5A06铝合金激光填丝焊接特性研究

对1.2 mm厚5A06铝合金薄板进行了激光填丝焊试验,发现在较低焊接速度时激光焊不能实现有效焊接的焊接工艺参数,通过添加焊丝却可以获得较好的深熔焊效果,焊缝中只含有少量微小气孔,并分析了焊接效果及气孔的形成机理.激光填丝焊通过添加焊丝可以增加材料对激光能量的吸收率,维持"小孔"的相对稳定,显著改善激光焊在较低焊接速度时的焊缝成形,更好地实现了焊缝的单面焊双面成形.     

铝及铝合金激光焊接特性

概述了以激光为热源的铝及铝合金激光焊接技术特性.包括铝及铝合金激光焊接稳定性的影响因素和激光焊接缺陷(气孔、裂纹、焊缝不规则等)及改进措施,并介绍了铝及铝合金激光-电弧复合焊接方法和双光束激光焊接方法.     

未焊透对铝焊缝使用性能的影响

报道了L3R焊接试板在无缺陷有焊缝余高、无缺陷无焊缝余高、有未焊透有焊缝余高、有未焊透无焊缝余高四组试样的拉伸试验结果和L3R热轧板和焊接板的裂纹张开位移试验结果。通过对四组拉伸试样抗拉强度和断裂位置的比较及热轧板和焊接板的裂纹扩展分析，对带轻微未焊透缺陷L3R焊缝对使用性能的影响进行了评价。     

Al-Si涂层22MnB5钢激光拼焊焊缝性能研究

利用激光填丝焊技术对Al-Si涂层22MnB5热成型钢进行拼焊,并对焊缝性能进行研究。采用金相显微镜观察焊缝微观形貌,结果表明,焊缝未出现裂纹、气孔等焊接缺陷,组织为马氏体;通过杯突试验对焊缝进行检测,发现开裂方向均与焊缝方向垂直;通过拉伸试验发现断裂位置均在母材区域;通过维氏硬度计检测发现母材及焊缝硬度差异在±50 HV以内。上述试验结果表明,该焊接工艺获得的焊缝性能满足汽车行业的要求。     

钢-铝异种合金脉冲激光焊焊缝表征分析

采用Nd:YAG激光焊对304不锈钢和5052铝合金进行异种金属焊接,分别以峰值功率、焊接速度、离焦量和脉冲频率等工艺参数设计24组工艺试验,并对比分析未熔合、熔合和焊穿3种焊缝表面表征。运用激光点位移传感器测量焊缝高度,探索焊缝高度随激光功率等工艺参数的变化趋势,得出钢-铝焊缝3种表面形貌的工艺参数区间。分析结果表明,焊缝的表面形貌是由激光单点能量、离焦量和脉冲频率等因素共同决定,焊缝高度与峰值功率、焊接速度、离焦量和脉冲频率等工艺参数有一定的变化规律。     

1Cr13不锈钢电磁组件焊接裂纹分析及工艺措施

1Cr13马氏体不锈钢焊接性能差,极易产生冷裂纹缺陷。某航空产品零件的材料为1Cr13,在激光焊后焊缝产生延迟裂纹。现针对工件无法焊前预热及其结构特点,用氩弧焊代替激光焊,通过焊接工艺控制解决该产品焊接裂纹问题,避免产生焊缝冷裂纹。     

5A06铝合金不同焊接位置焊接工艺参数研究

针对5A06铝合金缺乏全位置焊接工艺这一问题,采用三个不同的焊接位置分别设置三组不同参数对其进行焊接,研究焊接位置对工艺参数和接头性能的影响。试验结果表面,采用钨极氩弧焊（GTAW）方法焊接5A06铝合金,钨极直径2.5 mm,焊接速度50 mm/min,电弧电压16 V,平焊焊接电流100 A,气体流量10 L/min,立焊焊接电流90 A,气体流量9 L/min,横焊焊接电流90 A,气体流量9 L/min,三组参数能确保焊缝表面成型良好,无焊接缺陷产生;平焊、立焊和横焊焊接后焊缝金相组织由α(Al)固溶体、β相+不溶杂质相组成,由于热输入的影响,焊缝冷却速度慢,延长了焊缝中Al-Mg共晶形成的时间,焊缝组织呈现带状或条状,母材组织呈现等轴晶状,焊缝晶粒较母材粗大;焊接过程中5A06铝合金强化力学性能元素Mn和Mg受到高温电弧作用被烧损,因此三种焊接位置焊缝硬度均比母材低,因平焊时焊接电流比横焊和立焊大,平焊焊接区域Mn和Mg元素烧损比立焊和横焊大,平焊焊缝硬度比立焊和横焊低,由于电流差距较小,硬度差值小,为5A06铝合金焊接工艺选取提供参考。     

5083铝合金激光-MIG复合单面焊双面成形打底焊工艺优化

采用激光-熔化极惰性气体保护电弧(MIG)复合焊对5083铝合金板进行打底焊,以模拟铝合金罐体单面成形对接焊缝,研究了激光束摆动方式(不摆动、直线摆动、圆形摆动、方形摆动)、激光功率(2.5～4.0 kW)、组对间隙(0,1 mm)和错边(0,1 mm)对焊缝成形质量的影响,并分析了优化工艺下接头的力学性能。结果表明：在3.0 kW激光功率下,当激光束不摆动时,焊缝背面不连续并伴有凹坑,当激光束直线摆动时,焊缝内部存在大量气孔;在圆形激光束摆动模式下,当激光功率为2.5 kW时,焊缝背面未形成连续的全熔透焊缝,当激光功率为4.0 kW时,焊缝出现严重的下塌现象。3.0～3.5 kW激光功率以及圆形或方形激光束摆动模式能够实现单面焊背面自由成形,且焊缝成形良好,在不同组对间隙和错边条件下表现出较强的适应性;在激光功率为3.0 kW、激光束摆动模式为圆形摆动的优化工艺下,焊接接头抗拉强度达到母材的90%,正弯和背弯后接头中均未出现裂纹和其他开口缺陷,满足工程应用要求。     

铝合金MIG焊接工艺探讨

铝合金导热率/热膨胀系数较大、易氧化,因此焊接时易产生气孔、裂纹、未熔合等缺陷,且焊接热影响区大、焊接变形大,对此必须合理选择焊接工艺。本文首先对铝合金焊接特点与常用焊接工艺进行了分析,探讨了MIG焊接工艺的优缺点,其后通过进一步分析铝合金MIG焊接工艺的发展情况,明确直流双脉冲MIG焊的优越性与机理,最后围绕铝合金MIG焊接工艺的应用试验展开阐述,验证着其实际应用效果,可获得熔宽均匀、成形良好的焊缝。     

铝合金MIG+激光复合焊接工艺研究

研究轻量化轿车用3A21铝合金M IG 激光复合焊接工艺,探讨工艺参数对焊缝成型的影响规律及激光与电弧的复合作用。试验结果表明,采用M IG 激光复合焊接工艺可以显著提高熔深和焊速,达到采用小功率激光焊机实现铝合金的激光焊接。在比较宽的工艺参数范围内M IG YAG激光复合焊接铝合金具有焊缝成型美观等优点,熔深和焊速均显著提高,大大提高生产率。     

光纤激光焊接的碳排放建模与多响应评价

全球暖化的背景下,环境影响与制造质量的协同探究成为了研究热点之一。激光焊接广泛应用于汽车、航空航天、轨道交通等制造业,但其碳排放高、能量利用率低。因此,亟需对激光焊接工艺的碳排放特性进行研究,并协同焊接质量展开综合评价。通过搭建激光焊接的碳排放监测平台,分析激光焊接平台各系统(激光发生器、冷水机、机器人、保护气体系统)的碳排放特性,构建激光对接焊的碳排放模型,计算了各系统不同阶段的碳排放占比。采用最优拉丁超立方采样法,开展激光对接焊实验,将拉伸强度和焊缝完整性作为焊接性能的评价指标,分析了激光工艺参数(激光功率、焊接速度、离焦量)对碳排放和焊接性能的影响。实验结果表明,焊接速度对碳排放影响最大,而激光功率对拉伸强度和焊缝完整性的影响最大。对于三个响应指标,激光功率呈正向作用,而焊接速度呈负向作用。根据提出的多响应综合评价方法,对25组激光对接焊的实验结果进行了评分与优劣排序。提出的方法可为激光低碳制造的工程评价提供一定的参考。     

正交实验方法在激光焊接中的应用

为获得优先的激光焊接工艺参数,采用四因素、三水平的正交实验方法设计激光焊接实验,以抗拉强度为标准,获得焊接优化水平参数为电流180A,脉宽3ms,频率30Hz,速度10mm/s.采用金相显微镜、显微硬度计、激光扫描显微镜、万能实验机等设备对焊接接头做金相分析、硬度测试以及拉伸试样断口分析,焊接接头硬度、基材硬度范围为H...     

激光熔覆镍基合金粉末最佳工艺参数的选择

在30CrMnSi表面进行了Ni-25粉末的激光熔覆试验。在保持保护气体流量不变的情况下,通过改变激光的功率和扫描速度,进行不同工艺条件下的单道激光熔覆试验。试验表明,当激光功率为1 500W,扫描速度为7mm/s时,熔覆层金相组织细小且无裂纹。     

Parameter optimization using a regression model and fitness function in laser welding of aluminum alloys for car bodies

The objective of this paper is to determine the optimal welding conditions in terms of the productivity and weldability for laser welding of aluminum alloy AA5182 using filler wire AA 5356. The experiments were performed with laser power, welding speed, and wire feed rate as control factors. Tensile tests were carried out in order to evaluate the weldability under each welding condition. In order to estimate the tensile strength, three regression models are proposed. One is a multiple linear regression model, another is a second order polynomial regression model, and the last is a multiple nonlinear regression model. Of the three models, the second order polynomial regression model had the best estimation performance with respect to ANOVA (analysis of variation) and average error rate. Also, this study defines objective functions for tensile strength, which represents weldability, and for the welding speed and wire feed rate, which represent productivity. In addition, fitness functions are obtained using the objective functions and a weight matrix which shows the importance of each objective function. The steepest descent method is used to find the optimal point where the fitness function was maximized. Optimal welding conditions were found at a filler wire feed rate of 2.7 m/min, laser power of 4 kW, and welding speed of 7.95 m/min.     

TIG焊熔池表面流动行为的研究

针对钨极惰性气体保护(Tungsten inert gas,TIG)焊熔池表面流动行为,在确定TIG焊熔池表面可采用粒子示踪的方法来进行其表面流动行为示踪的基础上,在以激光为试验背光光源,通过激光在TIG焊熔池表面镜面反射后,使得熔池及示踪粒子清晰成像于成像屏上。在此基础上,开展对304不锈钢和Q235普通碳钢的熔池表面流动行为的试验研究,对所获得这两种材料的TIG焊熔池试验数据进行处理与对比分析,探究熔池表面流动规律。研究结果表明:在TIG焊过程中,其焊接熔池存在两种运动模式,在304不锈钢焊接过程中熔池表面的液态金属由边缘向熔池中心流动;在Q235碳钢焊接过程中熔池表面的液态金属不定向、不规则地由熔池中心向熔池边缘流动,并测量304不锈钢TIG焊过程中熔池表面的液态金属流动速率为12 mm/s左右,Q235碳钢的熔池表面的流动速率为15 mm/s左右。     

Laser micro-welding of aluminum alloys: experimental studies and numerical modeling

Experimental and numerical studies were conducted on the effects of the laser beam pulse shaping in the time domain on the quality of the welding seam in laser micro-welded AlMg3 with a thickness of 0.2 mm and 1 mm thick AlMg4.5 Mg foils, respectively. The pulse shaping was realized by a time sequence of three different rectangular pulses with different duration and power level. The first pulse was used to pre-heat the sample, welding occurred with the second pulse and the third pulse controlled the melt pool behavior. The power level and the duration of the single pulses were varied systematically and the resulting microstructure was analyzed by scanning electron microscope. The experiments were accompanied by numerical simulations based on a finite volume model which considers the transient heat flow, melt convection and the evolution of a gas capillary during the deep penetration welding process.     

光纤激光焊接ANSI304不锈锅中厚板工艺参数研究

随着海工装备和核电工业的发展,对不锈钢厚板的焊接要求越来越高。采用正交试验方法对6mm厚的ANSI304不锈钢进行光纤激光拼焊,研究了工艺参数（包括激光功率、焊接速度和离焦量）变化对304不锈钢（0Crl9Ni9）焊接结果的影响,结合激光深熔焊原理对试验结果进行了理论分析,并对焊接试件进行了拉伸试验,检测了焊接试件的拉伸性能,获得了6mm厚’ANSI304不锈钢激光焊接的最佳工艺参数。     

Process modeling and parameter optimization using neural network and genetic algorithms for aluminum laser welding automation

In the automotive industry, applying aluminum alloys to car chassis have become an important concern in order to reduce car weight. In aluminum laser welding, the strength of weld is typically reduced by porosity, underfill, and magnesium loss. In order to overcome these problems, laser welded with filler wire was suggested. In this study, experiments on the laser welding AA5182 of aluminum alloy with AA5356 filler wire were performed with respect to laser power, welding speed, and wire feed rate. The experiments showed that the tensile strength of the weld was higher than that of the base material under certain conditions. Using the experimental results, a neural network model was proposed to predict the tensile strength. To optimize the process parameters, a fitness function was formulated, taking into account weldability and productivity. A genetic algorithm was used to optimize the laser power, welding speed, and wire feed rate. The optimal value of these parameters was considered to be the proper process conditions in terms of weldability and productivity.     

粉末床激光熔化成形H13钢工艺优化及力学性能研究

通过实验方法优化得到了粉末床激光熔化成形H13钢的工艺参数,并研究了成形样件的微观组织和拉伸性能。通过实验得到了H13钢单道成形的优化工艺区间:激光功率225 ~ 325 W,扫描速度600 ~1200 mm/s,通过块体实验得到优化的工艺参数为:激光功率275 W,扫描速度900 mm/s,扫描间距0.08 mm。微观组织显示为柱状晶粒,晶粒的宽度约为3 ~ 5 μm,长度约为10 ~ 40 μm。在优化工艺参数下成形试样的室温抗拉强度高达1 761 MPa,延伸率为2.72%。     

低功率激光诱导电弧复合焊接钛合金薄板工艺研究

采用低功率脉冲YAG激光诱导非熔化极惰性气体保护(Tungsten inert gas,TIG)焊电弧复合热源实现了1 mm厚TC4钛合金薄板的优质焊接,研究激光诱导电弧复合焊接过程中热源能量匹配、热源间角度、对接间隙对焊缝成形的影响规律。结果表明,钛合金薄板低功率脉冲YAG激光诱导TIG电弧复合热源焊接过程中,激光能量与电弧能量之间的相互匹配将显著影响焊缝的表面成形。相对于电弧功率的变化,焊缝成形对激光功率变化的敏感度更高。随着热源间角度减小,激光诱导电弧复合热源传热能力增强;由于复合焊接速度快、热输入小、焊接试板横向变形小,当对接间隙为0~0.5 mm范围内时均能获得良好的焊缝成形。为了使焊缝成形均匀连续,焊接过程中需要对焊缝背面采用氩气进行保护,当保护气体流量为5~8L/min时获得最佳焊接接头。