激光-MIG复合焊中激光与电弧前后位置对焊缝成形的影响

为了便于激光束焊接高反射率的铝合金,研究了激光-MIG复合焊方法中激光与电弧前后位置对焊缝成形的影响。激光入射角度在电弧和激光束前后相对位置不同情况下,分别对应不同的焊缝成形机制会对焊缝的表面和内部成形产生比较大的影响,激光束在前电弧在后,焊缝上表面成形均匀饱满;而电弧在前激光束在后,焊缝表面会出现倾斜沟槽。通过对焊缝不同位置进行EDX和微观硬度分析可以明显发现两种情况下Mg元素含量从焊缝上表面到底部依次增加,但硬度分布略有差别:激光在前电弧在后焊缝上部的硬度小于底部,而电弧在前激光在后焊缝上部的硬度大于焊缝的底部。对铝合金施焊之后的焊缝表面及其两侧会有一层黑色物质,通过EDX分析可以确定为铝、镁的氧化物。     

5A02铝合金CO_2激光焊接工艺与焊缝成形

对5A02铝合金的CO2激光焊接工艺进行试验研究,确定合理的激光焊接工艺参数(焊前准备处理、气体保护、离焦量、焊接热输入等)。针对铝合金对CO2激光吸收率极低,进行了表面预置硅粉焊接,提高了吸收率。2mm厚5A02铝合金板材CO2激光深熔焊的临界功率为1.25kW,熔合区横截面形状为酒杯状。通过试验确定了烛缝成形最理想的激光焊接工艺参数。     

6005A铝合金激光-MIG复合焊接对板厚的工艺适应性

针对6005A铝合金激光-MIG复合焊接工艺适应性,研究了不同板厚条件下,焊接工艺对气孔缺陷、接头组织和力学性能的影响。实验表明,激光-MIG复合焊接对板厚具有良好的工艺适应性,适合焊接4~16 mm厚的6005A铝合金;6005A铝合金激光-MIG焊接工艺在采用单道焊一次成形的情况下有利于气孔的溢出,工艺适应性更优;针对不同板厚,应严格控制激光-MIG复合焊接对母材的热作用,减小焊接接头热影响区的宽度,从而提高其工艺适应性。     

6005A铝合金激光-MIG复合焊接接头超高周疲劳性能试验研究

对18 mm 6005A铝合金厚板进行多层多道激光-MIG复合焊接,采用超声疲劳试验技术对板状焊接接头与母材的超高周疲劳性能进行试验研究。结果表明,焊接接头和母材在10~9循环周次后均会发生疲劳断裂。焊接接头的高周疲劳数据点分散性较大,母材和焊接接头的S-N曲线均呈连续下降趋势,在10~6~10~9周次范围内焊接接头的疲劳强度为母材的50%~80%。对比IIW标准疲劳曲线发现,焊接接头的疲劳性能在N=10~4循环周次下与IIW标准基本一致,在高周范围内表现优于IIW标准。经扫描电镜微观分析发现,焊接接头的裂纹通常萌生在表面气孔处,疲劳裂纹断裂形式为穿晶断裂,主要表现为准解理断裂特征。     

铝合金激光-MIG复合焊中两种焊接方向对焊缝的影响

以高铁用6N01铝合金为试验材料,采用激光-MIG复合焊接方法,进行了焊接工艺试验,对两种不同的焊接方向进行了对比研究。对比分析了不同焊接方向下,焊缝形貌的变化、焊缝硬度和组织的改变;对两种条件下的焊缝进行了拉伸强度测试;经过X射线探伤,讨论了不同的焊接方向对气孔数量和分布的影响。结果表明:不同焊接方向下焊缝的成形、熔合区的晶粒生长取向、气孔分布不同,而硬度和拉伸强度差别不大。     

10mm厚6005A铝合金激光-MIG复合焊接

采用双层激光-MIG复合焊接方法焊接10mm厚6005A铝合金,获得了外观成形良好、内部缺陷少的接头。对接头显微组织及力学性能进行研究,结果表明,焊缝由盖面焊缝与打底焊缝组成,盖面焊缝组织具有5XXX系铝合金铸造组织的特征,打底焊缝组织具有6XXX系铝合金铸造组织的特征;接头热影响区宽约13 mm,分为固溶区、过时效区和近焊缝区;打底焊缝与过时效区是接头硬度最低的区域;拉伸试样在过时效区发生韧性断裂,接头抗拉强度平均值为195.07 MPa,明显高于常规MIG焊接接头的强度。     

振动时效时间对激光-MIG电弧复合焊铝合金焊接接头残余应力的影响

焊接是轨道车辆铝合金车体组装过程中的关键技术,焊接过程中不可避免地会产生焊接残余应力,残余应力的存在会影响接头的疲劳强度和结构的稳定性,因而研究消除和改善焊接接头残余应力的方法具有重要意义。通过对比轨道车辆用6005A铝合金焊接接头在不同振动时效时间条件下残余应力的变化情况,分析了不同振动时效时间对铝合金焊接接头残余应力的影响。结果显示,焊接后铝合金接头存在高残余拉应力,而振动时效可以有效降低残余拉应力的峰值,并能使铝合金焊接接头残余应力均匀化,振动时效时间为20 min时消除应力效果最好。     

铝合金激光-MIG复合焊气孔缺陷影响规律研究

针对铝合金激光-MIG复合焊接气孔缺陷突出的问题,系统研究了激光功率、电弧电流、焊接速度、热源间距、离焦量等工艺参数对气孔缺陷分布、大小及含量的影响规律.研究结果表明:保证实现全熔透焊接时,激光功率对焊缝气孔缺陷的影响较小;气孔缺陷含量及大小均随电弧电流增加而增加,当电弧电流大于150 A时,因电弧压力较大,气孔缺陷主...     

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。     

焊接参数对铝合金激光——MIG电弧复合焊缝熔深的影响

以5A06(LF6)铝合金为研究对象,研究了铝合金激光-MIG电弧复合焊(HYBRID焊)时焊接参数的变化对焊缝熔深的影响规律,并将焊接参数的变化对激光-MIG电弧复合焊、MIG电弧焊、激光焊的焊缝熔深的影响进行了综合比较分析.结果表明,若以等效于激光焊熔深的MIG电弧功率为分界线,可以把MIG电弧的功率分成高、低能量两个区,当激光与低能量电弧区的电弧复合时,激光对焊缝的熔深起主导作用,HYBRID焊的熔深大于该区的MIG电弧焊;当激光与高能量电弧区的电弧复合时,电弧对焊缝的熔深起主导作用,HYBRID焊缝主要体现为MIG焊缝的特点,加入激光的优势主要体现在增加焊接速度方面,即高速焊时也可获得良好的焊缝成形.     

6005A铝合金激光-MIG复合焊接与MIG焊接残余应力对比

试验采用激光-MIG复合焊接方法和MIG焊接方法焊接6 mm厚6005A铝合金,采用小孔法和X射线法测试接头残余应力,对激光-MIG复合焊接和MIG焊接的残余应力分布情况以及小孔法和X射线法对残余应力的测试效果进行对比分析。研究结果表明:激光-MIG复合焊接的焊接热过程对母材的影响明显小于MIG焊接,激光-MIG复合焊接的残余应力在整个接头范围内普遍低于MIG焊接,其高应力区明显窄于MIG焊接,与MIG焊接相比,激光-MIG复合焊接在控制接头残余应力方面具有显著优势;两种残余应力测试方法所测的残余应力分布曲线形状相似,重合度高,都很好的反映了焊接接头残余应力的分布规律,测试结果可靠,考虑到小孔法测试残余应力对车体存在一定的损伤,可以采用X射线法对焊接残余应力进行无损检测,对车体质量进行控制。     

不同处理工艺对6005A铝合金激光-MIG复合焊接头残余应力的影响

采用三种去应力退火工艺和三种振动时效+去应力退火工艺对6005A激光-MIG复合焊接头进行处理,并采用X射线衍射法对处理后的焊接接头进行了残余应力测量,比较不同处理工艺条件下焊接接头的应力消除率。结果表明,振动时效和去应力退火均可有效降低焊接接头残余应力。复合处理工艺比单一处理工艺对焊接接头残余应力的消除效果更为显著。单一处理工艺中退火温度为220℃,保温4 h的应力消除效果最好;复合处理工艺中,振动时效20 min+220℃去应力退火(保温4 h)的应力消除效果最佳。     

激光-MIG复合焊接2A12铝合金工艺和接头性能

对8 mm厚2A12铝合金板进行CO_2激光-MIG(metal inter gas)复合焊接,讨论了焊接电压和焊接速度对焊缝几何参数的影响,并研究接头显微组织和力学性能.结果表明:熔深和母材熔化面积决定于焊接速度.随着焊接电压的降低,焊缝熔宽、堆高面积、焊缝固液趾角逐渐减小,而成形系数逐渐增加.接头显微组织由α(Al)基体及α(Al)+Al_2Cu+Mg_2Si三相共晶组成;接头抗拉强度为281 MPa,为母材抗拉强度的69%;接头拉伸断口呈韧脆混合断裂,而母材断口呈微孔聚集型延性断裂.     

铝合金激光-MIG复合填丝焊稳定性分析

通过与铝合金激光-MIG复合焊方法相对比,主要研究了铝合金激光-MIG复合填丝焊的焊缝成形、熔深稳定性、余高稳定性、焊缝气孔率、激光匙孔特征、等离子体特征. 试验结果表明,在合适的工艺参数条件下,铝合金激光-MIG复合填丝焊焊接过程稳定,焊缝成形良好,额外填入的焊丝可以连续稳定地过渡到熔池中,激光匙孔具有明显的形成、长大、湮灭周期性变化特征;相同工艺参数条件下,铝合金激光-MIG复合填丝焊的焊缝熔深稳定性、余高稳定性与激光-MIG复合焊相当,激光匙孔开口面积约增加15.34%,等离子体+电弧总面积约增加1.95%.     

中厚板铝合金激光-MIG复合双层焊接方法

提出了激光-MIG复合双层焊接中厚板铝合金方法,该方法分两层进行焊接：第一层为打底焊,解决焊接熔深不足的问题;第二层为盖面焊,解决焊缝成形不良的问题.结果表明,在激光器额定功率为4 kW时,采用激光-MIG复合双层焊接方法焊接ZL114A材料的熔深可达10 mm,接头抗拉强度平均值为238 MPa,大于母材抗拉强度的8...     

6082铝合金激光-MIG复合焊接工艺及接头组织性能

激光焊接为动力电池铝合金薄板焊接提供了有效技术手段,然而传统激光焊接工艺在高焊接速度要求下易产生飞溅、气孔等缺陷,影响构件的服役性能. 文中开展可调环形光斑激光搭接焊工艺调控研究,阐明了中心-环形激光功率对焊缝成形的影响规律,在此基础上,确定了无飞溅、少气孔、大搭接面熔宽的高速稳定焊接工艺窗口. 在上述工艺窗口范围内,以小熔深波动与大搭接面熔宽作为目标,基于Kriging模型与NSGA-Ⅱ遗传算法开展多目标工艺参数优化. 经验证,在焊接速度70 mm/s以上,焊缝成形质量进一步得到提升,搭接面熔宽提高8.89%、熔深波动小于10%、无明显成形缺陷.

     

6005A-5083异种铝合金激光-MIG复合焊接

采用激光-MIG复合焊接方法对高速列车用6005A-5083异种铝合金进行焊接,分析焊接接头的显微组织及力学性能。研究结果表明,焊缝组织对异种铝合金材料的适应性良好,靠近5083铝合金的焊缝微观组织与靠近6005A铝合金的焊缝微观组织特征相同;5083铝合金与6005A铝合金的硬度分布有明显差别,5083铝合金的热影响区宽1 mm,6005A铝合金的热影响区宽10.5 mm,6005A铝合金热影响区的软化区是整个接头硬度最低的部位;接头平均抗拉强度225 MPa,拉伸试样在6005A铝合金热影响区的软化区发生断裂;接头抗弯性能良好;6005A铝合金的热影响区冲击功最高,焊缝的冲击功最低。     

2A14铝合金激光-MIG复合填丝焊特性分析

针对2A14铝合金同时进行了激光-MIG复合焊和激光-MIG复合填丝焊试验,对比分析了激光功率、离焦量、焊接速度、焊接电流、光丝间距、填丝速度等工艺参数对两种焊接方法焊缝成形的影响规律.结果表明,铝合金激光-MIG复合填丝焊方法切实可行,工艺适应性良好,与铝合金激光-MIG复合焊相比,均能在较宽的工艺参数范围内实现良好的焊缝成形;相同试验参数条件下,铝合金激光-MIG复合填丝焊的焊缝成形特征与激光-MIG复合焊基本相同,但其熔敷速度明显大于激光-MIG复合焊,焊缝余高明显增加.