高速列车铝合金车体典型接头激光-MIG复合焊接特性研究

针对传统高速列车3 mm厚A6N01S-T5铝合金型材典型接头结构开展激光-MIG复合焊接试验,优化复合焊接工艺参数,分析接头组织性能,研究激光-MIG复合焊的工程适应性。结果表明,在最佳工艺参数下,焊缝成形良好、无气孔缺陷。焊缝中心为树枝状铸态组织,靠近熔合线焊缝为柱状晶组织,熔合区较窄但热影响区存在晶粒轻微粗大现象;焊缝区硬度低于母材区,硬度最小值位于熔合线附近的热影响区;最佳工艺参数下接头的平均抗拉强度为204.6 MPa,达到母材的83.5%;断裂发生在熔合线附近,断口形貌呈现典型的塑性断裂特征;接头的弯曲性能良好;组对间隙小于1.0 mm时,最佳工艺参数具有通用性,焊缝成形及接头抗拉强度良好;组对间隙增至1.5 mm时,优化工艺参数焊缝成形及接头抗拉强度依然良好。结果表明,激光-MIG复合焊对高速列车铝合金车体典型接头具有良好的焊接可行性和工程适应性。     

汽车动力电池壳3003铝合金光纤激光焊接工艺研究

针对汽车动力电池壳3003铝合金的焊接,采用1 000 W光纤激光器及高速振镜进行焊接实验。分别通过振镜运行直线焊或者正弦线焊形成焊缝,研究了焊接速度、正弦线焊频率及振幅对3003铝合金焊接接头质量的影响规律。结果表明:采用正弦线焊形成的焊缝质量有明显改善,当正弦线焊频率150 Hz时,能得到无气孔的焊缝,焊缝抗拉强度达到253 N/mm2,为母材强度的85%。     

7A52铝合金光纤激光焊接头组织性能分析

采用光纤激光对4 mm厚7A52铝合金板进行对接焊,研究其在光纤激光作用下焊接接头的组织性能特征。结果表明:7A52铝合金光纤激光焊接头热影响区出现不完全再结晶,但轧制带状依旧清晰可见,从熔合线到焊缝中心依次为细晶区、柱状晶,焊缝中心为等轴晶;与母材相比,焊缝中Zn,Mg元素存在不同程度的烧损,强化相元素的损失也是导致焊缝显微硬度降低的原因;焊接接头抗拉强度达到母材抗拉强度的74.1%,断裂于焊缝处,断口微观下呈韧窝形貌。     

Q235钢薄板激光焊接头微观组织与力学性能

为了探索光纤激光在焊接薄板低碳钢中的应用前景，文中采用光纤激光焊接系统分别对0.5 mm和1 mm厚Q235钢板进行了激光焊工艺试验，并对所得到的焊接接头的微观组织和力学性能进行了分析。通过调节激光功率、摆动频率等工艺参数，2种厚度的Q235钢板均可获得单面焊双面成形、无明显缺陷的焊接接头。厚0.5 mm板焊缝区主要由板条马氏体组成，硬度和抗拉强度均高于母材的，断后伸长率为33.1%,约为母材的79%;厚1 mm板焊缝区呈胞状树枝晶组织，主要由铁素体、珠光体和贝氏体组成，硬度和抗拉强度均高于母材的，断后伸长率为34.5%,约为母材的75%。     

超薄Inconel 625激光焊接接头组织与性能

采用YAG脉冲激光对0.2 mm厚Inconel 625薄板进行对接焊试验,研究了焊接电流、脉宽、焊接速度对焊缝宏观形貌、组织及性能的影响。结果表明,以氩气为保护气,采用YAG脉冲激光焊,在焊接电流65 A、脉宽3.0 ms、焊接速度150 mm/min时,可以获得较好质量焊缝。焊接接头显微组织由焊缝中心区的等轴晶和熔合线附近的柱状晶组成,热影响区晶粒基本没有变化。焊接接头抗拉强度可达母材的96.4%,拉伸断裂于熔合线附近,微观断口特征显示断口处分布有较多而相对较浅的等轴韧窝并伴有少量的撕裂带。焊缝区显微硬度相比母材区略有提高。     

6005A铝合金MIG焊接接头组织及性能研究

采用MIG焊接技术对6005A铝合金进行焊接,研究了搭接接头与对接接头的力学性能、拉伸断口形貌,接头不同位置的微观组织及焊缝合金成分。研究表明,对接接头的抗拉强度达到母材的68%,搭接接头抗拉剪切强度达到母材的50%以上;两种接头焊缝组织均为细小的树枝晶与等轴晶,熔合线附近组织为粗大的柱状晶,对接接头断裂位置为接头热影响区,搭接接头断裂在焊缝处,接头断口存在韧窝与准解离面,断裂机制为韧脆混合断裂。母材中的强化相为Mg_2Si,焊缝中存在的强化相为Mg_5Al_8与Mg_2Si。     

3003铝合金电子束焊接工艺及接头性能分析

采用电子束焊接方法对3003铝合金进行基体自熔焊,通过调整电子束流、焊接速度、聚焦电流,观察焊接参数对焊缝形貌的影响,并分析对接焊接头的组织和力学性能。结果表明:电子束流、焊接速度对焊缝成形影响显著,在保证熔透的前提下,热输入小的焊接规范有利于获得更好的接头质量。利用理想的参数组合进行焊接,得到的焊缝组织主要由中心区细小的等轴晶和熔合线附近柱状晶组成,接头的抗拉强度为母材的73%,断后伸长率为8.63%,断裂形式为韧性断裂。     

A286不锈钢薄板激光焊接工艺性研究

采用激光焊对0.635 mm厚的A286不锈钢薄板进行填丝焊接,分析测试了焊接接头的微观组织、显微硬度、力学性能以及断口形貌。结果表明,焊缝区组织为柱状晶奥氏体基体上分布着少量枝晶间的δ铁素体,热影响区发生了回复和再结晶,晶粒有一定程度的长大;母材和焊缝之间没有平直明显的熔合线;热影响区和焊缝区的平均显微硬度高于母材区的;在常温和高温拉伸过程中,焊接接头均在母材处断裂,并且断裂形式为典型的韧性断裂,焊缝满足强度要求。     

6005铝合金中厚板等离子-MIG复合焊接头组织与力学性能

采用等离子-MIG复合焊工艺对16 mm厚6005铝合金进行双面焊接,研究焊接接头的显微组织和力学性能。结果表明,焊缝区为等轴树枝晶,熔合线附近为柱状晶组织,热影响区相比母材组织粗化;接头各区显微硬度值均低于母材;接头的侧弯试验可达180°;抗拉强度201 MPa,为母材强度的77.31%,断裂位置在热影响区内。     

2219-T651铝合金激光摆动焊接接头微观组织和力学性能

采用激光摆动焊接技术对2219-T651铝合金进行了不同摆动幅度和频率下的焊接试验,研究了摆动工艺参数、焊缝气孔率和宏观成形、接头组织和性能之间的内在联系.结果表明,与无摆动焊接相比,激光摆动焊接可以降低焊缝气孔率,尤其随着摆动幅度的增加,当摆动幅度为2.5 mm时,气孔率降至1.66%.与母材相比,热影响区和熔化区发生软化.靠近焊缝的热影响区,由于沉淀强化作用的变弱,硬度逐渐降低,直至出现“平台”.而由α(Al)基体以及枝晶间和晶界α(Al)+θ(Al₂Cu)共晶相组成的熔化区,因铜的偏析导致固溶强化效果被削弱,表现出最低的硬度.此外,部分摆动参数下焊缝晶粒尺寸有所细化,这引起了其硬度的略微升高.当摆动频率为150 Hz和摆动幅度为2.5 mm时,接头的抗拉强度高达318 MPa,约为母材抗拉强度的69.4%,接头抗拉强度与断口孔洞面积占比呈线性负相关关系,焊缝气孔率是影响焊态接头抗拉强度的主要因素.     

船用5083铝合金MIG焊工艺适应性及组织性能分析

为获得符合中国船级社要求的铝合金焊接接头,选用ER5356铝合金焊丝进行5083铝合金MIG焊对接试验。采用微观金相观察及力学性能测试等方法对6 mm厚焊接接头进行了焊接间隙和错边适应性研究,以获得5083铝合金MIG焊对母材间隙和错边的适应窗口区,同时对焊接接头力学性能和微观组织进行分析。结果表明,在板厚6 mm的情况下,铝合金MIG焊对对接间隙的容忍性较强,达到母材厚度的66.6%,对于错边量的容忍性可达母材厚度的50%;焊缝区组织均匀细小,主要由α-Al相和β-Al3Mg2相组成,热影响区组织相较焊缝区有一定的粗化;焊接接头的平均抗拉强度为263.5 MPa,达到母材的94.1%,并具有良好的抗弯曲性能,焊接接头熔合线处硬度值最低,为70 HV,满足船级社的标准要求。     

GH3039大功率光纤激光焊接接头组织及力学性能研究

对2 mm厚的高温合金GH3039薄板进行光纤激光焊接,采用光学显微镜、扫描电镜、显微硬度计以及拉伸试验机研究了焊接速度对焊缝成形的影响以及焊接接头的微观组织和力学性能。结果表明:在聚焦距离250 mm、输出功率2500 W、离焦量0 mm、斑点直径0.42 mm、波长1060 nm和焊接速度为4 m/min情况下,可获得成形良好且无宏观缺陷的焊接接头。在焊接接头凝固初期,靠近熔合线附近的熔化区形成胞晶组织,随着凝固过程的进行,焊缝组织以柱状晶的形式向焊缝中心生长。焊接接头中心区域会出现一定程度上的软化,焊缝区域显微硬度的平均值高于母材。接头抗拉强度最高可达到母材的93.7%,伸长率最高可达母材的58%,焊缝中心为接头的薄弱部位。焊接接头的断裂形式为脆性和韧性混合断裂,并没有在晶界析出大量的难熔Nb、Mo等元素的脆性化合物。     

6082铝合金MIG焊焊接接头组织与力学性能研究

通过拉伸、弯曲、硬度试验以及金相分析等对6082铝合金MIG焊接头的力学性能与显微组织进行了研究。结果表明:采用5087焊丝焊接6082铝合金时,具有较好的抗拉性能,板厚8和4mm的焊接接头焊态的抗拉强度分别为母材的77.8%和73%;弯曲断裂集中在熔合线处,弯曲角度均较小;6082铝合金MIG焊接头焊缝中心组织为等轴晶,靠熔合线的焊缝晶粒沿散热方向呈柱状晶,熔合区晶粒粗大;软化区出现过时效效应,使Mg2Si长大,成为接头最薄弱的区域。     

不同脉冲频率对A6N01铝合金焊接接头组织的影响

研究不同脉冲频率对A6N01铝合金焊接接头焊缝成形、微观组织的影响。结果表明,不同的脉冲频率对焊缝成形、缺陷无明显影响;不同脉冲频率焊接接头的焊缝微观组织均为典型树枝状晶组成的铸态组织,熔合区靠近焊缝一侧为柱状晶组织,靠近基体一侧为等轴晶组织,热影响区部分晶粒较母材晶粒粗大;母材为典型的再结晶组织。可以考虑选择不同的脉冲频率进行焊接。     

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。     

大线能量埋弧焊DH36船板钢焊接接头的拉伸性能研究

以25 mm厚的DH36船板钢为研究对象,采用埋弧自动焊进行焊接试验。采用金相显微镜和扫描电镜等手段,观察焊接接头的宏观和微观组织形貌,对焊接接头试样进行了拉伸试验,分析了接头的拉伸性能。结果表明,焊接接头宏观组织分为焊缝、热影响区和母材三部分,且焊缝区有柱状晶。焊缝的微观组织为晶界的先共析铁素体、晶内针状铁素体和珠光体,距熔合线5 mm处热影响区组织由粗大的铁素体和珠光体组成。焊接接头的抗拉强度为544.75MPa,断裂位置为母材,断裂方式为塑性断裂,断口形貌以韧窝为主。     

重熔摆动激光焊修复TC4钛合金焊接接头组织和性能

采用摆动激光焊对TC4钛合金焊接接头进行重熔，研究摆动频率对TC4钛合金焊接接头气孔、组织及力学性能的影响。结果表明，重熔摆动激光焊可有效消除TC4钛合金焊接接头中存在的气孔缺陷；随着摆动频率的增加，气孔的消除效果增强，且大气孔的消除效果变得更加明显。重熔摆动激光焊接头的焊缝组织为针状的α’马氏体和部分α相，热影响区组织由初生α相、针状α’马氏体及β相组成。随着摆动频率的增加，激光对熔池的搅拌作用增强，焊缝晶粒破碎逐渐细化，而热影响区晶粒生长变得更加有利，导致晶粒逐渐粗大。摆动频率的增加使焊接接头组织发生变化，进而导致焊接接头性能发生变化。随着摆动频率的增大，TC4重熔焊接接头的焊缝硬度上升，热影响区硬度逐渐下降，且焊接接头的拉伸性能呈现下降趋势。当摆动频率增加到120 Hz和150 Hz时，断裂区域由母材转变为热影响区。     

CuCoCrFeNi高熵合金薄板脉冲激光焊接接头裂纹分析

采用Nd:YAG脉冲激光焊机对CuCoCrFeNi高熵合金薄板进行焊接,使用激光共聚焦显微镜、扫描电镜等分析了接头的微观组织、化学成分和裂纹形成原因,并对接头的显微硬度进行了测试。结果表明,在脉冲激光焊接作用下,焊缝中心出现贯穿性裂纹和分叉裂纹,熔合线处出现液化裂纹。通过改变焊接工艺参数,采取双面焊及预热等措施都无法避免裂纹的产生。焊缝组织由胞状晶和等轴晶组成,晶粒与母材相比明显细化。在断裂位置处Cu元素含量约为其他元素含量的3倍,表明断裂与晶界处含Cu固溶体的富集程度有关。熔合线附近的硬度和母材硬度相当,均低于焊缝中心区硬度。     

6005A铝合金激光-TIG复合热源填丝焊接技术

采用激光-TIG复合热源填丝焊接新方法焊接高速列车用6005A铝合金,对复合焊接工艺、接头微观组织、力学性能、断口形貌及焊接热裂纹进行了研究. 结果表明,激光功率为2 000～3 000 W、TIG电流为150～195 A、焊接速度为0.4～0.8 m/min时焊接过程比较稳定,熔合比合适,可以获得优良的焊缝成形. 焊缝区由焊缝边缘的柱状晶和焊缝中心的等轴晶组成. 熔合比γ控制在0.54～0.7范围内时,接头的平均抗拉强度约为193.39 MPa;接头抗拉强度随熔合比的增大而增大,并且γ=0.7时,抗拉强度最大,约为205 MPa,占母材强度的70%.     

2024铝合金光纤激光焊接头力学性能研究

分别采用光纤激光焊和光纤激光填丝焊对2024铝合金进行焊接工艺研究,并对两种工艺下获得的接头力学性能进行测试分析.研究结果表明:采用合理焊接工艺参数,可以改善2024铝合金的焊缝成形,焊接接头抗拉强度能达到母材的85％左右;激光填丝焊能够改善焊缝表面凹陷、咬边等缺陷;断裂发生在焊缝熔合线附近,微观断口呈现拉长的浅韧窝,同时可见二次裂纹、撕裂棱,是典型的韧窝一解理混合断口.