新型铝合金薄板对接激光焊接头性能

以6156铝合金为主要研究对象,对比了其激光填丝焊与自熔焊各自特点,探讨了焊缝表面成形、焊缝熔宽的影响因素及接头的抗拉强度与疲劳强度变化规律.结果表明,功率在1 800 W左右,焊接速度在2～3.5 mm/min,送丝速度在2～3.5 mm/min范围能获得较好的焊缝表面成形;接头焊后不经热处理抗拉强度可达314.3 MPa,为母材强度的81.3%,且有良好的抗疲劳性能;铝合金激光焊具有焊接速度高、焊缝成形美观、焊接参数范围广的特点,是一种良好的焊接方式.     

轨道车辆用6082铝合金搅拌摩擦焊工艺技术研究

针对5 mm厚6082-T6铝合金板进行了搅拌摩擦焊工艺试验,用搅拌头的旋转速度与焊接速度的比值ω系数表征搅拌摩擦焊的热输入,分析了工艺参数对焊缝成形及力学性能的影响,并得出工艺评定参数。结果表明,当焊接速度700 mm/min,ω1.6或者旋转速度1 600 r/min,1.6≤ω≤3.0时,焊缝表面成形良好;当ω≥1.0时,抗拉强度在ω为1.4~3.0之间某个区域时达到最高;而当ω1.4时,弯曲性能基本合格。5 mm厚6082-T6铝合金搅拌摩擦焊焊接工艺评定参数确定为S=1 200 r/min,F=800 mm/min,顶锻力14 kN。     

LY12铝合金蒙皮骨架结构激光填丝焊接工艺研究

对LY12铝合金蒙皮骨架结构进行碟片激光填丝焊接试验研究。结果表明:通过激光填丝焊,铝合金可以获得焊缝表面成形良好的接头。激光功率、光丝间距、离焦量是影响焊缝成形的主要因素,激光功率3500～4000 W、光丝间距0 mm、离焦量+5 mm、焊接速度1.5 m/min时焊缝成形最佳。保护气流量为15 L/min时,接头的抗拉强度为325MPa,达到母材强度的77%,拉伸试样断裂在热影响区靠近熔合线的位置。     

工艺参数影响2060铝锂合金搅拌摩擦焊接头的成形规律

以在航空领域有广泛应用前景的2 mm厚2060-T8 Al-Li合金为研究对象,进行了搅拌摩擦焊对接接头的试验分析,重点研究焊接工艺参数影响焊接接头成形的规律.研究结果表明,呈碗形的焊缝由轴肩作用区与焊核区组成;轴肩作用区的等轴晶的晶粒大于焊核区.当搅拌头的转速为800 r/min且焊接速度为80 mm/min时,焊接接头的表面成形良好且内部无缺陷.与800 r/min,80 mm/min相比,提高旋转频率或降低焊接速度,焊缝表面变得较粗糙;降低旋转频率或提高焊接速度,焊缝内部会出现隧道型缺陷.     

基于正交试验的CMT焊接5A06铝合金超薄板工艺参数优化

为获得厚0.5 mm的5A06铝合金超薄板较佳的CMT焊接质量,采用正交试验设计,研究了CMT焊接工艺参数送丝速度、焊接速度、送气流量及EP/EN-Balance值对焊缝抗拉强度的影响规律。通过极差分析,影响焊缝抗拉强度的因素由大到小依次为送丝速度、焊接速度、EP/EN-Balance值、气体流量,焊缝的抗拉强度均随着送丝速度、焊接速度以及EP/EN-Balance值的增加而先增大后减小,随着气体流量的增大而小幅度增加,而后逐渐平稳。综合分析,较合适的送丝速度值为2.5~2.7 mm/min,焊接速度为16~18 mm/s,EP/EN-Balance值为-0.5~-0.3,而气体流量则选用18 L/min。工艺试验表明,优化后的CMT焊接工艺参数能够使焊缝成形质量及整体力学性能良好,能满足实际焊接5A06铝合金超薄板的需要。     

薄板2524铝合金激光填丝焊接工艺及组织性能

2524铝合金是具有优异损伤容限的新型航空高强Al-Cu-Mg合金.采用高功率光纤激光器焊接1.6 mm厚2524铝合金,研究了填充5087焊丝情况下,激光功率、焊接速度和填丝速度对焊缝成形、热裂纹倾向和焊缝显微组织的影响,优化焊接工艺参数,考察接头静态拉伸性能.结果表明,采用填充材料后,焊缝柱状枝晶生长方向性明显减小、晶粒细化、晶界共晶增多、热裂纹倾向降低.当激光功率为2.5 kW,焊接速度为2 m/min,填丝速度为2 m/min时,可获得成形良好、无缺陷的焊缝,接头抗拉强度达到313~324 MPa,拉伸断裂于接头熔合线附近,断口处有大量韧窝,呈韧性断裂特征.     

工艺参数对Ti/Zn/Al异种金属搅拌摩擦焊接头力学性能的影响

以3 mm厚2A14铝合金和TC4钛合金为对接材料,0.05 mm厚Zn薄片为中间层材料进行搅拌摩擦焊对接。研究了不同焊接参数对钛/铝异种金属搅拌摩擦焊对接接头宏观形貌、微观组织、力学性能的影响。结果表明:当焊接速度为75 mm/min,旋转速度为375~950 r/min,偏移量2.5 mm时,均可获得表面成形良好的焊接接头。但随着旋转速度的增加,焊缝表面粗糙度先减小后增大,而对接接头抗拉强度逐渐降低;当旋转速度为600 r/min,焊接速度从60mm/min增大到95 mm/min时,焊缝的飞边逐渐减少。当旋转速度为375 r/min,焊接速度为75 mm/min,偏移量2.5 mm时,抗拉强度达到最大值237.3 MPa,达铝合金母材抗拉强度的56.7%。     

铝合金T形接头双侧脉冲MIG单道焊接工艺

采用自适应熔覆量的方法,对15 mm厚的6082铝合金T形接头进行了双侧脉冲熔化极惰性气体保护焊(MIG)单道焊接工艺的研究。在单热源单边焊接条件下,分析预留间隙、焊枪角度、送丝速度及行走速度等参数对焊缝成形的影响,并根据焊缝成形及表面质量,确定最优焊接工艺参数区间。在此基础上,对T形接头进行双侧对称热源和双侧非对称热源焊接。试验结果表明,当预留间隙为0 mm或1 mm、焊枪行走角为15°左右时,焊缝饱满且无咬边现象;当送丝速度为9.5 m/min时,焊缝成形良好并能实现根部完全熔合。     

不锈钢薄板大间隙接头激光-MIG电弧复合高速焊接工艺

采用填充ER316焊丝的光纤激光-MIG电弧复合焊方法,焊接间隙为0.5 mm、厚度为1 mm的SUS444铁素体不锈钢薄板对接接头和搭接接头,研究了获得成形良好的对接接头和搭接接头的工艺参数窗口和极限焊接速度,并对焊缝进行了着色渗透检验和拉伸试验. 结果表明,合理匹配焊接速度和焊接电流,是获得成形良好的大间隙接头的关键;当焊接速度过小或焊接电流过大时,较大的热输入导致焊缝过度熔透,焊缝成形不良;当焊接速度过大或焊接电流过小时,较小的热输入导致焊缝未熔透. 对接接头焊缝成形质量良好且熔透的极限焊接速度可达12 m/min,而搭接接头的极限焊接速度为5 m/min. 成形良好的焊缝均未发现表面裂纹. 拉伸试验表明,对接接头断裂在母材上;搭接接头绝大部分断裂在熔合线附近,极限焊接速度下获得的搭接接头的抗拉强度是母材的84.2%.     

基于光纤激光的LY12铝合金焊接试验分析

在飞机制造领域,铝合金主要用于制造飞机蒙皮、梁、桁条和框架等结构.采用多模光纤激光器进行了1.4 mm厚LY12铝合金的激光焊接试验,研究了焊接工艺参数对铝合金焊缝形貌的影响规律,并对焊接接头的显微硬度及断口形貌进行了分析.结果表明,大功率高速度连续激光焊缝的成形具有不稳定性,当功率为2 200 W,焊接速度为55 mm/s,保护气体流量为10 L/min时,可以获得成形良好且无宏观缺陷的焊接接头.接头的平均抗拉强度约为388 MPa,达到母材抗拉强度的63.98%,断裂类型为韧脆混合型断裂.     

搅拌头及工艺参数对厚板7050铝合金搅拌摩擦焊成形的影响

探索了搅拌头及工艺参数对7050铝合金搅拌摩擦焊接焊缝成形的影响.试验结果表明:搅拌头设计不合理及工艺参数选取不当都将导致焊缝成形不良.轴肩尺寸过大是导致焊缝出现隧道型孔洞的主要原因.工艺规范过强时,焊缝易产生飞边和隧道型孔洞等缺陷.在本试验条件下,采用Ⅲ号搅拌头、旋转速度300 r/min和焊接速度95 mm/min...     

1060铝合金搅拌摩擦焊焊缝金属流动机理

对1060铝合金进行搅拌摩擦焊,研究搅拌头旋转方向、焊接速度、主轴转速和搅拌针偏移方向等不同因素对金属流动的影响。结果表明,5 mm厚1060铝合金在主轴转速1 000~1 100 r/min、焊接速度200~300 mm/min时,可获得无缺陷焊缝。在焊缝上部区域,轴肩的热力作用大于搅拌针对焊缝金属的作用。搅拌针的旋转方向及螺纹旋向对塑性金属流动具有重要影响。当搅拌头偏移的方向不同时,焊接质量相差较大。     

焊接工艺参数对2024铝合金搅拌摩擦焊接特性影响的研究

采用搅拌摩擦焊对2024铝合金进行焊接试验,研究了其焊接工艺参数中添加不同环氧树脂含量的碳化硅粉末、搅拌头旋转速度对焊缝成形、宏观组织、微观组织和力学性能的影响规律。结果表明:当添加剂为碳化硅+20wt%环氧树脂时,能够较好地成形,焊缝硬度较高,具有更佳的性能;同时搅拌摩擦焊搅拌头的转速对焊件影响较大,转速越高时焊缝表面越光滑,"洋葱瓣"越不明显,本试验中当搅拌头转速在800 r/min时,碳化硅粉末与母材混合较好,分布均匀。研究结果为改善铝合金搅拌摩擦焊焊接接头的力学性能提供了必要的理论依据和试验依据。     

焊接速度对Mg-Mn系镁合金光纤激光焊接接头组织和成形的影响

采用大功率光纤激光器对Mg-Mn合金进行一系列激光焊接工艺试验,并对焊缝成形的形成规律、接头的微观组织进行研究。使用金相显微镜分析测试手段,研究光纤激光焊接接头各区域的显微组织,分析主要焊接参数(焊接速度)对焊接质量的影响。试验结果表明:当焊接功率为2 200 W、焊接速度为1 500~1 800 mm/min时,焊缝成形良好,无气孔缺陷。Mg-Mn合金激光焊接在不同的焊接参数下,焊缝的晶粒中均存在等轴晶和柱状晶,且晶粒主要组织为α-Mg固溶体和Mg_8Ce金属间化合物。焊缝的组织形态受到焊接速度的影响比较明显,随着焊接速度的不断升高,焊缝的熔宽相应减小,且晶粒尺寸也随之减小。     

工艺参数对高强铝合金搅拌摩擦焊接头性能的影响

采用搅拌摩擦焊方法对高速动车组铝合金车体常用的高强铝合金材料A7N01进行焊接,通过改变搅拌头旋转速度和行进速度等参数,提高铝合金的焊接质量。结果表明:厚度15 mm的A7N01铝合金,焊接速度的理想范围为100~200 mm/min,旋转速度的理想范围为300~700 r/min。焊缝成形的主要影响因素为焊接速度。搅拌摩擦焊接头强度较高,超过母材抗拉强度标准最低值,能够达到母材抗拉强度实测值的80%左右。     

不同CMT工艺2014-T6焊缝成形及气孔分析

分别采用3种不同的冷金属过渡(CMT)焊接工艺进行2014-T6铝合金平板堆焊成形,研究不同CMT工艺对铝合金焊缝成形特征及气孔的影响. 结果表明,保持送丝速度7.5 m/min、电弧长度和保护气体纯Ar流量25L/min不变,2014-T6铝合金常规CMT焊缝具有明显的指状熔深特征,焊缝气孔缺陷严重且呈全焊缝分布特征;脉冲CMT(CMT-P)焊缝的指状熔深特征减缓,气孔显著减少,焊接速度0.6 m/min时焊缝基本无气孔;变极性复合脉冲CMT(CMT-PADV)焊缝熔深仅约0.4 mm,成形呈显著球形特征,气孔明显减少,焊接速度0.4 m/min时基本无气孔.     

6061铝合金接头成形质量及性能与搅拌摩擦焊工艺参数关系的研究

针对3 mm厚6061铝合金板,进行搅拌摩擦焊工艺参数对接头成形质量与性能的方向研究。轴肩下压量主要影响接头成形,搅拌头转速和焊接速度主要影响接头质量,通过改变上述一次参数,观察并分析接头成形和抗拉强度的变化情况。结果表明,当轴肩下压量为0.2 mm时,焊缝表面成形好、缺陷少且抗拉强度高;搅拌头转速较高或焊接速度较低时,焊缝表面成形好、强度高且鱼鳞状纹路稳定、明显;当搅拌头转数为950 r/min、焊接速度为37.5 mm/min时,焊接接头成形好、抗拉强度最大,并且只有在搅拌头转速与焊接速度相匹配的条件下,才能获得高抗拉强度的焊接接头。     

搅拌头转速对7B04铝合金搅拌摩擦焊焊缝成形和组织性能的影响

采用搅拌摩擦焊对7B04铝合金进行焊接,研究了搅拌头旋转速度对焊缝成形和微观组织、接头抗拉强度的影响规律.结果表明,当焊接速度为95 mm/min,搅拌头转速较低时焊缝表面均比较光滑,转速较高时焊缝表面均较为粗糙、存在较多的颗粒,当转速为750和950r/min时能获得良好的焊缝成形.转速为750r/min时焊接接头的强度较高、达到母材抗拉强度的97.4％,当转速高于750r/min时,其强度降低,当转速为950r/min时焊缝根部有明显的原始对接界面迁移形成的黑线,导致其接头强度只有母材的51％.     

5083铝合金搅拌摩擦焊与MIG焊缝腐蚀性能对比

对5083铝合金FSW（搅拌摩擦焊）和MIG（熔化极氩弧焊）焊缝的微观显微组织和腐蚀性能进行了分析.结果表明,FSW焊缝由细小的等轴再结晶组织构成,而MIG焊缝晶粒粗大,组织不均匀.电化学腐蚀试验表明,主轴旋转频率为300 r/min,焊接速度为160 mm/min,搅拌头倾角为3°的FSW焊缝与MIG焊缝相比,腐蚀电...     

高速列车6005A-T6铝合金型材激光-双丝MIG复合焊

分别利用双丝MIG焊和激光-双丝MIG复合焊进行了高速列车6005A-T6铝合金型材的焊接试验研究,对比分析了两种焊接方法的焊缝成形、焊接变形、接头力学性能及其接头微观组织.结果表明,激光-双丝MIG复合焊接6005A-T6铝合金型材时的焊接速度可达4.5 m/min,焊接过程具有较好的搭桥能力,对接间隙达到1.4 mm时,仍可以获得良好的焊缝成形.当焊接速度大于或等于4 m/min时,复合焊接头的焊接变形量仅为常规双丝MIG焊的40%左右,其抗拉强度达到了母材强度的83%,比常规双丝MIG焊接头的抗拉强度提高了9%左右.