5052铝合金高频微振激光焊接头气孔及组织研究

通过激光和高频微振热力耦合的方法焊接5 mm厚的5052铝合金,研究振动对焊缝成形、气孔率、显微组织及显微硬度的影响规律,并研究了振动对熔池凝固过程的影响。结果表明,当其他激光焊接工艺参数一定,振动频率为965 Hz时,焊缝宏观成形较好;在高频微振焊接工艺下,振动对熔池起搅拌作用;机械振动与焊缝气孔逸出具有一定的相关性,表现在采用振动工艺后,气孔受熔池液态金属推动,更易从焊缝中逸出,减少了焊缝内的气孔缺陷;施加振动可以抑制树枝晶生长趋势,使焊缝晶粒细化,振动频率为965 Hz时,作用最明显,焊接接头微观组织最为均匀、细密; 5052铝合金接头在高频共振频率965 Hz条件下的焊缝区平均显微硬度达到HV59.6,高于低频共振的HV56.2和无振条件下的HV53.3,并且各区域硬度数值极为平均,接近母材的硬度HV65。     

1060Al高频微振激光焊接接头气孔及组织

采用激光和高频微振相耦合的方法焊接5 mm厚的1060Al，研究振动对焊缝成形、气孔尺寸、数量和分布、显微组织及显微硬度的影响规律，并研究了熔池的流动状态对气孔位置分布的影响. 结果表明，当其它激光工艺参数一定，振动频率为1 173 Hz时，组织晶粒细化最为明显，焊缝宏观成形较好，焊接接头可获得最佳表面外观，焊缝中心平均显微硬度从无振动条件下的27.2 HV增加到有振动条件下的29.4 HV，提高8.1%. 振动频率为923 Hz时，气孔能够有效地得到抑制. 振动影响熔池的流动与激光匙孔的稳定性，与焊缝气孔形成具有一定的相关性，表现在气孔逐渐向焊缝表面逸出.     

高频振动下的不锈钢激光焊接

在不锈钢激光焊接过程中对工件施加高频振动,研究不同焊接速度和振动频率对接头宏观成形、微观组织及显微硬度的影响. 结果表明,焊缝边缘为柱状树枝晶,中央为细小等轴晶,焊缝组织为奥氏体和残余δ铁素体. 焊接速度增加,虽可使熔宽和焊缝区晶粒尺寸减小,接头硬度增大,但无法阻碍树枝晶的生长. 施加高频振动可抑制枝晶的数量和大小,并增加焊缝中等轴晶的数量,优化接头综合性能. 振动频率增加,焊缝区晶粒尺寸减小、等轴晶数量增加且有细小等轴晶弥散分布于树枝晶之间,焊缝硬度增大,振动起到了细晶强化的效果. 而振动频率对熔宽并无明显影响.     

薄板TC4钛合金TIG电弧和激光焊接接头晶粒尺寸与微观组织

对薄板TC4钛合金进行TIG电弧和激光焊接技术研究,重点分析了TIG焊接电流、焊接速度和激光输出功率对TC4钛合金焊接接头晶粒尺寸、微观组织和显微硬度的影响规律. 试验结果表明,在实现薄板TC4钛合金完全熔透的条件下,激光焊接具有更小热输入,接头焊缝区和热影响区宽度也显著降低. TIG焊接接头晶粒尺寸随热输入增加,呈现增加趋势. 随距焊缝中心位置增加,焊接接头晶粒尺寸均逐渐降低. TC4钛合金激光焊接接头焊缝区呈现魏氏组织特征,针状α'马氏体细小. 近缝热影响区组织为网篮状α'马氏体,而近母材热影响区为未转变α相和针状α'马氏体的双相组织. 随距焊缝中心位置增加,马氏体生成量逐渐减少,焊缝显微硬度值呈现降低趋势;同时相比于TIG焊接,TC4激光焊接接头具有更高的显微硬度.     

5052铝合金激光焊接接头组织和性能研究

采用扫描电镜、显微硬度和抗拉强度等测试方法,研究了5052铝合金激光焊接接头组织和性能。研究结果表明,铝合金激光焊接接头热影响区主要为树枝晶,晶粒较为粗大;焊缝区主要为等轴晶,晶粒较母材和热影响区细小。铝合金激光焊接接头显微硬度焊缝区最高,热影响区最低。随着激光功率的增加,铝合金激光焊接接头抗拉强度先增加后降低,激光功率3.0 k W时达到最大值204.5 MPa,拉伸断口为典型的韧窝断口形貌。     

超声振动辅助E40钢水下湿法焊接组织与性能

文中针对常规水下湿法焊接过程中焊缝力学性能低的问题,设计了超声振动辅助水下湿法焊接的方法. 通过超声辐射端将超声振动能量施加在电弧前方的待焊区域,进而通过工件将超声能量传递到熔池中,对比研究了超声振动对焊缝成形、微观组织及力学性能的影响. 结果表明,超声振动能够减小焊缝截面不对称,增加焊缝深宽比,使熔池发生强烈的搅拌作用,具有细化晶粒的作用,并降低熔合区处柱状结晶的倾向. 与常规水下湿法焊接相比,超声振动辅助水下湿法焊接抗拉强度明显提高,达到母材的92.4%;焊缝区显微硬度升高,热影响区硬度值变化较小.     

机械振动方式对Inconel 601H镍基高温合金焊缝微观组织的影响

为了降低镍基高温合金焊缝的热裂纹敏感性,采用在TIG焊过程中施加横向和纵向低频机械振动的方式进行焊接试验,焊后采用光学显微镜和扫描电子显微镜分析焊缝的微观组织以及析出相的变化特征,并对焊接接头的显微硬度进行了对比分析。试验结果表明:不同的振动方式下焊缝晶粒的细化效果不同,与横向振动相比,施加纵向振动的焊缝可以获得细小均匀的等轴晶组织,焊接接头的显微硬度明显提高。与常规焊接相比,不管是施加横向振动还是纵向振动,焊缝处的γ′相更加细小,且弥散均匀分布。因此,焊接过程中施加低频机械振动有利于降低镍基高温合金焊缝的热裂纹敏感性。     

焊接电流对TC4钛合金窄间隙TIG焊缝成形及组织的影响

对30 mm厚的TC4钛合金板材进行窄间隙TIG单层填丝焊试验,研究了焊接电流对焊缝成形的影响,分析了焊接接头的显微组织和显微硬度。试验结果表明:随着焊接电流的增加,焊缝熔深、熔宽增加,焊缝表面下凹程度增大,但是焊缝熔宽增加幅度较小;焊缝区晶粒发生严重粗化,主要为粗大的柱状晶,其显微组织均为针状马氏体α'组织;靠近焊缝区侧的热影响区晶粒比靠近母材侧的粗化程度大。焊接接头显微硬度分布相似,焊缝区硬度稍高于母材硬度,并未存在明显的软化区;峰值硬度出现在热影响区,随着焊接电流增加,热影响区峰值硬度降低。     

机械振动对AZ31合金TIG接头组织与性能的影响

在AZ31合金焊接过程中施加机械振动的方法,考察了非熔化极惰性气体钨极保护焊(TIG)、垂直振动焊和水平振动焊接对AZ31合金焊接接头显微组织和力学性能的影响。结果表明,无论是垂直振动还是水平振动,不同坡口角度的焊接接头的焊缝区和热影响区的晶粒都得到明显细化,力学性能都有不同程度的提高;垂直振动方式下坡口角度增加晶粒尺寸逐渐粗化,而水平振动方式下的坡口角度对焊缝区和热影响区的晶粒尺寸的影响较小。     

不同焊速下Ti6Al4V激光焊接头显微硬度、组织和晶粒取向联系（英文）

为了提高对Ti6Al4V钛合金激光焊接接头中各微区的显微组织和微区力学性能的理解,对不同焊接速度下接头中显微硬度曲线的分布趋势及其与显微组织和取向差之间的关系进行研究。从焊缝中心到母材,熔合线附近的显微硬度值(Hm)最高。在同一接头中,Hm随着焊缝宽度增加而增加;在不同接头中,Hm随着不均匀度增加而增加。从焊缝到母材,随着马氏体含量减少和初始α相含量增多,显微硬度逐渐降低。当显微组织主要由马氏体组成时,在较宽的焊缝中或在不同焊速接头的焊缝中心,显微硬度随着冷却速率、马氏体大小和马氏体的晶界取向差而变化;焊缝较窄时,冷却速率等引起的显微硬度的差异较小。     

Effect of vibration on microstructures and mechanical properties of 304 stainless steel GTA welds

This study investigates the microstructures and mechanical properties of 304 stainless steel at various vibration frequencies during simultaneous vibration welding. The experimental results demonstrated that simultaneous vibration welding could accelerate the nucleation and grain refinement of the microstructures. The effect of the grain refinement was more evident at the resonant frequency (375 Hz) and a minimum content of residual δ-ferrite (4.0%). The γ phase grew in the preferential orientation of the (111) direction with and without vibration. The full width at half maximum of the diffraction peak widened after the vibration, which was attributed to the grain refinement. The residual stress could be efficiently removed through simultaneous vibration welding when the amplitude of the vibration was increased. Furthermore, the lowest residual stress (139 MPa) was found when the vibration frequency was 375 Hz. The hardness and Young’s modulus exhibited slight increases with low and medium frequencies. The hardness values were increased by 7.6% and Young’s modulus was increased by 15% when the vibration frequency was resonant (375 Hz).     

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.     

机械振动焊接对焊缝及热影响区金相组织的影响

主要研究了机械振动（振动频率在330－166Hz）焊接后的焊接及热影响区的金相组织形态。试验采用容器常用钢16MnR,采用埋弧自动焊,同时对其施加机械振动。选取三组试样分别在不同振动频率和振幅的条件下,进行振动焊接。结果表明,机械振动焊接可大大改善焊缝及热区的金相组织,使焊缝的组织明显细化,熔合线和过热区变窄,魏氏组织减少。同时,从焊缝溶池结晶过程方面,对在该条件下焊缝及热影响区的金相组织的形成过程做了详细的讨论。另外还得出,振动频率在窄范围内对振动焊接试件的焊缝及热影响的金相组织无明显影响。振动振幅对振动焊接试件的焊缝及热影响区的金相组织影响较大。     

Microstructure and Microhardness of Laser Beam Welded Al-Mg-Mn-Zr-Er Joint

In this work,the weldability of the alloy Al-Mg-Mn-Zr-Er with high power Nd:YAG laser has been studied.Samples were subjected to three different welding heat inputs to obtain various weld beads.The main objective of the present work has been to investigate the change of microstructure and microhardness at the Al-Mg-Mn-Zr-Er laser weld beads.Results showed that the top width of the bead was larger at the higher laser power.Grain structure refinement was found in welded metal,especially at higher laser power.It was also verified that the microhardness of weld bead was raised with the decrease of laser power,due to the microstructure refinement at the condition of lower laser power.     

Ti2AlNb金属间化合物惯性摩擦焊接头组织及性能分析

采用惯性摩擦焊接工艺对Ti₂AlNb金属间化合物进行了焊接试验研究，利用SEM观察了焊态及焊后热处理接头各区域显微组织，并分析了接头显微硬度变化趋势. 结果表明，Ti₂AlNb金属间化合物试验母材为α₂+B2+O三相组织，α₂相呈断续网状和块状分布于原B2相晶界，O相呈片状分布在B2相基体上；摩擦焊接头分区明显，WZ为单一B2相等轴晶粒，晶粒均匀细小，热力影响区(TMAZ)近焊缝区为B2+α₂相组织，α₂相沿摩擦方向呈定向分布，远焊缝区与热力影响区(HAZ)相近为B2+O+α₂三相组织；焊后热处理接头WZ为板条状B2+O双相组织，并伴有疑似孪晶出现，TMAZ为B2+O+α₂三相组织，近焊缝区原黑色条纹区B2相转变成了块状O相，其余B2相转变成B2+O相板条束，HAZ组织与母材相近，但具有厚度更细小的O+B2相板条；焊态及焊后热处理接头焊缝区显微硬度最高，随着向母材区过度，显微硬度逐渐降低.     

Ti-22Al-27Nb合金线性摩擦焊接头组织与显微硬度分析

对Ti-22Al-27Nb合金进行了线性摩擦焊及热处理试验,并对热处理前后焊接接头的微观组织和显微硬度进行测量分析. 结果表明,利用线性摩擦焊方法焊接Ti-22Al-27Nb合金得到的接头无焊接缺陷. 焊态下,焊缝区形成了B2单相区组织. 热力影响区为B2 + O + α₂相三相区,出现等轴α₂相,针状O相几乎消失. 热处理后在焊缝区析出板条状O相和针状O相,热力影响区为O相均匀分布的两相区. 母材处的显微硬度值最低约为300 HV,随着向焊缝靠近,显微硬度值逐渐增加,焊缝中心达到最大值354 HV. 热处理后,由于板条O相和针状O相的沉淀析出,使焊缝中心显微硬度急剧增加.