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。     

1Cr21Ni5Ti锁底结构光纤激光焊接工艺特性

对3 mm厚的1Cr21Ni5Ti不锈钢锁底结构进行激光焊接试验,分析不同焊接工艺参数对接头成形、力学性能以及微观组织的影响,研究了其焊接工艺特性。结果表明,主要焊接缺陷为焊缝中的气孔以及收焊处凹坑,采用缓降功率的方法可减小焊缝收焊处凹坑深度,采用负离焦以及提高焊接速度有利于控制焊缝中的气孔缺陷。相比母材,焊缝硬度有所下降且不均匀,沿焊缝中心,焊缝中部区域硬度最高;在一定参数范围内,接头力学性能波动较小,焊缝平均抗拉强度达到816 MPa。焊缝内部晶粒呈等轴晶形式,主要由铁素体和奥氏体组成,焊缝中部奥氏体数量多于上部和下部,因此硬度较高;热影响区在焊接热循环作用下晶粒相对粗化,为焊缝的薄弱区域。     

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。     

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%.     

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.     

ITER用316LN激光焊接接头显微组织和力学性能研究

以21 mm厚的316LN奥氏体不锈钢板为研究对象,采用双面对称施焊的方式进行激光焊接,并对激光焊接接头的显微组织和力学性能进行了分析。结果表明,采用锁底式打底焊接时,焊缝中的主要缺陷是焊接气孔。减小钝边厚度,采用单面打底焊后,气孔问题得到解决。焊缝区显微组织为单相奥氏体,不同位置的显微组织呈现不同的结晶形态,焊缝中心处的等轴晶粒能有效抑制焊接裂纹的产生。激光焊焊接接头拉伸试样均断裂于母材处,弯曲样件表面未见任何微裂纹,焊接接头展现了良好的抗低温冲击性能。     

铝合金激光封焊缺陷的分析

文中对4A11铝合金(盖板)和6063铝合金(壳体)进行了激光封焊试验。使用金相显微镜、显微硬度计等测试分析手段,对激光封焊盒体的焊缝组织缺陷及硬度进行了试验分析研究。总结了峰值功率、焊接速度、离焦量等对焊缝缺陷产生的影响。试验结果表明:焊缝接头硬度呈中间低两边高的趋势,主要是与焊接过程中母材金属强化相的重熔有关;过高的峰值功率会导致金属蒸发,产生裂纹和气孔,过低的峰值功率会使焊缝熔合不良;焊接速度过快,导致焊缝冷却速度过快,产生气孔。     

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.     

激光焊接参数对汽车用双相镀锌钢DP780焊接接头性能的影响

通过实验研究了激光功率、焊接速度对零间隙激光焊接汽车用双相镀锌钢D P780焊接接头性能的影响。焊接速度恒定时,焊接接头固化时间随着激光功率的增加而增加,大量锌蒸汽通过液态金属及气孔逸出,熔池内部锌蒸汽减少,焊缝内部孔隙度水平下降、气孔本身变小,焊接接头性能增加;激光功率恒定、焊接速度不同时,随着焊接速度的增加,焊接接头固化时间减小,锌蒸汽通过液态金属及气孔逸出的难度增加,大量锌蒸汽停留在焊接接头内部,造成焊件表面和焊接接头内部孔隙度增加,由于气孔的存在,工件机械强度减少,焊接接头的焊接性能随之变差。     

2A14高强铝合金电子束焊接头缺陷分析

研究了2A14铝合金在电子束焊接中的主要缺陷,分析了焊接缺陷的形貌特点、形成原因和控制措施,为铝合金电子束焊接接头质量的提高提供了依据.结果表明,在铝合金电子束焊接头中的裂纹为结晶裂纹,增加电子束流搅拌以减少成分偏析,细化组织可减少裂纹的产生;彻底清除氧化膜、增加扫描频率、实施焊后重熔均可有效地减少焊缝气孔的产生;焊后重熔和增加搅拌同样对焊缝内的根部缩孔有一定的改善作用;在焊接结构上采取适当措施解决焊缝下榻;焊接接头的软化通过焊后热处理得到明显改善.     

铝合金激光焊接

概述了铝合金的焊接特性以及焊接过程中的难点,由于铝高反射、导热快的特点,激光焊接也不可避免地存在一般熔焊常遇到的焊缝气孔、焊接热裂纹等问题。鉴于铝合金自身特点,也使激光焊接工艺更加复杂,亟待改进和完善。提出了相关改进措施,通过表面处理、改善焊接接头、调整焊接波型参数等来改善铝合金焊接性能。     

MB8镁合金激光——MIG复合焊接分析

实现了10 mm厚MB8镁合金的激光-MIG(metal inert gas)复合焊接,并对其工艺稳定性、接头形貌特征、微观组织和力学性能进行了分析.在激光-电弧相互作用下,镁合金复合焊接内的MIG电弧燃烧和熔滴过渡稳定性显著提高,并获得饱满均匀的复合焊缝.在文中试验条件下,复合焊接速度比单独激光焊接高25%.因为表面凹坑缺陷的消除,复合焊接接头抗拉强度远高于激光焊接接头,达到母材的87.2%.此外,复合焊缝熔合区中心区域组织为等轴晶,靠近熔合线区域为柱状晶.在复合焊缝内,相对较低的凝固速度,上半部分宽大电弧区的晶粒尺寸明显大于下半部分细窄激光区.结果表明,激光-MIG复合焊接是MB8镁合金的有效焊接方法.     

DP780镀锌钢激光焊接性能与工艺

针对0.8 mm的车用DP780镀锌双相钢,采用4 kW的连续光纤激光器对材料进行激光搭接试验,通过调节两板间的预留间隙、激光功率、焊接速度、离焦量,研究了工艺参数对焊接接头焊缝的成形影响规律,同时分析各工艺参数对焊缝下塌量、抗拉强度、气孔状况的影响规律;最后基于焊缝抗拉强度、焊缝下塌量以及焊接过程中气孔状况评价焊接质量.结果表明,功率在3 800 W、焊接速度在95~100 mm/s,离焦量在-2~2 mm,预留间隙在0.2~0.25 mm区间的工艺参数条件下,焊接成形较好,此时的抗拉强度保持在180 MPa以上,下塌量总量在0.35~0.45 mm,以及飞溅和外部气孔较少.建立抗拉强度—焊缝下塌量—气孔状况方法评价焊接质量,采用此方法,能够改善气孔缺陷,提升焊接效率.     

10kW光纤激光焊接缺陷的形成

研究了未熔透光纤激光焊接过程中工艺参数对小孔型气孔、热裂纹和飞溅的影响,并讨论焊接缺陷形成机理. 结果表明,随着光纤激光焊接速度的增加,焊缝气孔和热裂纹倾向降低. 当焦点位置在工件表面时,气孔倾向最大;而当焦点位置由入焦向离焦偏移时,热裂纹敏感性增加. 光纤激光焊接气孔是由小孔不稳定引起的,而小孔不稳定性同时引起了熔池后部凝固前沿形状的变化,提高了焊缝热裂纹的敏感性. 较慢速光纤激光焊接飞溅的形成主要在于小孔开口处前沿熔池的凸起,其程度可能与小孔的稳定性有关.     

TiNi形状记忆合金薄片的微激光焊接工艺研究

采用微激光对厚度为0．2mm的TiNi形状记忆合金薄片进行焊接,通过正交试验以获得最大的接头抗拉力为目标对工艺参数进行了优化,并分析了工艺参数对焊接接头表面及横截面形貌的影响。结果表明,焊接接头获得最大抗拉力的最优工艺参数是：脉冲功率百分比21％、脉冲宽度2．3ms、脉冲频率4Hz,此时焊接接头的承载能力达到母材的97％。当微激光焊的功率百分比、脉冲频率、脉冲宽度过大时会产生热量的积累、导致焊缝发生烧穿;过小时激光脉冲的熔透能力较弱、导致焊缝未焊透,这两者是导致焊接接头承载能力较差的主要原因。     

铝钛异种合金电子束焊接接头缺陷分析

采用电子束焊接工艺对7075铝合金和TC4钛合金异种金属进行焊接,主要研究焊接缺陷的形貌特点、形成原因及控制措施。结果表明:在铝合金与钛合金异种金属电子束焊接头中出现气孔、裂纹、缩孔等缺陷,调整焊接工艺参数、改变束斑在异种母材上的相对能量分布可以消除气孔、裂纹等缺陷。同时延长焊缝金属冷却时间,使液态熔池及时补充凝固过程中产生的孔隙,利用表面焦点减小熔池体积,对焊缝内的缩孔有一定的改善。最佳焊接参数为:工作距离272 mm,电子束流18 mA,焊接速度20 mm/s,聚焦电流415 mA。试验为提高铝合金与钛合金异种金属电子束焊接接头质量提供了参考。     

铝基复合材料SiCW/6061Al的激光焊接

采用脉冲激光焊接工艺研究铝基复合材料SiCW/6061Al的焊接性,着重探讨激光输出功率（P）、脉冲频率（f）对接头性能的影响,借助X射线衍射、扫描电镜、透射电镜等手段分析接头组织。研究发现,焊缝中存在的界面反应物、气孔缺陷,是导致该种材料焊接性显著降低的主要因素。进一步研究表明,在激光焊接条件下铝基复合材料界面反应是不可避免的,反应物沿热流方向生成,具有一定的方向性,激光输出功率是影响SiC-Al界面反应的主要因素,同时提高脉冲频率将对界面反应有一定的抑制作用;焊缝中气孔随激光脉冲频率的增大而减少直至消失。在此基础上,通过制定合理的焊接工艺,获得了成形良好的铝基复合材料激光焊焊缝。     

7075-T6铝合金激光-MIG复合焊焊接接头疲劳寿命原位研究

本文对7075-T6铝合金激光复合焊焊接接头的疲劳寿命进行了探究。结果表明：疲劳裂纹萌生寿命与疲劳寿命之间存在着一定的比例关系。对于母材试样,该比值为64.5%;而对于焊接接头试样,该比值为20.2%。疲劳断口表面观察发现,母材试样的疲劳断口上存在大量韧窝,而焊接接头试样疲劳断口上存在许多气孔。这些气孔被认为是引起焊接接头疲劳裂纹萌生寿命急剧下降的主要原因。     

汽车用铝合金激光填丝焊接工艺

采用激光焊接方法,通过添加5087焊丝实现高强铝合金7075的焊接。结果表明,铝合金激光焊接接头裂纹数量随着激光功率和焊接速度增加而增加,随着填丝速度增加而减小。最佳工艺参数为:激光功率2.5 k W,焊接速度2 m/s,填丝速度2 m/s。激光功率过小或填丝速度过大时,铝合金接头表面成形性差。激光功率越高,或焊接速度越慢,接头焊缝晶粒尺寸越大。     

ZK60镁合金薄板光纤激光焊接工艺

主要对厚度为2 mm的ZK60镁合金薄板进行光纤激光焊接工艺研究,分析研究了焊接接头各区域的显微组织和相组成,研究了激光焊焊接速度对ZK60镁合金焊接接头组织的影响规律。试验结果发现,ZK60镁合金焊接时采用适当焊接速度(1 200 mm/min≤v≤2 200 mm/min),焊接接头成形美观,焊缝鱼鳞纹均匀细密,无明显裂纹、咬边及焊瘤等表面缺陷,焊缝上表面有明显的下塌。在一定的激光功率(1 400 W)下,随着焊接速度的提高,熔池体积减小,焊缝的熔宽明显变窄,晶粒尺寸减小,熔合区晶粒的结晶形态变化趋势为胞状晶到树枝晶一直到等轴树枝晶;焊缝组织主要是α-Mg基体和呈连续网状分布于晶界上的Mg-Zn相,该相以颗粒状偏析于晶界。