属熔滴进行受力分析；通过静力平衡理论得到此处金属熔滴所受喷发蒸汽冲击力。本发明采用上述的一种激光致匙孔内蒸汽喷发冲击行为的估算方法及装置，可以估算出高功率激光致匙孔内喷发蒸汽压力的具体数值，有助于涉及激光致金属蒸汽的研究。实验方法简单易行，计算量小，适合测量各种金属材料在不同加工条件下的激光致匙孔内喷发蒸汽压力。
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公开(公告)号：CN111398107B
公开(公告)日：2023-10-13
申请号：CN202010245365.6
申请日：2020-03-31
Applicant: 北京工业大学
Abstract: 一种原位测量激光焊接羽辉中微粒的方法属于激光焊接技术领域。测量系统由探测激光器、信号采集系统、信号处理系统、焊接激光器、焊件及保护系统组成；在激光焊接过程中，探测激光穿过羽辉后，部分光被羽辉中的微粒反射回探测激光腔内形成新的谐振，通过测量探测激光器电压、频率的变化并经过数据处理，可以得到羽辉中微粒的尺寸、数量、速度等信息。本发明具有系统结构简单、体积小、易于调节、无需外部干涉、不受探测激光功率波动影响、成本低廉等优点，能够原位实时测量不同位置处羽辉中微粒的尺寸和速度、及羽辉中微粒的空间分布等特征。
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公开(公告)号：CN113210852A
公开(公告)日：2021-08-06
申请号：CN202110421193.8
申请日：2021-04-19
Applicant: 北京工业大学
Abstract: 一种基于孔口直径畸变率原位测量的激光焊接过程监测方法，属于激光材料加工领域。本发明采用照明光辐照焊接熔池，高速摄像配置中心波长与照明光波长一致的窄带滤光片观测小孔口。将孔口纵向直径(沿焊接方向)与横向直径的比值表征为孔口的畸变率，其大小反映了小孔前壁表面激光致蒸汽对小孔后壁的冲击及与此相关的气孔、飞溅和焊缝表面成形等焊接缺陷。即利用孔口畸变率的大小可监测焊接过程。照明激光波长为0.1μm～1μm，功率为0.01W～200W；高速摄像镜头与焊接板材表面的夹角为10°～90°；焊接用激光波长为0.1μm～20μm，功率为0.3kW～500kW。该方法通过测量孔口畸变率大小的方式监测激光焊接过程缺陷，简单高效。
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