旋转速度与焊接速度对铝铜异种材料搅拌摩擦焊接头成形的影响

目的为了获得较好的铝铜异种材料搅拌摩擦焊焊缝,研究旋转速度与焊接速度对焊缝成形的影响规律。方法采用对接的方式对4mm厚的纯铝和紫铜进行搅拌摩擦焊,对比了不同旋转速度和焊接速度对铝铜异种金属焊缝表面的影响,并对焊缝内部成形变化进行了分析。结果旋转速度和焊接速度对焊缝的成形影响较大,当旋转速度为1200 r/min,焊接速度为10 mm/min时,焊缝表面成形美观,焊缝表面相对较为光滑,焊缝内部存在相互交叠的片层结构和漩涡状结构,焊缝内部未见明显缺陷;与旋转速度1200 r/min,焊接速度10mm/min相比,在焊接旋转速度减小或者焊接速度变大时,由于焊接热输入减小,造成焊缝表面出现沟槽、孔洞等焊接缺陷,同时搅拌针的旋转搅拌作用影响焊缝成形和焊缝内部缺陷的产生。结论选择合适的旋转速度和焊接速度能够获得宏观成形较好和内部缺陷较少的焊缝。     

光束摆动对T2紫铜激光搭接焊缝成形及力学性能的影响

目的 采用激光光束摆动方式改善T2紫铜激光焊接的焊缝质量,提高T2紫铜搭接焊接头的力学性能。方法 对比不同摆动模式下T2紫铜搭接焊接头的焊缝成形,测试圆形摆动模式下摆动频率和摆动幅度对接头横截面形状的影响。采用显微镜观察分析焊缝金相组织,并研究摆动工艺参数对显微硬度、抗剪力的影响规律,最终得到最佳的工艺参数组合。结果 相对于常规激光焊接和横向、无穷摆动模式,圆形摆动模式下T2紫铜焊缝成形最好。圆形摆动模式下,摆动频率从100 Hz增大到600 Hz时,熔深相应减小,熔宽变化不大;摆动幅度从0 mm增大到2 mm时,熔深相应减小,熔宽增大。接头断裂形式一般为焊缝边缘断裂,且接头光束摆动重熔区域等轴晶有所增加。当摆动频率由100 Hz增大到500 Hz时,结合面熔宽变化不大,显微硬度相应增大,接头得到强化,抗剪力由2.07 kN增大至2.32 kN;当摆动幅度从0 mm增大到1.2 mm时,显微硬度有所降低,结合面熔宽由0.332 mm增大到1.347 mm,抗剪力随之由1.35 kN增大至2.36 kN。结论 圆形光束摆动模式下,当A=1 mm,f≥300 Hz或f=300 Hz,1 m...     

薄板铝铜搭接搅拌摩擦焊工艺

目的研究铝铜异种材料的搅拌摩擦焊搭接工艺,揭示搭接接头界面行为演变的基本规律。方法对1mm的6061铝合金与1 mm的紫铜薄板进行搅拌摩擦焊搭接焊接,测试焊缝的力学性能,对焊缝组织进行分析。结果焊缝表面成形良好,焊缝内部无缺陷。接头的最高拉伸强度达到1447 N,观察拉伸接头断口形貌,发现断裂均发生在上层铝合金的热影响区。结论接头连接界面区域生成钩状"自锁紧"结构,这种钩状"自锁紧"结构增加了铝铜之间的有效接触面积,有利于提高焊缝连接强度。     

Ti75合金激光焊接接头的组织及力学性能

采用10 kW的连续光纤激光器对3 mm厚的Ti75合金板进行激光焊接,通过调整不同的激光功率来获得全熔透的焊接接头.同时,观察了不同热输入下焊接接头的宏观形貌、微观组织,测试了焊接接头的力学性能和显微硬度,对接头不同部位的组织特征及成形原因进行了分析.结果表明,随着焊接过程中激光功率的增加,焊缝的宽度逐渐变大,在不同...     

紫铜/304不锈钢激光焊接接头显微组织及力学性能

采用碟片激光器制备了5 mm厚紫铜/304不锈钢激光焊接接头,研究了光束偏移量对焊接接头显微组织和力学性能的影响。结果表明,光束偏移量为-0. 2～0 mm时,焊缝显微组织以奥氏体基体为主,焊缝奥氏体基体上的富Cu相形貌为球状和线状,焊缝裂纹沿着奥氏体基体上的线状富Cu相扩展。光束偏移量为0. 2～0. 4 mm时,焊缝显微组织以Cu基体为主,奥氏体基体上的线状富Cu相数量减少,能有效抑制焊缝裂纹的产生。焊缝Cu基体上的富Fe相形貌以球状为主,还有少量树枝晶状。光束偏移值为-0. 2～0. 2 mm时,接头抗拉强度和延伸率分别可达紫铜母材的95. 6%和39. 3%,都断裂在紫铜热影响区,光束偏移值为0. 4 mm时,接头抗拉强度和延伸率较紫铜母材明显下降,抗拉强度和延伸率分别为紫铜母材的71. 9%和23. 6%,断裂在焊缝。     

2000 MPa级热成形钢双光斑激光焊接接头成形研究

目的 探究焊接参数对PHS2000型热成形钢焊接接头宏观形貌的影响,利用双光斑激光焊接工艺减少焊接缺陷,得到形貌良好的焊接接头。方法 使用德国通快公司的Tru Disk 5000型双光斑激光器对2 000 MPa级热成形钢进行激光焊接。使用金相显微镜对不同参数下焊接接头正面和背面的宏观形貌及焊缝横截面的熔深和熔宽进行研究。结果 随着激光功率从3 500 W增大到4 400 W,焊接接头成形良好,熔深大体呈增大趋势,深宽比先下降后上升再下降;随着焊接速度从50 mm/min增大到250 mm/min,熔深、熔宽基本降低,深宽比总体呈下降趋势;随着芯环比的提高,焊缝背面成形变差,熔深在芯环比为55%～65%时较理想,深宽比总体呈W形上升;当离焦量为0mm时,焊缝背部出现了较为严重的烧损变色,并且在焊缝两侧产生了飞溅。而随着离焦量降低到-4 mm,烧损变色情况得到改善。结论 激光功率和芯环比对焊接接头成形的影响较为显著。得到了成形良好的焊接接头,且在激光功率为4 700 W、焊接速度为150 mm/min、芯环比为65%、离焦量为-2 mm的焊接参数下,1.4 mm厚2 000 MPa级热成...     

PHS1800热成形钢自动化TIG焊接成形特性及工艺优化

目的 研究不同焊接参数下PHS1800热成形钢自动化TIG焊接的成形特性及其工艺优化。方法 利用自动化TIG焊接技术对厚度为1.4 mm的PHS热成形钢板进行焊接,采用金相显微镜、扫描电子显微镜和万能实验机,对焊接接头的熔深、熔宽以及拉伸性能进行测试。结果 随着焊接速度的增大,焊缝熔深从板厚深度(1.4 mm)减小至0.99 mm,焊缝熔宽从8.69 mm减小至5.70 mm;随着焊接电流的增大,熔深从0.85 mm增大至板厚深度(1.4 mm),熔宽从4.52 mm增大至9.83 mm;随着脉冲频率的增大,熔深从0.98 mm增大至1.35 mm,但熔宽变化相差不明显。基于L25(5³)正交实验,确定焊接接头最大拉伸载荷为23.34 kN,其断口为脆性断裂。结论 焊接电流对成形特性影响最大,焊接速度对拉伸性能影响最显著。为了得到成形效果良好的焊接接头,热输入量不宜过高,因此需适当增大焊接速度或降低焊接电流。制备出的焊接接头成形与力学性能均良好,且优化后的工艺参数如下:焊接速度为6 mm/s,焊接电流为116 A,脉冲频率为26 Hz,可为汽车企业实际生产提供一定的理论依据。     

厚铜母线埋弧自动焊工艺

1焊接性分析紫铜的导热系数大，20t时比铁大7倍多，1000℃时大11倍多，焊接时热量迅速从加热区传导出去，使母材与填充金属难以熔合。紫铜的线胀系数和收缩率也比较大，线胀系数比铁大15％，收缩率比铁大一倍以上，使铜母线焊接必然产生较大的变形，易在焊缝及近缝区产生裂纹。针对紫铜的焊接性较差，只有选用适宜的焊接方法和合理的焊接工艺，并采取相应的措施才能获得满意的焊接接头。2焊接方法的确定紫铜的焊接方法有气焊、碳弧焊、手工电弧焊、埋弧自动焊和惰性气体保护焊等，对于22mm厚的铜母线可优先选用热功率较高的埋弧自动焊。埋弧…     

汽车轮辋用钢搅拌摩擦焊接头组织及力学性能

目的 为搅拌摩擦焊在轮辋钢的应用提供理论数据。方法 选用厚度为4.5 mm的江铃汽车V362轮辋钢板B380CL,采用不同的焊接参数,获得搅拌摩擦焊接头,对焊缝宏观成形及微观组织进行分析,研究焊接参数对组织的影响;通过进行拉伸试验和硬度测试,分析焊接参数对焊接接头性能的影响;对接头焊缝进行X-Ray无损探伤。结果 当搅拌头旋转速度为950 r/min,焊接速度分别为37.5, 47.5, 60 mm/min时,均能形成焊接接头。焊接速度为47.5 mm/min时,焊缝宏观成形较好,微观组织无缺陷,微观组织为铁素体和珠光体,抗拉强度最高,超过母材;焊接接头各区域微观组织硬度较母材高,伸长率较焊接速度为37.5 mm/min时的接头高。结论 搅拌摩擦焊实现轮辋钢的对接,该研究中旋转速度950 r/min,焊接速度47.5 mm/min为最佳工艺参数,接头抗拉强度超过母材。     

焊接参数对铝合金激光填丝焊缝成形的影响

采用ER5356焊丝对1.2mm厚5A06铝合金和3mm厚5A90铝锂合金进行激光填丝焊接实验,探讨了焊接参数包括光丝间距、送丝速率、激光功率和焊接速率等对焊缝成形的影响.结果表明:光丝间距必须控制在一定范围内才能获得成形较好的焊缝,且其优化范围受焊接速率的影响显著;母材板厚较小有利于激光填丝焊优化送丝速率的提高及其范围的扩大;焊接速率对焊缝成形的影响较大,随着焊接速率的增加,激光功率应随之增加与其匹配;激光填丝焊时在保证熔透性且较好成形的基础上,应尽量采用较小的焊接热输入.     

铜/钢异种材料等离子弧焊接头显微组织分析

为实现铜/钢异种材料的优质连接,研究了铜/钢焊接接头的显微组织特点及其组成,试验采用LHM-200等离子弧焊系统对紫铜(T2)与不锈钢(304)异种材料进行焊接,然后通过光学金相显微镜及能谱分析仪,观察分析接头显微组织,研究其接头组织结构及组成.研究结果表明:铜/钢异种材料的等离子弧焊焊缝在铜一侧为平直的,而在钢一侧则为半χ型,在铜侧界面形成漩涡状;在焊接接头的形成过程中铜元素的迁移和扩散主要依靠钢液的流动所带动;焊接接头显微组织主要为奥氏体组织,弥散分布着块状和粒状的铜和钢的固溶体组织,和黑色鱼骨状的α相铁素体组织;焊缝区组织主要是以α、γ富铁相和ε富铜相固溶体组织的形式存在.通过实现发现最佳的焊接参数为:保护气流量与离子气流量分别为0.25 L/min和0.75 L/min,焊接电流为65 A,焊接速度为4 mm/s,焊接后的接头抗拉强度能达到174 MPa.     

Laser welding of copper‐niobium microcomposite wires for pulsed power applications

The laser welding of copper‐niobium microcomposite wires was investigated. It was determined that the joint structure does not have welding defects, while microscopic examination of the joint cross‐section showed that the microstructure of the autogenous weld consists mainly of a copper‐based solid solution strengthened by niobium‐rich precipitations. The weld obtained with use of filler material consists of two distinct zones, which are formed due to melting of filler wire and microcomposite wire. This structure of the joint provides an insignificant increase in electrical resistance and sufficient ultimate strength and plasticity of the joint. The tensile strength of the sample welded without filler material reaches 335 MPa, but such welded joints are very brittle due to very low ductility. However, an autogenous laser welding joint has about 1.6 times better ductility, and the tensile strength of the joint depends on the applied filler material and is equal to the tensile strength of this material.     

Zr58Nb2.76Cu15.46Ni12.74Al10.34Y0.5非晶合金激光焊接接头微观结构及显微硬度表征

目的 探究激光焊接参数对非晶合金焊接接头的组织演变、焊缝成形、晶化程度等的影响规律,以及控制接头晶化的有效途径.方法 采用碟片激光器对Zr58Nb2.76Cu15.46Ni12.74Al10.34Y0.5非晶合金进行激光焊接,对比分析不同激光功率下,焊接速度对接头熔宽和晶化组织形成的影响规律,并对接头各区域微观组织特征...     

铂电阻传感器引线与不等直径异质多股导线连接新技术及焊接装置

目的开发一种能实现多股导线与微细丝稳定、可靠连接的新方法及相关装置。方法选用直径为0.2mm、材料为镍丝的铂电阻引线与直径约0.5 mm、材料为铜丝的多股导线进行实验,分别用常规电阻钎焊方法和本研究提出的精密电阻钎焊方法进行焊接。开展焊接工艺实验,研究工艺参数对焊接成形的影响,并获得优化工艺参数;用精密拉伸实验机对采用不同方法和不同工艺参数获得的焊接接头进行拉剪力测试,研究焊接方法和工艺条件对接头拉剪力的影响规律,对不同条件下获得的焊接接头的微观组织结构进行分析,研究其与工艺的相关性。结果采用常规焊接方法得到的焊接接头,平均抗拉力为21 N,强度系数为84%,但缺陷过多,成形差。采用精密电阻钎焊方法得到的焊接接头,平均抗拉力为23 N,强度系数为92%,表面成形及性能均达到要求。结论提出的精密电阻钎焊方法,操作简单,焊接质量稳定,焊接效率高,实现了铂电阻引线和多股导线的良好连接。     

铜与奥氏体不锈钢异种材料电子束焊接

目的研究不同参数下铜钢电子束异种焊接以获得符合要求的接头质量。方法以无氧高导热铜(OFHC)和奥氏体不锈钢(304)作为研究对象,控制扫描幅值、焊接速度等工艺参数,采用500 Hz真空电子束偏束"O"形扫描焊接的方式进行焊接。结果在电子束偏钢侧0.2 mm,电子束流为17 mA,聚焦电流为501 mA,焊接速度为600 mm/min的参数下,添加半径为1 mm,频率为500 Hz的圆形扫描波得到了抗拉性能为310.9MPa、硬度大于180 MPa的优质焊接接头。结论不同参数下的接头宏观均出现焊缝上表面下陷缺陷,接头铜侧热影响区存在大量颗粒状、块状、条状的铜钢固溶体析出相,接头钢侧热影响区存在宽度随扫描波幅值减小而减小的黑色过渡带。     

近红外光纤激光与蓝光半导体激光焊接紫铜工艺对比研究

目的 提高紫铜激光焊接接头的力学性能,并分析激光工艺参数对焊缝外观及焊缝微观组织的影响规律。方法 分别对蓝光半导体激光与近红外光纤激光焊接紫铜的工艺参数进行优化设计,采用光学显微镜观察焊缝的外观形貌,采用拉力机测试焊缝的抗拉强度,采用金相显微镜观察和分析焊缝的微观组织。结果 当采用近红外光纤激光进行焊接时,功率为2 000 W,焊接速度为20 mm/s,焊缝抗拉强度为156 MPa。当采用蓝光半导体激光进行焊接时,功率为500 W,焊接速度为20 mm/s,焊缝抗拉强度为246 MPa,达到母材抗拉强度的80%。结论 由于铜对蓝光波长的吸收率较高,当采用蓝光半导体激光进行焊接时,热量输入较低,焊缝的变形相对较小,并且焊缝中心各个方向上的温度梯度相同,容易形成等轴晶,有利于力学性能的提高。     

焊接速度对Mg/Cu异种合金搅拌摩擦焊接接头成形的影响

目的研究不同焊接速度条件下镁铜异种合金搅拌摩擦焊接接头的成形规律。方法在保证其他焊接工艺相同的条件下,通过改变焊接速度,比较分析了焊接速度对接头的表面成形、横截面形貌特征、微观结构及力学性能的影响规律。结果随着焊接速度从118 mm/min减小至95 mm/min时,焊缝表面成形变得更光滑,飞边显著减少,内部孔洞缺陷消失,焊缝成形质量显著提高;但继续减小焊接速度至75 mm/min时,焊缝内部却再次出现孔洞缺陷。结论采用工艺参数为950 r/min的旋转速度、95 mm/min的焊接速度焊接时,焊缝成形质量最高;中心混合区主要由层片状铜合金、颗粒状镁合金和金属间化合物Mg2Cu组成;接头抗拉强度最大,达81.5 MPa。     

Microstructure and mechanical properties of spray formed 7055 aluminum alloy by underwater friction stir welding

Ultra-high strength spray formed 7055 aluminum alloy in which Zn is supersaturated solid solution requires strict control of heat input in welding process. In this paper, underwater friction stir welding is carried out in order to reduce heat input comparing with traditional friction stir welding and further improve the joint performances by varying welding temperature history. Through comparing the thermal cycle curves and distribution of residual stress of the plate welded in different media, the reason why the joint welded underwater shows a better performance is figured out. The result shows that tensile strength, hardness and plasticity of underwater welded joint are better than that welded in air. The underwater joint has a fine grained microstructure without “S line” defect, a typically distinct boundary between the weld nugget zone and the thermal mechanically affected zone and a narrow heat affected zone. The main strengthening phase in underwater joint is MgZn₂ .     

6061-T6 铝合金激光焊接接头腐蚀疲劳裂纹扩展

目的研究6061-T6铝合金激光焊接接头的腐蚀疲劳裂纹扩展特性,并分析裂纹扩展的影响因素。方法利用光纤激光器,焊接尺寸为150 mm×100 mm×4 mm(焊接方向、横向、熔深方向)的6061-T6铝合金,采用SE(B)三点弯曲疲劳裂纹扩展试验并利用连续降K法,分别在空气和人工海水中进行疲劳裂纹扩展试验,通过使用金相显微镜(OE)和扫描电子显微镜(SEM),对金相结构进行观测分析。结果同样工艺参数的焊接接头,在海水中疲劳裂纹门槛值(4.063 016 MPa·m~(0.5))大于空气中的门槛值(3.479 166 MPa·m~(0.5));在疲劳裂纹扩展中速区(da/dN10~(-5) mm/cycle)时,海水焊接接头疲劳裂纹扩展速率大于空气中的,低速区(da/d N10~(-5) mm/cycle)则小于在空气中的。结论成形良好的焊缝、晶粒细小的焊缝组织有助于接头疲劳裂纹扩展性能的提高;中速区,海水中疲劳裂纹扩展速率偏大,主要是由腐蚀条件下焊缝裂纹尖端阳极溶解和交变载荷共同作用导致;低速区,海水中疲劳裂纹扩展速率偏小,主要原因是腐蚀产物堆积于疲劳裂纹扩展尖端,产生较强裂纹闭合效应。     

Microstructure and properties of the laser butt welded 1.5-mm thick T2 copper joint achieved at high welding speed

Laser welding of highly reflective materials, such as copper, has suffered problems such as spatter, underfill and undercut for a long time. This work analyzed the associated mechanism and suggested that appearance and integrity of laser welded copper joint could be improved by conducting the welding process at a high welding speed which is slightly below the critical welding speed for full-penetration welding at the specified laser power. The microstructure, mechanical properties and electrical conductivity of the T2 copper joint achieved under high welding speed were tested. Results show that copper joint and base material (BM) have similar electrical conductivity, the weld fusion zone (FZ) and the heat affected zone (HAZ) are softened; the tensile strength and elongation of the joint are approximately 20% and 84% below those of the BM respectively. The joint breaks near the interface between the longitudinal columnar grain structures (LC) growing along welding direction at the FZ center, and the horizontal columnar grain structures (HC) growing perpendicular to the welding direction at other area of FZ. Degradation of the mechanical properties of copper joint is attributed to the softening of the heated zone and the big angle between the growth directions of LC and HC.