低合金高强钢无预热或低温预热激光-电弧复合热源焊接技术

介绍了低合金高强钢无预热或低温预热激光-电弧复合热源焊接工艺,对比研究了激光-MAG复合热源及常规,MAG两种焊接工艺方法焊接低合金高强钢的冷裂纹敏感性及接头的力学性能。     

中厚钢板大功率固体激光切割模式

对30mm厚钢板进行大功率固体激光切割试验,研究了主要工艺参数对切割特性的影响,揭示了中厚板激光切割的传热机理.结果表明,中厚板激光切割时呈现窄缝和宽缝两种切割模式,氧气压力和激光离焦量对窄缝-宽缝切割模式转变有很大的影响.窄缝横截面呈现出较平直的"I"型,宽缝横截面呈现出上宽下窄的"V"型.     

水下50 m激光切割30 mm厚钢板特性

在模拟50 m水深环境下进行中厚板激光切割,通过切割的宽度和断面粗糙度研究了氧气压力、喷嘴到工件的距离、切割速度等对切割质量的影响.结果表明,氧气压力较低时,切缝底部无法割透,下半部分有较多熔渣相连.随着氧气压力增加,切缝背面排渣能力明显增强,切缝平直度增加.与大气中切割不同的是氧气压力增大,切缝壁面反而光洁.喷嘴到工件的距离对切缝各部位尺寸影响均不明显,文中取平直度最佳的范围2~4 mm.随着切割速度增加,切缝下部宽度减小最明显,切割断面纹理线发生弯曲,在水下50 m环境中,切割30 mm厚钢板,最快切割速度可达到2.0 m/min.     

JFE980S高强钢激光-电弧复合热源热模拟试验分析

针对JFE980S高强钢焊接热影响区的组织脆化、软化问题,采用测温仪对激光-电弧复合焊和常规MAG焊两种焊接方法焊接热循环曲线进行测定,通过测得的焊接热循环曲线,利用G leeb le3500热力模拟试验机对这两种焊接方法热影响区的焊接过程进行模拟,并对其组织、拉伸以及-20℃冲击吸收功进行了分析和测试.结果表明,激光-电弧复合焊峰值温度停留时间和t8/5,t5/3冷却时间均小于常规MAG焊;模拟的焊接粗晶区冲击韧性是常规MAG焊的两倍,不完全相变区拉伸性能比常规MAG焊提高了100 MPa以上.     

激光能量对Nd:YAG激光-短路MAG复合热源焊接过程的影响

针对低碳钢材料,通过改变加入的激光功率来研究激光能量因素对激光-短路MAG复合热源焊接过程稳定性和焊缝成形的综合影响.结果表明,对于特定条件下的激光-短路MAG复合热源焊接过程稳定性,存在最佳的激光功率范围,并不是加入的激光功率越大,焊接过程越稳定;从激光-短路MAG复合热源焊缝成形和焊接过程稳定性角度,按照加入的激光能量大小,可以把激光-短路MAG复合热源分为小功率激光能量稳定电弧阶段、过渡阶段和大功率激光能量增加熔深阶段.并针对各个阶段,从熔滴受力角度分析了激光能量因素对焊接过程的影响机制.     

激光+GMAW复合热源焊焊缝成形的数值模拟Ⅰ.表征激光作用的体积热源分布模式

为了建立激光 GMAW电弧复合焊接的体积热源作用模式,根据激光深熔焊接的焊缝形状特征,分析了激光焊接的热源作用特点,提出了4类新的体积热源分布函数.建立了激光焊接温度场的数值分析模型,计算出了4类体积热源模式下的激光焊缝形状尺寸,与实测结果进行了对比.发现提出的4类体积热源模式能够较好地对激光焊接过程中激光热源对焊缝成形的作用进行表征,是恰当的和适用的.     

5A02/Q235钢Nd:YAG激光-脉冲MIG复合热源熔-钎连接

研制开发了铝/钢特种钎剂,利用研制开发的铝/钢特种钎剂成功地实现了5A02铝合金板与普通Q235冷轧钢板的大光斑Nd∶YAG激光-脉冲MIG复合热源熔-钎连接,并对焊缝的成形、接头的性能及成分、钎剂中各成分的作用进行了分析.结果表明,涂有KAlF4 Sn Zn配方钎剂的Q235试板得到的焊缝成形美观,并且焊接过程稳定;拉伸试验中试样的破坏位置发生在铝母材的焊接热影响区,铝母材热影响区略有软化,接头抗拉强度可达167.3 MPa,约为5A02铝合金母材抗拉强度的83.6%,与5A02铝合金熔化焊接头的强度相当,接头的断裂方式为混合断裂;剪切试验中接头的最高抗剪强度可达106.3 MPa.扫描电镜分析表明,在接头钎焊连接界面处生成了一层厚度约为3.27 μm的金属间化合物层;能谱测试结果表明,Al,Fe原子在钎焊界面处扩散较为充分.     

5A02/Q235钢Nd∶YAG激光——脉冲MIG复合热源熔——钎连接

研制开发了铝/钢特种钎剂,利用研制开发的铝/钢特种钎剂成功地实现了5A02铝合金板与普通Q235冷轧钢板的大光斑Nd∶YAG激光—脉冲MIG复合热源熔—钎连接,并对焊缝的成形、接头的性能及成分、钎剂中各成分的作用进行了分析。结果表明,涂有KAlF4+Sn+Zn配方钎剂的Q235试板得到的焊缝成形美观,并且焊接过程稳定;拉伸试验中试样的破坏位置发生在铝母材的焊接热影响区,铝母材热影响区略有软化,接头抗拉强度可达167.3 MPa,约为5A02铝合金母材抗拉强度的83.6%,与5A02铝合金熔化焊接头的强度相当,接头的断裂方式为混合断裂;剪切试验中接头的最高抗剪强度可达106.3 MPa。扫描电镜分析表明,在接头钎焊连接界面处生成了一层厚度约为3.27μm的金属间化合物层;能谱测试结果表明,Al,Fe原子在钎焊界面处扩散较为充分。     

激光＋GMAW复合热源焊焊缝成形的数值模拟——Ⅲ．电弧脉冲作用的处理与热源模型的改进

针对激光＋脉冲GMAW复合焊时电弧脉冲的热作用特点,将电弧热流处理为脉冲电流和基值电流阶段分布参数不同的双椭圆模式,同时适当减小焊件表面的热导率,以间接考虑脉冲电流和基值电流的间歇式作用．根据平均焊接电流大小确定熔滴热焓椭球体分布的作用区域,并考虑激光热源的作用位置．从以上几方面对前期研究采用的热源模型进行了改进,建立了两类新的适用于复合焊的组合式体积热源模型．利用改进后的热源模型对不同工艺条件下复合焊的焊缝横断面形状尺寸进行了模拟计算．计算得到的熔深、熔宽以及熔合线走向都与实验结果吻合,使数值模拟精度有了较大提高．     

激光+GMAW复合热源焊焊缝成形的数值模拟III.电弧脉冲作用的处理与热源模型的改进

针对激光+脉冲GMAW复合焊时电弧脉冲的热作用特点,将电弧热流处理为脉冲电流和基值电流阶段分布参数不同的双椭圆模式,同时适当减小焊件表面的热导率,以间接考虑脉冲电流和基值电流的间歇式作用.根据平均焊接电流大小确定熔滴热焓椭球体分布的作用区域,并考虑激光热源的作用位置.从以上几方面对前期研究采用的热源模型进行了改进,建立了两类新的适用于复合焊的组合式体积热源模型.利用改进后的热源模型对不同工艺条件下复合焊的焊缝横断面形状尺寸进行了模拟计算.计算得到的熔深、熔宽以及熔合线走向都与实验结果吻合,使数值模拟精度有了较大提高.