钛合金激光焊研究现状与展望

钛合金具有比强度高、高温下耐腐蚀性能优异、电化学相容性优良等优点,在航空航天、石油化工、生物医药等领域获得大量应用。对于钛合金的焊接以电子束焊、等离子弧焊、钨极氩弧焊、激光焊等焊接方法为主。激光焊具有能量密度大、焊接变形小、焊接热影响区小、单道焊接熔深大、不需要真空条件等优点,在钛合金焊接领域具有广阔的发展前景。国内外相关学者针对钛合金激光焊接技术开展了大量研究,也取得了大量研究成果。通过对这些研究成果和研究进展进行总结,可以进一步促进对钛合金激光焊的研究。本文从钛合金薄板激光焊、钛合金厚板激光焊、钛合金激光复合焊、钛合金活性激光焊、钛合金异种材料激光焊五个方面总结了钛合金激光焊最新的研究进展和取得的成果,指出当前研究存在的问题,并对未来的研发方向进行了展望。     

碳素结构钢与高速工具钢摩擦焊与闪光焊接头的组织和性能

采用摩擦焊及闪光焊两种不同工艺,对碳素钢45钢和W18Cr4V高速钢异种金属切削刀具实现连接.对焊接接头的组织和性能进行了对比分析,进而研究了闪光焊接头焊缝区强韧性损伤的机理;阐述了摩擦焊的优越性及接头形成机制,并提供了摩擦焊接头较佳的焊接参数.结果表明:45钢和W18Cr4V钢切削刀具经摩擦焊接,改善和提高了摩擦焊接头焊缝区的组织和性能.     

双层爆炸复合中覆板最小可焊厚度的分析

为了研究双层爆炸焊接中覆板的最小可焊厚度,分析了爆炸焊接对于炸药布药量的要求,提出了一种利用爆炸焊接的碰撞速度下限与覆板的一维平板运动公式计算爆炸焊接中覆板最小可焊厚度的方法,并采用爆炸焊接中常用的3种炸药,分别对不锈钢-钢、铝-钢、钛-钢、铜-钢的爆炸焊接最小可焊厚度进行计算,计算得出4种覆板的最小可焊厚度分别在1.5、2.5、2.0、1.5 mm左右。同时指出在进行小厚度覆板的爆炸焊接时,由于密度更低的炸药爆轰压力也更低,可以更好地适用于小厚度覆板的爆炸焊接。     

双层爆炸复合中覆板最小可焊厚度的分析

为了研究双层爆炸焊接中覆板的最小可焊厚度,分析了爆炸焊接对于炸药布药量的要求,提出了一种利用爆炸焊接的碰撞速度下限与覆板的一维平板运动公式计算爆炸焊接中覆板最小可焊厚度的方法,并采用爆炸焊接中常用的3种炸药,分别对不锈钢-钢、铝-钢、钛-钢、铜-钢的爆炸焊接最小可焊厚度进行计算,计算得出4种覆板的最小可焊厚度分别在1.5、2.5、2.0、1.5 mm左右。同时指出在进行小厚度覆板的爆炸焊接时,由于密度更低的炸药爆轰压力也更低,可以更好地适用于小厚度覆板的爆炸焊接。     

等离子-MIG焊在有色金属焊接中的应用研究现状及展望

随着复合焊接成为焊接领域的热点,等离子-MIG焊作为一种高能量束流的焊接方法得到了广泛的研究,等离子-MIG焊具备阴极雾化的功能,有利于清理金属表面的氧化膜,对有色金属焊接有独特的优势。介绍了同轴式和旁轴式等离子-MIG焊的工作原理及优缺点,从数值模拟、控制与监测方法、工艺参数研究3个方面对等离子-MIG焊在有色金属焊接中的应用研究现状进行了分析。分析结果表明,等离子-MIG焊在铝合金材料焊接中研究进展显著,已经能够实现高质量的焊接,并开展了在镁、铜等其他有色金属焊接方面的研究,取得了一定的效果。最后对等离子-MIG焊的应用前景和发展方向进行了展望,等离子MIG焊在双电弧耦合机理、多物理场的协同工作、系统稳定性等方面还有待深入研究。     

船用钛合金高效焊接工艺研究

本试验以板厚为4mm的Ti70和16 mm的TA5两种钛合金为焊接对象,对等离子弧焊(PAW)、激光焊(LW)及激光-MIG复合焊3种高能量密度高效率的钛合金焊接方法进行了初步的工艺探索,得到了性能优良的焊接接头,研究成果丰富了实船建造的钛合金焊接工艺。     

T型接头搅拌摩擦焊接的研究进展

T型接头是满足轻量化需求的关键结构之一,但传统熔化焊在T型构件焊接方面并无优势。作为一种固相焊接技术,搅拌摩擦焊采用特殊的焊接夹具,对中、薄板T型构件实行单面焊三面成型技术,显著降低焊接热输入、减少焊接变形,因此T型接头搅拌摩擦焊可能是一种极具发展前景的工艺方法。从搅拌摩擦焊接T型接头(FSW-T)的焊接工艺、焊接缺陷、显微硬度、力学性能与数值模拟方面概述了国内外研究现状,揭示了FSW-T焊接领域尚需解决的关键科学问题,对该领域未来的研究方向提出了展望。     

关于对CO_2气体保护焊技术的研究与探讨

CO2气体保护焊焊接技术是一种主要以CO2气体为焊接保护气体来进行焊接的方法,是焊接技术的方法之一。在自动焊和全方位焊接技术中操作比较简单,可以全方位的进行焊接,因此在大中小企业普遍适用,而且具有许多优点;CO2能够快速的产生,所以CO2保护焊技术成本比较低;生产效率比较高,是焊条焊接的1到4倍;在焊接时飞溅较小;焊缝抗裂性能高等等优点。有优点也会有缺点,比如CO2气体保护焊技术对大气的污染比较严重等。本文将通过CO2气体保护焊技术的利与弊和CO2气体保护焊技术的特点和操作步骤等进行分析找到缺点的解决方法并对CO2气体保护焊技术进行探讨和分析让这种技术更有利与焊接技术的发展和应用。     

钛合金薄板激光和钨极氩弧焊残余应力测试研究

采用小孔释放法对钛合金薄板激光焊和钨极氩弧焊(TIG焊)的焊接残余应力进行了测试，并分析了焊接方法、焊接线能量和焊后热处理对残余应力分布规律的影响。研究结果表明：激光焊残余应力分布规律与普通熔焊方法相似，但其分布区域较窄；在热影响区内，激光焊残余拉应力值比TIG焊的约低100MPa；在焊缝及其熔合线附近，激光焊残余应力却比TIG焊的高。对于不同线能量激光焊接，线能量越大，焊缝越宽，热影响区的残余应力也越大。焊后真空热处理能降低残余应力90％。     

Mg-Al-Zn合金激光焊接头的耐蚀性研究

分别采用激光焊和激光填丝焊2种方法对4 mm厚的Mg-Al-Zn合金进行焊接，并对镁合金接头的腐蚀机理进行了探讨。采用极化曲线测量、电化学阻抗谱测试、SEM观察和EDS分析等方法，对获得的激光焊接头(LBW)和激光填丝焊接头(LBW-F)在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为进行研究，并与母材(BM)的耐蚀性进行对比，结果表明，腐蚀产物主要由Mg(OH)₂和碳酸盐组成，3种试样的耐蚀性由高至低为：LBW接头>LBW-F接头>BM母材。     

塑料和聚合物的超声焊接

从塑料和聚合物的特性、塑料焊接方法分类、焊接的基本步骤、焊接特点方面介绍了塑料和聚合物的超声焊接。一般认为,超声焊接的研究内容主要是研究与超声有关的焊接声参数方面的问题。其实,在国外更多地是从材料方面研究焊件在焊接过程中物理性能的变化,对此做了较详尽的介绍。超声波在热塑性粘弹性介质中传播相对于金属介质来说有较大耗损,文中也介绍了测定粘弹性介质复杨氏模量的基本方法。     

Preliminary study on the feasibility of friction spot welding in PMMA

In this work the feasibility of friction spot welding of thermoplastics was investigated on poly (methyl methacrylate) plates. Preliminary results have shown that the weld strength is comparable to other available welding techniques, while joining times are equal or shorter. Light optical microscopy and Vickers microhardness measurements showed the presence of a heat affected zone and a thin, consolidated stir zone, where physical-chemical transformations related to thermo-mechanical processing led to changes in local mechanical strength. The work has demonstrated for the first time that the welding of thermoplastic materials by friction spot welding is feasible.     

汽车仪表盘黑色塑料激光透射焊接研究

目的 研究汽车仪表盘黑色塑料的焊接方法,提高焊缝强度,满足实际生产.方法 在热塑性聚氨酯塑料的注塑过程中,加入一定比例的黑色有机染料,分析添加不同质量分数的黑色有机染料对透光率的影响.采用激光作为加热热源对黑色热塑性聚氨酯塑料进行焊接.结果 当添加的黑色有机染料质量分数为10％时,得到焊缝表面无痕迹,焊缝强度为131 MPa.随着添加黑色有机染料的比例增加,塑料对可见光的透光率基本没有变化,对915 nm的近红外光透光率逐渐增加.焊缝熔深和宽度均较大,且焊缝内部无气孔时,焊缝的剪切强度达到最大.结论 通过在黑色塑料中添加黑色有机染料,实现了汽车仪表盘的激光透射焊接,达到了实际生产的要求.     

面向太空制造的非晶合金条带的低温热塑性焊接

太空制造是航天技术领域中新兴的研究方向,可促进太空探索的发展.微重力、高真空等极端太空环境对金属材料的太空制造技术提出了新要求.本文提出了一种热塑性焊接方法,可实现La基非晶合金带的低温焊接.同时,通过第二相强化,将La和Zr基非晶合金混合成"三明治"结构,使其热塑性焊接样品的断裂强度和拉伸应变比La基焊接样品分别提高了19%和39%.这表明,非晶合金是一种理想的太空制造模型材料,可在非熔化状态下低温制造,且具有良好的力学性能.另外,该低温热塑性制造技术还可以具有可行的加工时间窗口.研究表明,非晶合金具有的低温热塑性焊接特性使其在金属材料的太空制造领域中具有重要应用前景.     

Thermoplasticity with diffusion in welding problems

A thermomechanical model for the analysis of thermoplasticity with a diffusion term is presented. This model is defined in infinitesimal strain thermoplasticity framework. Thermal hardening is coupled with a diffusion process. The example presents thermodiffusion process in titanium friction welding parts. The migration of hydrogen in the process of thermoplastic deformation is described. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.     

On avoiding thermal degradation during welding of high-performance thermoplastic composites to thermoset composites

One of the major constraints in welding thermoplastic and thermoset composites is thermal degradation of the thermoset resin under the high temperatures required to achieve fusion bonding of the thermoplastic resin. This paper presents a procedure to successfully prevent thermal degradation of the thermoset resin during high-temperature welding of thermoplastic to thermoset composites. The procedure is based on reducing the heating time to fractions of a second during the welding process. In order to achieve such short heating times, which are much too short for commercial welding techniques such as resistance or induction welding, ultrasonic welding is used in this work. A particularly challenging scenario is analysed by considering welding of carbon-fibre reinforced poly-ether-ether-ketone, with a melting temperature of 340 °C, to carbon-fibre reinforced epoxy with a glass transition temperature of 157 °C.     

Strength development versus process data in ultrasonic welding of thermoplastic composites with flat energy directors and its application to the definition of optimum processing parameters

Ultrasonic welding of thermoplastic composites is a very interesting joining technique as a result of good quality joints, very short welding times and the fact that no foreign material, e.g. a metal mesh, is required at the welding interface in any case. This paper describes one further advantage, the ability to relate weld strength to the welding process data, namely dissipated power and displacement of the sonotrode, in ultrasonic welding of thermoplastic composite parts with flat energy directors. This relationship, combined with displacement-controlled welding, allows for fast definition of optimum welding parameters which consistently result in high-strength welded joints.     

Advances in fusion bonding techniques for joining thermoplastic matrix composites: a review

Joining composite materials is an issue because traditional joining technologies are not directly transferable to composite structures. Fusion bonding and the use of thermoplastic films as hot melt adhesives offer an alternative to mechanical fastening and thermosetting adhesive bonding. Fusion bonding technology which originated from the thermoplastic polymer industry has gain a new interest with the introduction of thermoplastic matrix composites (TPC) which are currently regarded as candidates for primary structures. The improvement of thermoplastic polymer matrices, with the introduction of recent chemistries such as PEEK, PEI and PEKEKK. exhibiting increased mechanical performance, service temperature and solvent resistance (for the semi-crystalline systems) also supported the growth of interest for fusion bonding. This review looks at the state of the art of fusion bonding technology and focuses particularly on the three most promising fusion bonding techniques: ultrasonic welding, induction welding and resistance welding. Physical mechanisms involved in the fusion bonding process for modelling purposes are discussed including heat transfer, consolidation and crystallinity aspects. Finally, the application of fusion bonding to joining dissimilar materials, namely thermosetting composites (TSC)/TPC and metal/TPC joints, is reviewed.     

铝壳体焊接的工艺设计及新技术应用

通过分析铝合金焊接特点和批量生产性质,进行多种焊接工艺方案的比较.认为采用变极性等离子焊接工艺及支管焊接新技术,可提高焊接效率,保证焊接质量的稳定性,获得良好的经济效益.