激光摆动焊接工艺参数对不锈钢焊缝成形与气孔率的影响

采用激光摆动焊接实现了5 mm厚1Cr18Ni9Ti不锈钢的焊接,获得成形良好、低气孔率的接头.分析了焊接速度、摆动幅值、摆动频率、摆动形式对焊缝成形和气孔率的影响,从匙孔、熔池流动、气泡逸出的角度揭示了工艺参数影响气孔率的主要机理. 结果表明,对于5 mm厚不锈钢激光摆动焊接,适当提高焊接速度和摆动幅值,更利于减小气孔率;激光摆动频率在100 ~ 300 Hz可以兼顾较低气孔率和较好的焊缝成形;“8”形摆动激光可以获得相对较优的焊缝成形,焊缝气孔率最低,达到2.94%;而线性摆动激光获得焊缝成形最差,气孔率最高,达到19.13%.     

激光摆动焊接工艺参数对高强钢气孔率和焊缝成形的影响

以10Ni5CrMoV高强钢钢板为研究对象,开展了激光摆动焊接过程中摆动轨迹、摆动幅度、摆动频率对焊缝成形和气孔率影响的研究。结果表明,几种激光摆动焊接焊缝的气孔率低于激光不摆动焊接,其中,垂直轨迹抑制气孔产生的效果最为显著。在垂直摆动轨迹下,30～90 Hz范围内,随着频率的增加,焊缝熔宽基本不变,焊缝熔深略有增加。当摆动频率在90～150 Hz范围内,随着摆动频率的增加,焊缝熔宽减小,熔深增加。在摆幅为2mm时,摆动频率在30～60 Hz的低频区间内,焊缝气孔率相对较低,气孔率低于0. 15%。     

1420铝锂合金双光点激光焊接头成形

在对2 mm厚1420铝锂合金开展双光点激光焊接试验的基础上,研究了激光功率、焊接速度、离焦量等焊接参数和光点间距、排列位向角度、能量分配等双光点调节参数与焊接接头成形特征的关系;对比分析了单、双光点激光焊接参数和接头成形特点.结果表明,1420铝锂合金双光点激光焊接参数阈值范围较单光点激光窄;光点间距对接头成形的影响大小取决于光点能量分布;光点能量分布在40/60和60/40时,接头成形较好;光点位向由串行排列到并行排列过程中,接头正面熔宽增加,熔深减小.     

铝合金/不锈钢双光束激光深熔焊接接头组织及力学性能

采用双光束光纤激光热源对1.5 mm厚5083铝合金和1.8 mm厚304不锈钢异种合金搭接接头进行了激光深熔焊接工艺实验,研究了光束相对位置对接头焊缝成形、界面组织及接头力学性能的影响.结果表明,在无任何填充材料条件下,采用双光束激光进行铝合金/不锈钢异种合金激光深熔焊接能够获得良好的焊缝表面成形,小能量分光束在前的接头界面金属间化合物(IMC)厚度相对较薄.接头界面纳米硬度测试结果表明,IMC层平均硬度为9.61 GPa,且明显高于不锈钢母材(4.12 GPa)和铝合金母材(1.09 GPa).接头拉伸断裂于铝合金/不锈钢IMC界面层.小能量分光束在前的接头获得机械抗力大于分光束在后的接头.     

GH145激光微焊接工艺及焊缝成形

采用微型脉冲激光实现了0.3mm厚GH145镍基高温合金的对接焊,主要研究脉冲频率、脉冲宽度、脉冲功率、脉冲能量等工艺参数对焊缝成形的影响规律,并分析工艺参数对焊接接头表面及横截面形貌的影响,以接头的力学性能为目标对工艺参数进行了优化。结果表明:当脉冲功率百分比为17%、脉冲宽度4 ms、脉冲频率2 Hz时,GH145激光焊接接头的焊缝成形最好并获得最大抗拉强度,为926 MPa。     

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.     

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.     

激光功率对TiB_2增强铝基复合材料焊接接头的影响

采用脉冲激光器对厚度为2 mm的Ti B2增强铝基复合材料进行了焊接性试验,分析激光功率对焊缝成形及组织的影响。结果表明:激光功率对焊缝成形的影响较大,随着激光功率的增加,脉冲激光焊接模式由热导焊接转变为深熔焊接模式,焊缝的熔深和熔宽也随着增加,焊缝成形系数由4.19减小到0.997。当激光功率增大到5.5 k W时焊接材料被激光熔透。当激光功率为6 k W时,焊缝区域平均显微硬度值达到最大,为110.4 HV,远高于母材的硬度值,主要是由于焊缝区域弥散分布的Ti B2导致。在合适的激光功率作用下,可以获得成形良好的铝基复合材料激光焊接接头。     

铝合金中厚板高功率激光搅拌焊气孔缺陷工艺调控

高功率激光焊接为铝合金中厚板高质高效焊接提供了有效手段,然而面临焊缝气孔多发的问题. 文中开展了铝合金中厚板高功率激光搅拌焊接气孔缺陷的工艺调控研究,阐明了搅拌振幅和搅拌频率对接头气孔率的影响,并提出了工艺参数优化方法. 结果表明,搅拌振幅主要影响光束运动轨迹横向分布和小孔开口面积;搅拌频率主要影响激光光束运动速度和对后方熔池的搅拌次数;搅拌振幅和频率越大,气孔抑制效果越明显,但焊缝熔深难以满足应用要求;通过控制光束运动轨迹和能量密度,可以实现工艺参数的设计,获得大熔深、少气孔的最佳工艺区间,最终得到熔深高达6.4 mm的少气孔焊接接头.     

低功率YAG激光-TIG电弧复合焊接镁合金薄板工艺

以2 mm厚AZ31B变形镁合金薄板为研究对象开展低功率脉冲YAG激光-TIG电弧复合热源焊工艺研究,分析了激光与电弧的能量匹配对焊缝成形的影响规律.结果表明,镁合金薄板低功率YAG激光-TIG电弧复合热源焊接过程中,激光能量与电弧能量之间的相互匹配将直接影响焊缝的表面成形,获得理想焊接接头的工艺参数区间相对较狭小.为使焊缝成形均匀连续,焊接过程中需要对焊缝背面采用氩气进行保护,当保护气体流量为5～10 L/min时获得了具有最佳性能的焊接接头,其拉伸载荷达到镁合金母材的95%以上.     

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%。     

激光焊接工艺参数对GW103K稀土镁合金焊缝成形及力学性能的影响

采用光纤激光焊接工艺对4mm厚T6态GW103K稀土镁合金板进行焊接试验,通过改变激光功率、焊接速度、离焦量以及热输入研究了激光焊接工艺参数对焊缝成形以及焊接接头室温、高温力学性能的影响.结果 表明:在单道焊透的情况下,以上焊接工艺参数对焊缝成形均有影响,焊缝背面熔宽受到焊接工艺参数的影响最大.同时焊接热输入对焊接接头...     

Ti6Al4V薄板脉冲激光拼焊焊缝成形及力学性能

为了改善钛合金薄板激光焊接过程中因工装误差或存在毛刺造成的焊穿、焊漏等缺陷,采用光纤激光器对1.2 mm厚的Ti6Al4V薄板进行脉冲激光焊接试验。分析脉冲频率、对接间隙及激光峰值功率3个工艺条件对焊缝成形的影响,针对外观成形较好的焊缝进行显微组织与力学性能测试,确定了适合Ti6Al4V薄板拼焊的最佳焊接工艺参数。结果表明,采用脉冲频率40 Hz,占空比60%,激光峰值功率2.0 kW,光斑直径0.7 mm,焊接速度1.8 m/min的脉冲激光焊接工艺可以获得质量优异的焊缝;焊缝由粗大的柱状β晶粒和针状α′相组成,热影响区形成了短针状α′相;随着峰值功率的增大,焊缝的显微硬度明显增大,抗拉强度逐渐减小。最优焊接工艺参数下的焊缝强度可以达到母材的98%,拉伸断口表面平整、规则,断面与拉伸轴线方向呈45°,断口含有大量韧窝。 创新点： (1)采用特定的脉冲波形配合大的光斑直径对Ti6Al4V薄板进行脉冲激光焊接试验,改善了焊缝成形质量。 (2)考虑了薄板对接时工装间隙的影响,并在试验前预留了间隙,探索出了Ti6Al4V薄板脉冲激光拼焊的最佳焊接工艺参数。     

激光填丝焊接超薄不锈钢工艺研究

对0.2 mm厚的1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢薄板脉冲激光填丝焊相关的工艺参数对焊缝成形质量的影响进行了研究,分析了焊接接头的组织和力学性能,比较了填丝与非填丝两种情况下获得的焊缝成形质量。结果表明:激光填丝焊相对于非填丝焊有更好的焊缝成形质量;抗拉强度较非填丝焊接接头强度提高了3%,可达到母材抗拉强度的99%;在最佳焊接工艺参数下激光填丝焊接接头的显微组织是由焊缝中心区的等轴晶区和焊缝边缘细小的柱状晶区组成;采用激光填丝焊接超薄不锈钢可为解决非填丝焊焊接接头的凹陷问题提供参考。     

船体分段机器人角焊工艺研究

针对国内船体分段焊接效率和自动化程度低等问题,通过机器人焊接编程,进行了机器人横角焊与立向上角焊工艺试验,分析了机器人焊接主要工艺参数对角焊缝成形的影响。试验结果表明:机器人横角焊时,焊接电流和电弧电压增大,焊缝表面下垂程度增加;对于20 mm厚DH36钢板,在焊接电流280 A和电弧电压27.8 V时,横角焊缝成形良好;机器人立向上角焊时,通过增大电弧梯形摆动幅值有利于增加焊脚长度,但摆动幅值过高易引起咬边缺陷,同时过大的摆动长度使得焊缝表面中心易出现下挂凸起;当电弧摆动幅值5 mm、摆动长度1.5mm、焊接电流200 A、电弧电压24 V左右时,立向上角焊缝成形良好。     

3003铝合金激光焊接组织和力学性能

为了探索3003铝合金在动力电池外壳等领域的应用,采用激光摆动方式对1.5 mm厚3003铝合金薄板开展了焊接工艺试验,并对焊接接头的微观组织和力学性能进行了分析。结果表明,在表面聚焦条件下,当焊接速度40 mm/s,激光功率1 350 W,脉冲频率5 000 Hz,摆动频率100 Hz,摆动直径0.3 mm时,能够获得成形良好的焊接接头。焊接接头熔合线处和焊缝中心区存在细晶区,熔合线向焊缝中心过渡区域由柱状晶组成,接头整体微观组织得到细化。焊接接头各区硬度均高于母材,抗拉强度约为母材的91%,断后伸长率约为母材的65%,接头断裂形式为韧性与准解理混合型断裂。     

Ti6Al4V薄板脉冲激光拼焊的焊缝成形及力学性能

为了改善钛合金薄板激光焊接过程中因工装误差或存在毛刺造成的焊穿、焊漏等缺陷,采用光纤激光器对1.2 mm厚的Ti6Al4V薄板进行脉冲激光焊接试验。分析脉冲频率、对接间隙及激光峰值功率3个工艺条件对焊缝成形的影响,针对外观成形较好的焊缝进行显微组织与力学性能测试,确定了适合Ti6Al4V薄板拼焊的最佳焊接工艺参数。结果表明,采用脉冲频率40 Hz,占空比60%,激光峰值功率2.0 kW,光斑直径0.7 mm,焊接速度1.8 m/min的脉冲激光焊接工艺可以获得质量优异的焊缝;焊缝由粗大的柱状β晶粒和针状α′相组成,热影响区形成了短针状α′相;随着峰值功率的增大,焊缝的显微硬度明显增大,抗拉强度逐渐减小。最优焊接工艺参数下的焊缝强度可以达到母材的98%,拉伸断口表面平整、规则,断面与拉伸轴线方向呈45°,断口含有大量韧窝。     

2060铝锂合金电流辅助激光填丝焊接工艺分析

为了改善2060铝锂合金激光填丝焊接的焊缝组织并进一步提高接头力学性能,使用了辅助激光填丝焊接的新方法.文中采用光纤激光器焊接2 mm厚2060-T8铝锂合金薄板,通过填充焊丝引入直流电流,研究电流对焊缝成形、焊缝结晶组织和接头力学性能的影响.结果表明,施加电流后,焊缝表面鱼鳞纹变得细密均匀,表明焊接过程更加稳定.同时,焊缝上、下熔宽趋于一致,焊缝结晶组织细化,熔合线附近等轴细晶区宽度减小.与无辅助电流相比,接头抗拉强度提高约5.8%.     

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.     

超薄不锈钢片微激光焊接的焊缝成形

采用微型脉冲激光实现了0.2 mm厚321不锈钢片的对接焊,研究了脉冲频率、脉冲宽度和脉冲功率等工艺参数对焊缝成形的影响规律.结果表明,0.2 mm厚321不锈钢片的微激光对接焊容易在焊缝处产生烧穿,在收弧处形成较深的弧坑.在其它工艺参数固定不变时,减小脉冲频率和脉冲宽度均可以减少或避免焊缝的烧穿,改善焊缝成形;减小脉冲功率有利于避免焊缝收弧处较深弧坑的形成,但脉冲功率过小会导致未焊合.当脉冲功率分数为12%时,脉冲频率在较宽的范围内变化都能获得成形良好、无缺陷的焊接接头.焊缝组织由中心部位的等轴晶和边缘细小的柱状晶组成,在焊缝和母材的交界处几乎不存在焊接热影响区.