钛合金激光清洗及其对激光焊接气孔的影响

采用砂纸打磨、酸洗、激光清洗等方式对Ti6Al4V钛合金进行焊前清洗。通过扫描电镜、白光干涉仪、能谱仪分析了各种清洗方式下的表面形貌、粗糙度和化学成分，研究了不同清洗方式及参数对清洗效果的影响。在均匀熔透和表面质量良好的同一激光焊接条件下，比较了不同清洗条件对气孔率的影响。合适的激光清洗可有效清除焊接试件表面氧化层，并改善表面粗糙度，得到较低的气孔率，其焊缝可达到中国航天工业行业标准I级焊缝要求。     

2219铝合金中厚板爬坡TIG焊熔池温度场三维数值模拟

为了研究2219铝合金中厚板爬坡TIG焊熔池热场特征,建立了中厚板TIG焊温度场模型,进行爬坡TIG焊熔池温度场三维数值模拟,以及不同焊接工艺参数对温度场的影响数值分析,同时通过焊缝形状尺寸的测定以及热电偶测温,对模型及温度场数值模拟结果进行验证。结果表明,受熔池重力影响,厚板爬坡姿态下熔池热场长度要大于平焊姿态;爬坡TIG焊温度场受焊接电流、焊接速度影响明显,焊接电流增加或者焊接速度降低,均会导致温度场最高温度上升,熔池宽度和长度增加;测量的实际焊缝尺寸与熔池温度场数据和数值计算结果相符度高,建立的模型及爬坡焊温度场三维数值计算准确。     

强制冷却对IC10合金激光熔覆组织与硬度的影响

为实现IC10定向凝固高温合金高效、高质量的激光熔覆,开发了通水冷却装置实现激光熔覆过程中的强制冷却,研究了不同冷却条件对激光熔覆层定向凝固组织生长和硬度的影响. 结果表明,相较于无冷却条件,在同样激光熔覆工艺参数下采用强制冷却进行激光熔覆会改变熔覆层形貌,并提高柱状晶在熔覆层中的体积分数,有助于得到更多定向连续生长的柱状晶. 此外,强制冷却对于熔覆层各区域硬度无明显影响,但由于强制冷却条件下熔覆层中柱状晶增多,因此高硬度区域增大.     

工艺参数对IC10高温合金激光熔覆层形貌的影响

分析了IC10高温合金的激光熔覆工艺.包括工艺参数对宽度、深度、高度的影响规律以及热输入对熔覆层宏观形貌的影响规律,最后设计正交试验并利用极差分析确定了影响熔覆层宏观形貌的关键因素. 结果表明,试验条件下合适的热输入范围为490.2~888.9 kJ/m2. 热输入太低时基体与熔覆层之间存在未熔合;热输入太高时易形成气孔缺陷. 对宽度影响最大的是激光功率,其次是离焦量,最后是扫描速率;影响深度的因素从大到小依次为离焦量、激光功率、扫描速率;激光功率、扫描速率、离焦量对高度的影响无显著差别.     

采用固有应变法预测铝合金焊接变形

伴随焊接过程而产生的焊接变形和残余应力是影响焊接产品精度和性能的重要因素,至今仍然是工业生产中迫切需要解决的重要课题。目前常用的预测焊接变形的方法是三维热弹塑性有限元法,但是由于现有计算机计算能力的限制,还不能预测很多复杂结构的焊接变形。固有应变法是由日本学者提出的解决复杂结构焊接变形的方法,它忽略了整个焊接过程,直接将固有应变施加于壳单元上,经过一次弹性计算就可得到焊接变形。本文用三维热弹塑性有限元和试验相结合的方法获得了平板对接接头形式下的固有应变,运用固有应变法预测铝合金5052平板对接后的焊接变形,通过计算和试验相结合的方法验证了固有应变法预测铝合金焊接变形的可行性,结果表明,固有应变法能够较准确地预测焊接变形,且所用的时间短。     

国际焊接学会第61届年会在奥地利格拉茨召开

国际焊接学会(IIW)第61届年会于2008年7月6日至11日在奥地利格拉茨召开.44个国家的焊接学术界和工程界480余名代表和140多位陪同人员出席此次盛会.来自中华人民共和国的国际焊接学会副主席、中国焊接学会副理事长、清华大学陈强教授,中国焊接学会常务理事兼熔焊专业委员会主任、清华大学都东教授.中国焊接学会高能束及特种焊接专业委员会委员、清华大学常保华副教授.北京航空制造工程研究所高级工程师、现在英围焊接研究所(TWI)访问工作的居里夫人基金获得者李菊博士,上海交通大学焊接研究所蔡艳博士和两位博士研究生参加了此次大会.     

Cu/低k芯片铜引线键合中应力状态的数值分析

新型Cu/低k芯片以其优异的性能逐步替代Al/SiO2芯片在微纳米器件中得到越来越多的应用。但由于其抗变形能力和强度较低,在引线键合中容易发生损坏。为研究Cu/低k芯片键合中的应力特征和失效机理,建立了Cu/低k芯片与传统Al/SiO2芯片铜引线键合过程的有限元分析模型,计算并对比分析了两种芯片中的应力状态。结果表明:芯片内应力在键合初期快速增长,随后继续增加,但增速变缓;键合过程中高应力区位于铜微球与芯片接触区边缘的下方,呈环形分布;振动中劈刀所在侧高应力区的范围及应力值明显大于另一侧;Cu/低k芯片中应力主要集中于Cu/低k层,Al/SiO2芯片中应力主要集中于劈刀所在侧的Si基板内。键合过程中应力在Cu/低k层的高度集中是新型芯片更易发生分层和开裂失效的根本原因。     

铝合金电阻点焊过程的有限元模拟

建立了铝合金电阻点焊过程的有限元分析模型，采用基于显微接触理论的接触电阻模型模拟点焊过程中试件与试件界面上的接触电阻。计算获得了焊接过程中电极／试件和试件／试件接触界面上接触半径的变化，以及试件间界面上压应力、电流密度和温度的分布。试验考察了熔核的形成和长大过程。比较表明，计算与试验测量结果符合很好，证实了所采用的接触电阻模型在铝合金电阻点焊模拟中的正确性和适用性。     

激光-等离子弧复合焊接熔池流动和传热的数值分析

建立了激光-等离子弧复合焊接过程中液相区、糊状区和固相区的统一模型,在模型中同时考虑了表面张力、热浮力和电磁力的作用,通过数值计算得到了熔池的速度场和温度场,重点研究了电磁力对熔池流动和传热的影响.结果表明,在熔池形成的初始阶段,表面张力对熔池中的对流和传热起主要作用,而电磁力的作用受到抑制,随着熔深增加,电磁力作用增强并引起涡旋,导致熔深和下表面熔宽增加.针对1420铝锂合金的复合焊工艺试验表明计算结果与实际相符合.     

胶焊搭接接头的应力分布和疲劳行为研究

考察了胶焊接头焊点区的结构组成和硬度分布,建立了胶焊接头的计算模型,模型中计人了若干结构细节,使之与实际接头更为接近。计算并对比研究了胶焊和点焊、胶焊和胶接接头中的应力。通过疲劳试验获得了三种接头的－Ｎ曲线,研究了三种接头的疲劳性能和断裂特征。结果表明,数值分析所得应力与疲劳性能试验结果及试验现象吻合良好。在电阻点焊接头中采用胶粘剂,可大大改善电阻点焊接头的疲劳性能,而焊点对胶接接头的疲劳性能有不利影响。