钛合金激光穿透焊的焊缝成形(Ⅰ)

在对钛合金激光穿透焊焊缝成形特征分析的基础上研究了激光焊主要工艺参数对焊缝成形的影响 ,同时对比研究了CO2 激光和YAG激光穿透焊时焊缝成形的差异。研究结果表明 ,在穿透焊条件下 ,CO2 激光和YAG激光焊接钛合金焊缝都具有钉形和近X形两种典型的截面形貌。焊缝成形与焊接热输入及激光功率密度有密切联系。随焊接热输入和激光功率密度的增大 ,焊缝截面由钉形向近X形转变。在采用同样工艺规范获得近X形焊缝成形时 ,YAG激光焊缝的对称度显著高于CO2 激光焊缝。通过调整激光功率、焊接速度和离焦量等激光焊工艺参数 ,可以对焊缝成形进行有效控制 ,提高焊接接头质量。     

钛合金激光穿透焊的焊缝成形（I）

在对钛合金激光穿透焊焊缝成形特征分析的基础上研究了激光焊主要工艺参数对焊缝成形的影响，同时对比研究了CO2激光和YAG激光穿透焊时焊缝成形的差异。研究结果表明，在穿透焊条件下，CO2激光和YAG激光焊接钛合金焊缝都具有钉形和近X形两种典型的截面形貌。焊缝成形与焊接热输入及激光功率密度有密切联系。随焊接热输入和激光功率密度的增大，焊缝截面由钉形向近X形转变。在采用同样工艺规范获得近X形焊缝成形时，YAG激光焊缝的对称度显著高于CO2激光焊缝。通过调整激光功率、焊接速度和离焦量等激光焊工艺参数，可以对焊缝成形进行有效控制，提高焊接接头质量。     

热源同轴辅助搅拌摩擦焊工艺特性分析

研究了激光同轴辅助搅拌摩擦焊中激光/搅拌摩擦焊的热量分配对不同系列铝合金焊缝成形、接头力学性能及显微组织的影响,并得到了相应的优化能量分配条件.结果表明,加入激光辅助热源可有效扩大工艺参数窗口,特别是流动性差的5A06和2219铝合金,焊接速度可提升30%以上.激光辅助热源对6061及5A06铝合金焊接接头性能影响较小,对2219铝合金搅拌摩擦焊接头的性能影响明显,焊接热输入增大后,接头性能下降,但总得来说,加入激光辅助热源能够在更小的焊接热输入下获得更高的接头性能.     

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%.     

热输入对5A06铝合金激光填丝穿透焊的影响

在1.2mm厚5A06铝合金YAG激光填丝焊工艺试验的基础上,研究了热输入对激光填丝穿透焊焊缝成形的影响,进一步分析了典型接头的组织性能.结果表明,激光填丝穿透焊接头呈现为U形截面,且热输入被限定在一定狭长区域内.随着热输入的降低,激光填丝穿透焊接头组织更加细小,接头显微硬度提高.致使接头强度虽略有降低,但韧性却得以大幅度改善.     

0Cr17Ni4Cu4Nb钢中厚板光纤激光焊接工艺特性

采用光纤激光对5.5 mm厚0Cr17Ni4Cu4Nb沉淀硬化不锈钢板进行激光焊接试验研究,研究了工艺参数对激光焊接接头表面成形、组织及力学性能的影响规律。结果表明:开I型坡口,采用单层激光自熔焊即可获得焊缝表面成形良好的接头。激光功率、焊接速度、离焦量是影响焊缝成形的主要因素,激光功率3500 W、焊接速度1.3 m/min、离焦量-2 mm的工艺参数下焊缝成形最佳。采用收弧末端功率衰减、速度保持的方式,可以有效改善弧坑处焊缝成形。焊缝组织主要为柱状晶内呈束状分布的板条马氏体,热影响区组织为尺寸不均匀的淬火马氏体,对接焊接头的抗拉强度为1187 MPa,达到母材的90.6%。     

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。     

1420铝锂合金激光焊接工艺研究

对2.5 mm厚1420铝锂合金板材进行了YAG激光焊接,重点研究了YAG激光焊接工艺参数对焊缝成形的影响和接头的拉伸、疲劳性能及其影响因素.研究结果表明,焊接工艺参数中离焦量对焊缝成形的影响为抛物线趋势,存在最佳离焦量值;焊接速度对它的影响为直线下降趋势;激光功率对它的影响为直线上升趋势.热处理的影响较大,热处理后接头的抗拉强度有很大提高.     

镍箔中间层对不锈钢/铝合金激光深熔焊的影响

以不锈钢201和铝合金5052作为试验材料,添加镍箔作为中间层,配合钢上铝下的搭接接头形式,采用激光深熔焊方法进行了焊接试验,分析了热输入对焊缝成形的影响以及添加镍箔后接头力学性能与不锈钢／铝合金焊接性的变化,并提出了焊缝下凹深宽比r以表征焊缝对应力集中的敏感程度．结果表明,热输入升高会导致焊接过程中飞溅增加,焊缝宽度与下凹程度增大,熔穿深度升高;不锈钢焊缝金属嵌入到铝合金内的熔穿深度对焊缝的力学性能有着重要的影响;镍中间层的添加有效地改善了接头力学性能,扩大了可用的工艺参数范围．     

超薄紫铜激光焊接工艺研究

针对超薄紫铜片的激光焊接工艺进行研究,分析了激光工艺参数对超薄紫铜片焊接的影响.结果表明,在合适的工艺参数下,超薄紫铜片焊缝成形良好,焊接接头基本与母材等强.对于薄板激光焊接,脉冲工作电流和脉冲频率对焊接成形影响很大.     

镍基合金/不锈钢TIG熔-钎焊工艺的研究

采用高温铜基S211焊丝对镍基合金/不锈钢进行了TIG熔-钎焊工艺试验,研究了焊接电流、电弧长度、焊接速度和送丝速度等工艺参数对焊缝成形的影响,并对接头性能进行了测试.研究结果显示,TIG熔-钎焊可以采用小的热输入来减少母材的熔化,适当减小焊接电流和增大焊接速度能够有效控制焊接热输入,保证焊缝成形,而适当增大电弧长度,可以增大电弧加热面积,有利于钎料的润湿铺展;通过剪切试验测得接头断裂于焊缝与不锈钢边界面处,接头抗拉强度达到195.0MPa.     

B170P1差厚高强钢激光焊接工艺与力学性能分析

选取1.0mm和1.5mm厚的B170P1高强度钢为研究对象,采用不同激光焊接工艺参数对其进行激光拼焊,焊后对焊接接头进行金相检验及显微硬度测试,分析了母材、焊缝及热影响区的微观组织特性;对焊后试样进行拉伸试验,研究了激光焊接工艺对力学性能的影响.结果表明,焊接功率的增加造成焊缝中粒状贝氏体数量增多,材料韧性变差;焊接速度大时焊缝中晶界铁素体以条状居多,焊接速度小时焊缝中主要是块状铁素体;激光热输入较小时,晶粒尺寸随热输入的增加增长迅速,调节热输入大小可抑制晶粒增长.     

6061-T6铝合金中厚板激光熔透焊接工艺研究

对6 mm厚6061-T6铝合金中厚板进行了高功率光纤激光焊接熔透试验研究,采用单一变量的方法,研究离焦量、焊接速度以及激光功率对激光焊接焊缝成形和焊缝质量的影响。利用显微硬度计和拉伸试验机等仪器测试了焊接接头的力学性能。通过分析试验结果,揭示了激光焊接工艺对其焊缝成形和焊缝质量的影响,采用形状因子对不同的焊接接头形状进行分类,研究其与工艺参数的相关性,讨论了不同形状焊接头的力学性能。结果表明:在保证熔透焊缝的前提下,不同的工艺参数对应的激光焊接接头形状不同,可以分为钉形焊缝、酒杯形焊缝与楔形焊缝。钉形焊缝的硬度平均达到69 HV,抗拉强度达到206.33 MPa,力学性能最好,楔形焊缝次之,酒杯形焊缝的力学性能最差。     

不锈钢薄板激光焊接工艺研究

针对不锈钢薄板的激光焊接进行了研究,分析了激光工艺参数对超薄不锈钢板焊接质量的影响。结果表明,对于不锈钢薄板激光焊接,脉冲工作电流和脉冲宽度对焊缝成形影响很大。在合适的工艺参数下,超薄不锈钢薄板焊缝成形良好,焊接接头基本与母材等强。     

CO2激光焊接工艺对AZ31B变形镁合金焊缝表面成形的影响

采用3 kW的CO2激光器焊接4 mm厚的AZ31B变形镁合金板材,研究了气体保护方式和焊接工艺参数对焊缝表面成形的影响.试验结果表明,保护气流的方向和气流量对焊缝表面成形存在显著影响,当气流方向与焊接方向相反并与水平方向呈30°角、气流量为2 000 L/h时,焊缝的表面成形最为均匀平整.通过调整激光功率和焊接速度等工艺参数来改变焊接热输入,可以获得"未熔透"、"仅熔池透"、"适度熔透"和"过度熔透"等不同熔透状态和表面成形特点的焊缝,其中"适度熔透"状态的焊缝正、背面成形最均匀;在相同的焊接热输入条件下,强参数规范条件下获得的焊缝表面成形效果最佳.     

TC2钛合金薄板对接大功率CO2激光焊焊接工艺

采用大功率CO2激光焊接设备全面研究了4 mm厚TC2钛合金薄板的焊接工艺,确定了合理的焊接工艺参数,分析了工艺参数对焊接质量的影响,并通过对钛合金激光焊对接接头的拉伸试验证明了工艺试验的合理性。研究结果表明,激光焊接过程中,离焦量对焊缝熔深有很大的影响,正确选择离焦量是保证熔深的必要条件;焊缝熔深随着焊接热输入的增大而增大,针对4 mm厚TC2钛合金薄板,当热输入达到2.4 kJ/cm时焊缝熔透。     

激光快速成形TA15钛合金氩弧焊接头组织及力学性能

对激光快速成形TA15钛合金与轧制TA15钛合金薄板进行了氩弧焊接试验,观察分析了焊接接头各区域组织特征,测试了焊接接头各区域的显微硬度以及室温拉伸性能.结果表明,激光快速成形件与轧制薄板氩弧焊焊缝凝固组织是具有粗大片状α+β组织特征外延定向生长的柱状晶.轧制件对焊接热影响敏感性强,热影响区晶粒发生严重长大现象,激光成形件靠近焊缝热影响区晶粒转变为等轴晶,距焊缝较远的热影响区仍保持柱状晶.激光成形件热影响区硬度最高,焊缝区及轧制件热影响区的硬度最低.焊接接头抗拉强度低于母材,塑性与轧制件相当,断裂位置位于轧制件热影响区.     

CO_2激光焊接600MPa DP钢接头组织与性能

采用CO2激光对抗拉强度为600MPa,厚度1.4mm的DP钢进行焊接.研究焊接速度对焊缝外观和截面成形的影响、接头的组织特点、硬度、强度和成形能力.结果表明,激光功率相同,焊接速度较低时焊缝易产生气孔,焊接速度较高时易发生飞溅;焊接速度对焊缝熔深及熔宽也有影响.焊缝区组织主要由马氏体构成,从焊缝、焊接热影响区到母材,组织中马氏体含量下降,接头的最高硬度出现在焊缝或热影响区.在平行于焊缝方向,焊接接头的抗拉强度高于母材,垂直于焊缝方向,接头的抗拉强度与母材相当.由于焊缝出现马氏体组织,接头的塑性和韧性降低,板材的冲压成形能力下降.     

5083铝合金MIG焊接头微观组织与力学性能

采用熔化极惰性气体保护焊开展了6 mm厚5083-H111铝合金热轧板焊接工艺试验,研究了接头宏观形貌和力学性能随工艺参数的变化规律,分析了不同区域的微观组织和元素分布对接头力学性能的影响。结果表明,采用优化后的工艺参数进行焊接,得到的接头表面成形良好,无明显缺陷。随着送丝速度增加,焊缝宽度随之增加;熔合线附近的热影响区发生完全再结晶,形成了粗大的等轴晶;焊缝边缘沿散热方向形成柱状晶,焊缝中心则为细小的等轴晶组织;Fe和Mn在热影响区偏聚严重,形成Al6(Fe, Mn)相,焊缝中Mg主要分布在晶界处,形成β(Al3Mg2)相。拉伸试验结果表明,接头最大抗拉强度可达307 MPa,约为母材抗拉强度的96%,拉伸后断裂于热影响区,呈韧性断裂;受焊接热输入影响,焊缝和热影响区的硬度低于母材,随着焊接热输入增加,焊缝和热影响区的硬度降低。 创新点： (1)优化焊接工艺参数,获得了表面成形良好的焊接接头。 (2)研究了焊接工艺参数对接头宏观形貌和气孔分布的影响。 (3)阐明了接头不同区域的微观组织和元素分布对接头力学性能的作用机理。     

中厚度TC4激光-TIG复合焊工艺研究

对5 mm厚TC4钛合金进行激光-TIG复合焊接工艺研究,分析不同焊接参数下焊缝组织与力学性能的差别。结果表明,由于存在TIG电弧辅助加热焊丝,接头的表面成形更为美观,气孔很少,在合理的光丝间距和送丝速度下,焊丝可以连续过渡到熔池,有利于焊缝成形;随着激光功率的增大,焊缝的熔宽和热影响区尺寸显著增加;焊缝的组织为α+β网篮状组织;焊缝的抗拉强度、抗弯强度均高于母材,随着热输入的减小,抗拉强度变大,抗弯强度变化不大,焊缝与热影响区的硬度均高于母材。