抗氢不锈钢的激光焊接性及气孔成因初探

研究了激光焊接抗氢不锈钢的接头力学性能，焊缝及热影响区的金相组织，探讨了激光深熔焊接氢不锈钢焊缝内部气孔的成因，并提出了防止焊缝内部气孔的具体措施，结果表明，采用有效的工艺对抗氢不锈钢进行激光焊接，焊缝内部质量优良，焊接接头抗拉强度升高5％，断面收缩率降低19％，工艺措施采用不当，焊缝内部易形成气孔，主要原因是从熔池上方和熔池底部卷入空气所致，采用惰性气体对焊缝正面形成良好保护，保证一次焊透，或采用带背后止口的接头形式，可防止气孔产生。     

SUS321不锈钢和6061铝合金激光搭接焊接头的组织和力学性能

焊接参数对钢铝异种接头质量影响明显。主要研究不同的激光功率和焊接速度对SUS321不锈钢和6061铝合金焊缝成形的影响,分析异种接头的微观形貌特征及组成,并对接头的断口形貌和力学性能进行了试验研究。结果表明,不同焊接速度和激光功率对于焊缝成形有着重要影响:当激光功率为2 200~2 400 W,焊接速度为30~35 mm/s时可以获得质量较高的焊缝;在焊接过程中,接头界面形成了FeAl、Fe_2Al_3和Fe_3Al等金属间化合物,它们的存在影响了接头的力学性能;接头在拉伸试验中发生韧性断裂,且裂纹最先在金属间化合物中萌生,并沿着钢铝反应界面进行扩展,直至整个接头发生断裂。     

聚碳酸酯激光透射焊接力学性能分析

为研究聚碳酸酯激光透射焊接力学性能,采用10 W半导体端泵浦全固态激光器进行了透明与不透明聚碳酸酯的焊接.采用光学金相显微镜(OM)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度仪和电子万能实验拉力机分析测试了接头的显微形貌、断口形貌、显微硬度分布及拉伸抗剪强度.结果表明,随着激光面能量的增加,接头的连接形式由焊接接头演化为类似粘接接头;分层和气孔是影响接头力学性能的主要原因,通过控制面能量,可获得力学性能良好的焊接试样,在面能量为0.23 J/mm²时,拉伸抗剪强度达到44 MPa,约为母材强度的68%,且接头的显微硬度与母材相当;接头的断裂机制为混合断裂机制.     

Be/Al/Be激光焊接接头显微组织分析

铝为过渡材料,运用激光焊接技术实现了铍与铍激光熔焊连接.采用扫描电镜(SEM)、金相显微镜(OM)、微控电子万能试验压力机及微区X射线衍射仪(XRD)对焊接接头的显微组织、剪切断口形貌、力学性能及相结构进行了试验研究.结果表明,Be/Al/Be激光焊接接头为铝与铍形成类似复合材料的双相组织,接头抗剪强度介于铝和铍的抗剪强度之间,随着焊缝组织铍含量增加,接头抗剪强度呈上升趋势、焊接接头断裂形式由塑性断裂向脆性断裂转变、断口形貌由韧窝断口向准解理断口过渡,焊缝中的金属化合物是导致焊缝失效断裂的主要原因.     

304不锈钢激光搭接焊接头的组织及力学性能

采用脉冲激光焊技术焊接304不锈钢薄板。利用光学显微镜、扫描电镜、万能试验机等分析检测手段,研究304不锈钢焊接接头的微观组织特点及激光功率对接头组织及力学性能的影响规律。结果表明,焊缝中心为细小的等轴晶,焊缝边缘为柱状晶组织,热影响区不明显。随着激光功率的增加,焊缝抗拉强度增大。激光功率为2.6 kW时,焊缝抗拉强度达到最大值491.7 MPa。继续增加激光功率,焊缝组织粗化,焊接接头抗拉强度降低。拉伸试样均在焊缝处发生断裂,焊缝中心是焊接接头最薄弱的部位。     

激光熔凝对1Cr18Ni9Ti焊接接头组织和性能的影响

对1Cr18Ni9Ti不锈钢焊接接头进行激光熔凝试验并优化工艺参数.利用扫描电镜、能谱仪、金相显微镜对熔凝层进行检测和对试样进行抗腐蚀性试验.结果表明:激光熔凝层比不锈钢基体具有更强的耐蚀性,特别是焊接接头的薄弱环节-近焊缝区,经激光熔凝后,应力腐蚀倾向减小,抗晶间腐蚀能力有所提高,这对改善焊接接头的抗腐蚀均匀性有利.     

不锈钢薄板脉冲激光焊工艺气孔的产生机理及防止措施

采用不同的工艺参数对SUS304不锈钢薄板进行脉冲激光焊,使用金相显微镜和扫描电镜观察焊缝的金相组织、气孔形貌,并对接头进行拉伸试验和微观硬度测试。结果表明:不锈钢薄板激光脉冲焊一般不产生冶金气孔,不当的焊接工艺可能产生不规则的和圆锥形两种尺寸较大的工艺气孔,严重降低接头成形质量;适当提高脉冲频率和增大脉宽可以有效提高焊缝质量,当脉冲频率为14Hz,脉宽为3 ms时,焊缝气孔可基本消除。     

钢/铝异种金属激光胶接焊

采用光纤激光器对1.4 mm厚的DC56D+ ZF镀锌钢和1.2 mm厚的6016铝合金平板试件进行了加入胶层的激光搭接焊试验,分析了焊接接头的微观组织、断口形貌和力学性能,研究了不同工艺参数对钢/铝胶接正面与横截面焊缝形貌的影响.结果表明,在激光功率为1650 W,焊接速度35 mm/s,离焦量+3.0 mm,氩气为保护气体且流量为20 L/min的最佳工艺条件下,加入胶层,焊接试样正面焊缝均匀连续,无气孔、裂纹缺陷,钢/铝连接良好;焊接接头抗剪强度与平均剪切力分别为41.45 MPa和1.04kN,力学性能并没有因为胶层的加入而减弱,焊缝区断裂形貌为韧性断裂与准解理断裂的混合形貌.     

316L不锈钢双极板激光焊接工艺研究

0.1 mm厚316L不锈钢薄板主要用于制作氢燃料电池的主要部件双极板.在其制作过程中,需要进行薄板搭接焊.采用单模光纤激光焊对0.1 mm厚316L不锈钢双极板进行搭接焊工艺研究,观察焊接接头正面以及截面组织形貌,并分析不同工艺参数对焊缝成形以及接头力学性能的影响.结果表明,焊缝表面质量良好,焊接接头可达到熔透连接,...     

不锈钢SUS 301L激光填丝搭接焊工艺

以接头形式0.6+2mm的不锈钢SUS 301L为对象,研究激光填丝焊激光功率、焊接速度、送丝速度3个主要工艺参数对焊缝成形、接头截面形貌及连接强度的影响规律。结果表明,随着激光功率的增加,焊缝熔深和熔宽增大,余高减小;随着焊接速度的增加,焊缝熔深、熔宽、余高均减小;随着送丝速度的增加,焊缝熔深和熔宽减小,余高增大。接头的最大拉力为14.43 k N,断裂在上层薄板母材中,焊缝强度大于母材。     

铝合金双光束/单光束激光-TIG复合焊

针对4mm厚5A06铝合金,分析了双光束光纤激光-TIG复合焊的焊缝成形特点、气孔率、匙孔动态特征及接头力学性能,并与单光束光纤激光-TIG复合焊对比。结果表明,在获得相同焊缝背面熔宽条件下,与单光束激光-TIG复合焊相比,双光束激光-TIG复合焊的焊缝背面成型连续性、均匀性更优且熔宽波动较小,焊缝气孔率降低50%以上,激光匙孔开口面积平均值更大,波动变异系数更小;双光束激光-TIG复合焊接头抗拉强度、断后伸长率、显微硬度、组织与单光束激光-TIG复合焊结果差别不大。     

Macrostructural and microstructural features of 1 000 MPa grade TRIP steel joint by CO2 laser welding

Bead-on-plate CO2 laser welding of 1 000 MPa grade transformation induced plasticity (TRIP) steel was conducted under different welding powers, welding speeds and shield gases. The macrostructural and microstructural features of the welded joint were investigated. The increase of welding speed reduced the width of the weld bead and the porosities in the weld bead resulting from the different flow mode of melted metal in weld pool. The decrease of welding power or use of shield gas of helium also contributed to the reduction of porosity in the weld bead due to the alleviation of induced plasma formation, thus stabilizing the keyhole. The porosity formation intimately correlated with the evaporation of alloy element Mn in the base metal. The laser welded metal had same martensite microstructure as that of water-quenched base metal. The welding parameters which increased cooling rate all led to fine microstructures of the weld bead.     

高强钢CO2激光-MAG复合焊接性能

为了研究CO₂激光-熔化极活性气体保护焊（MAG）复合焊接性能,采用CO₂激光和CO₂激光-MAG复合焊接590MPa级高强度钢,对其焊接接头的显微组织和力学性能进行了研究.结果表明,激光-MAG复合焊接的焊缝金属中,MAG电弧作用区主要为珠光体和贝氏体,激光作用区主要为马氏体;激光-MAG复合焊接的焊缝金属中Mo和Mn合金元素的分布具有不均匀性;激光和激光-MAG复合焊接的试件焊接接头拉伸性能完全满足要求,焊缝强度高于基体强度;激光-电弧复合焊缝金属在-60℃～+15℃试验温度范围内的冲击韧性比激光焊缝金属高;激光-MAG复合焊接焊缝金属硬度在250～400 HV之间,高于基体金属的硬度.     

薄片状TiNi形状记忆合金的激光对接焊

采用低功率脉冲激光对厚度为0.2mm的TiNi形状记忆合金进行了对接焊,研究了接头的抗拉强度、断裂应变、相变过程和形状记忆效应.试验发现,低功率脉冲激光能够实现薄片状TiNi合金的良好焊接.冷轧态TiNi合金焊后接头的强度达到母材的97%,断裂应变为母材的95%,对接头进行焊后退火处理其强度有所提高,高于冷轧态母材、达到退火态母材的63.6%,断裂应变为退火态母材的82.5%.冷轧态TiNi合金焊接接头经焊后退火处理,其相变过程和退火态母材接近,形状记忆效应基本和退火态母材相同.     

0Cr15Ni5Cu4Nb中厚板锁底结构大功率光纤激光焊接工艺特性

采用大功率光纤激光对7 mm厚度0Cr15Ni5Cu4Nb不锈钢锁底结构实施了焊接试验,通过对不同焊接工艺参数下的接头质量、力学性能、微观组织结构的分析,研究了其焊接工艺特性. 结果表明,焊缝中的主要缺陷是焊接气孔,采用负离焦、高速度的焊接参数能够有效抑制气孔的形成. 焊缝区域硬度有所增加,并且焊缝上部和下部的硬度要高于中部的硬度值,接头的力学性能稳定,焊缝平均抗拉强度为970 MPa,冲击韧性略有降低,为母材的89%. 焊缝组织主要由马氏体、残余奥氏体和δ-Fe组成,焊缝中部δ-Fe要多于上部,马氏体转变不充分,热影响区中主要由晶粒细小的淬火马氏体组成.     

G115钢CMT + P焊接工艺及组织和性能

基于冷金属过渡加脉冲(CMT + P)的焊接方法，研究了新型回火马氏体耐热钢G115的焊接性以及焊接接头组织和性能. 结果表明，焊接接头经热处理后为回火马氏体组织，焊缝晶粒呈现出等轴晶和柱状晶两种不同的形貌，而焊接热影响区和母材晶粒均为等轴晶. 与焊条电弧焊(SMAW)相比，CMT + P焊接方法有效降低了热输入，大幅度减小了热影响区宽度，提高了焊接接头的拉伸性能和热影响区冲击韧性，焊接接头焊缝冲击韧性略有降低. 焊接接头的室温和高温拉伸断裂机理均为韧性断裂，室温拉伸断口的韧窝内存在一定量的析出相.     

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.     

Nd:YAG激光焊接800 MPa TRIP钢的接头组织与性能

采用Nd:YAG激光对强度为800MPa,厚度为1.2mm的TRIP钢板进行焊接.研究焊接速度对焊缝外观和截面成形的影响及接头的组织特点、硬度、强度和成形能力.激光功率相同,焊接速度较低时焊缝易产生气孔,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.焊缝组织主要由马氏体构成,从焊缝、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.由于焊缝中出现马氏体,接头的塑性和韧性降低,板材的冲压成形能力下降.     

Incoloy 825镍基高温合金电子束焊工艺及接头组织与力学性能分析

采用电子束焊，对空冷器管箱Incoloy 825镍基高温合金进行对接焊试验. 通过对焊接接头的组织观察，并结合拉伸力学性能以及接头的冲击韧性等试验，分析镍基高温合金电子束焊接头的组织和力学性能. 结果表明, 采用电子束焊焊接镍基高温合金可以得到良好的焊接接头，焊缝区组织由大片等轴晶和少量柱状晶组成；焊缝区没有出现明显的元素烧损现象；焊缝、热影响区硬度达到母材硬度值；焊缝接头抗拉强度达到600 MPa，接近母材抗拉强度，接头断裂形式为韧性断裂；焊缝和热影响区的冲击吸收能量高于母材区，其中焊缝区的冲击吸收能量达到了262 J，冲击断口形貌为韧窝状.     

AM60变形镁合金薄板激光焊接接头的组织与性能

以AM60变形镁合金薄板为研究对象，分析C02激光焊后接头的组织和性能，探讨镁合金激光焊接的工艺特点。结果表明：在合适的工艺参数下，能获得表面成型良好、变形小的焊接接头。金相观察分析发现接头中热影响区不明显，焊缝区组织致密，晶粒细小，晶界上均匀分布着脆性相（Mg17A112），但内部易产生气孔、裂纹等微观缺陷。硬度测试结果显示，焊缝硬度略高，母材和热影响区硬度相当。在本实验条件下采用C02激光焊能实现AM60镁合金的焊接，抗拉强度可达母材的94％，断口表现为混合断裂。