高强钢的激光焊接性研究

激光焊接的热循环特点是加热冷却速度快,可细化高强钢焊接接头的晶粒,但仍然存在焊缝凝固裂纹、HAZ裂纹和软化等问题。本文主要分析高强钢激光焊接性的一些特征,介绍国内外目前就高强钢激光焊接所采取的防止裂纹和HAZ软化的工艺措施。     

高强铝合金T型接头激光焊接的研究现状

分析总结了高强铝合金T型接头激光焊接存在的几个主要问题,从工艺的优劣性方面介绍了当前高强铝合金T型接头激光焊接常用的几种工艺,通过实验论证了采用填充粉末焊接高强铝合金T型接头焊接的可行性。并提出了激光加工专用粉末制粉工艺的一个新的研究方向。     

激光焊接ZL114A铝合金凝固裂纹研究

为了研究合金元素对ZL114A铝合金凝固裂纹的影响,采用3种不同成分的铝合金焊丝,向焊缝中添加合金元素。分析各种合金元素对焊接ZL114A薄板所产生的凝固裂纹的敏感性的影响,并进行了理论分析和实验验证。试验结果表明,焊后产生的凝固裂纹附近主要含Al,Mg以及Si这3种合金元素。Mg和Si元素的富集导致在凝固结晶时,在柱状晶边界形成了低熔点共晶Al-Si或Mg-Si,Al-Mg2Si,这些低熔共晶与ZL114A铝合金凝固裂纹产生紧密相关。这一结果对研究激光焊接ZL114A凝固裂纹冶金因素的研究是有帮助的。     

高强铝合金激光焊接新进展

本文结合作者多年的研究工作,论述了高强铝合金激光焊接的特点和难点,介绍了采用填充焊丝和填充粉末的高强铝合金的激光焊接技术,对比了CO_2和YAG激光焊接高强铝合金的工艺,讨论了双光束激光焊接和“激光+电弧”的复合焊接工艺,最后介绍作者发明的采用辅助电流的高强铝合金激光焊接技术。     

镍基高温合金激光焊接接头组织及裂纹形成原因

分析了激光焊接镍基合金时接头显微组织特征,对焊缝及焊接热影响区中热裂纹产生的原因,进行了初步探讨.研究认为,母材和焊缝中成分偏析及(γ+γ')低熔共晶的存在,是产生热裂纹的重要原因.     

BS960E高强钢激光-电弧复合焊接头氢脆行为研究

氢脆具有很强的微观组织敏感性,威胁着各类高强结构材料的安全服役.采用激光-电弧复合焊工艺对BS960E型高强钢进行焊接,并对接头在原位电化学充氢的条件下进行慢应变速率(10-5s-1)拉伸试验,结合微观组织和断裂特征进行分析并对接头的氢脆行为进行研究.结果 表明,焊接热循环所形成的富马氏体中的细晶区可以使接头表现出一定的氢脆敏感性,马氏体较大的氢扩散系数和较低的氢溶解度以及氢在晶界上的快速扩散是引起接头对氢脆敏感的主要原因,通过控制焊接工艺参数可抑制焊接热循环所引起的马氏体转变量,能够降低BS960E型高强钢激光-电弧复合焊接头的氢脆敏感性.     

高强铝合金的激光焊接头组织及力学性能

采用CO2激光器对高强铝合金2519-T87进行焊接,研究了其激光焊接头组织和力学性能特征,并与熔化极气体保护焊(MIG)焊接头的组织和力学性能进行了对比。实验结果表明,激光焊焊缝组织细小,晶界共晶相呈短棒状均匀分布,时效后焊缝中有大量细小θ′相均匀析出,且熔合线附近没有形成等轴晶区,而熔化极气体保护焊焊缝组织晶粒粗大,晶界共晶相呈长条网络状分布,时效后焊缝中的θ′相尺寸大,数量少,且分布不均匀,熔合线附近还存在一个较宽的等轴晶区。焊后时效激光焊接头抗拉强度可达到母材的74%,并且随着焊接速度的增加,接头抗拉强度随之增加,而熔化极气体保护焊焊接头抗拉强度仅仅只有母材的61%,且激光焊接头的热影响区(HAZ)中没有明显的软化区。     

激光深熔焊接车身安全件的热循环研究

在热电偶标定测试的基础上，通过实验获得了焊缝热影响区的实际热循环曲线。将高温等离子体简化为点热源，薄板焊接时的热源简化为线状热源后，采用叠加原理建立激光焊接高强度镀锌钢热循环的数学模型。对模型进行了解析计算，获得了热影响区的理论热循环曲线。对比研究后认为，热循环数学模型能反应激光深熔焊接的实际热循环过程。焊缝显微组织中存在少量的马氏体的事实表明，激光焊接高强度镀锌钢的热循环特点是加热冷却速度快。     

铝合金2007的激光焊接

研究了采用高功率Nd:YAG连续激光器焊接铝合金2007的方法和工艺参数。通过观察焊缝截面,发现存在气孔和热裂纹。工艺实验表明,采用填充焊丝AlSi12激光焊接可有效抑制热裂纹的产生。     

激光复合焊接7020铝合金的疲劳性能及损伤行为

通过激光-熔化极稀有气体保护电弧(MIG)复合焊得到了7020铝合金焊接接头,基于电子背散射衍射技术和高精度同步辐射X射线成像等,研究了该接头微观组织、力学性能、疲劳行为及断裂机制。结果表明,在焊接热循环作用下,冷却后复合焊接头各区域的晶粒形态、尺寸及组织成分发生了明显变化。接头静载抗拉强度和屈服强度分别为265.34 MPa和218.85 MPa,接头强度系数为0.74。在50%存活率下,当疲劳寿命为2×10~6循环周次时,复合焊接头的疲劳强度为96.13 MPa,约为母材的63.14%,焊接过程降低了材料的疲劳性能。疲劳裂纹萌生于复合焊接头熔合区表面深约103μm的缺口处,呈典型I型四分之一椭圆裂纹扩展形貌。在稳定扩展阶段,气孔对疲劳裂纹扩展速率的影响较小。     

激光焊接Zr45Cu48A17块体非晶合金

为了研究激光技术焊接块体非晶合金的可行性,采用激光焊接块体非晶合金Zr45Cu48Al7。当焊接速度为8m/min、激光输出功率为1.2kW时,焊缝和热影响区均保持了非晶特性,且没有发现裂纹等的缺陷;试样的热循环温度曲线分析表明,焊缝和热影响区急速从熔点冷却到430℃以下是该试样保持非晶的原因。结果表明,采用激光焊接技术可以成功连接块体非晶合金。     

6061-T6铝合金高速高功率CO_2激光填丝焊接性的研究

为实现6061-T6铝合金薄板的高速高功率CO2激光填丝焊接,选用了ER4043,ER5356两种焊丝进行了焊接性试验。利用鱼骨状试样对两种焊丝的激光焊接铝合金6061-T6的热裂纹敏感性进行了分析;利用金相显微镜、扫描电镜、显微硬度计以及万能材料试验机分析了焊接接头的组织与性能。研究结果表明,与填充ER5356焊丝相比,填充ER4043焊丝的焊接接头热裂纹敏感性较低,焊接速度可达6 m/min。焊缝主要是柱状晶、等轴晶及少量树枝晶,显微硬度在60~80 HV,拉伸强度可达240~262 MPa,弯曲性能良好。     

激光焊接Zr45Cu48A17块体非晶合金

为了研究激光技术焊接块体非晶合金的可行性,采用激光焊接块体非晶合金Zr45Cu48A17.当焊接速度为8m/min、激光输出功率为1.2kW时,焊缝和热影响区均保持了非晶特性,且没有发现裂纹等的缺陷;试样的热循环温度曲线分析表明,焊缝和热影响区急速从熔点冷却到430%以下是该试样保持非晶的原因.结果表明,采用激光焊接技术可以成功连接块体非晶合金.     

YAG激光焊接脉冲波形的改造与焊接热裂纹的消除

论述了激光焊接铝合金材料时,通过改善激光脉冲波形来消除焊接热裂纹的实验研究.激光焊接过程中,被焊接的金属熔化后的凝固过程中,由于合金成分不同的物理特性所引起的热应力,在凝固时形成焊缝热裂纹,影响密封效果.通过改善激光脉冲前、后沿波形,在足够的脉冲激光功率密度下,激光脉冲波形的改善,有利于消除被焊接金属熔凝过程中的热应力,从而消除热裂纹的发生,对要求密封焊接的壳体零件,使用这样的激光器进行焊接,能得到较好的效果.不同的合金成分,工艺参数要做适当的调整.(PE18)     

TO型激光器多芯片共晶贴片工艺

以低熔点合金焊接原理为基础,介绍了全自动共晶贴片机设备,对共晶焊接热台气氛保护进行了流体仿真研究,进行了多芯片共晶焊接试验,并测量了焊接产品相关精度.通过对共晶焊接后焊接效果质检以及精度测量结果分析,工艺试验达到预期的效果,满足了目前产品市场化指标.研究结论对于提高5G芯片本身的质量和可靠性提供了有力保障,对推动半导体...     

几种高强铝合金的激光填粉焊接

采用2500W Nd:YAG激光加工系统,利用填充粉末激光焊接技术进行了几种高强铝合金的焊接;送粉头采取的是一种新型同轴三层结构形式。结果表明,采用He:Ar=4:1左右的混合气作为焊接时的保护气比单纯使用He气和Ar气保护效果好,而试板背面保护气采用He气或Ar气均可。高速摄像显示,采用填充粉末的激光焊接过程比没有填充粉末的稳定,熔池金属表面的波动性小;在优选的焊接工艺规范下,含有AlSi12合金粉末的焊缝没有发现热裂纹。焊接接头的拉伸强度实验显示,采用填充粉末、激光焊接优化工艺参数获得的2219、2024、LF3、6061等铝合金试件断裂都发生在母材一侧;即使焊接性差的7075铝合金,其焊缝正反表面平滑连续、成型良好,无明显外观缺陷。焊缝强度较未填粉时有大幅度提高,达到了母材的78%。     

热疲劳载荷作用下不同成分BGA焊点可靠性

针对微电子组装中常见的BGA封装形式,对比采用3种不同成分的BGA焊球和焊膏组合(锡铅共晶焊球和锡铅共晶焊膏Sn63Pb37、Sn3Ag0.5Cu焊球和锡铅共晶焊膏以及Sn3Ag0.5Cu焊球和Sn3Ag0.5Cu焊膏)焊接得到的BGA焊接界面。经过不同周期的热疲劳试验后,在金相显微镜和电子背散射衍射下观察,发现Sn3Ag0.5Cu焊球和锡铅共晶焊膏混装形成的BGA焊点中黑色的富锡相均匀弥散分布在焊球内,在热循环载荷作用下极难形成再结晶,抗热疲劳性能最好。     

CO_2激光深熔焊热循环及其对接头组织性能的影响

本文建立了以热电偶为温度传感器的激光焊接热循环检测系统,利用２ｍｍ低碳钢板和１．６ｍｍ超细晶粒钢研究了 ＣＯ_２激光深熔焊的热循环特点。结果发现,激光焊的最大加热速度可达 ９００００℃／Ｓ．最小ｔ_（８／５）为 ０．１３ｓ。同时研究了激光焊接超细晶粒钢时热循环对热影响区尺寸和接头组织性能的影响。     

高强铝合金壁板结构T型接头辅助热源变形控制数值分析

针对大型飞机高强铝合金壁板激光焊接T型接头结构的角变形缺陷,提出了一种在蒙皮背部添加辅助热源的方法,有效地控制了角变形的产生。并基于有限元软件ABAQUS,开发了一种适用于这种焊接方法的焊接模型,同时考虑材料非线性、几何非线性和移动热源的热-弹-塑性有限元计算方法来模拟焊接过程中的热-力学耦合行为,分析焊接过程中的温度场、残余应力和焊接变形。同时,采用实验方法测量了加入辅助热源前后焊接接头的变形。结果表明,数值计算所得到的挠曲变形、角变形与实验测量结果十分吻合,验证了所开发的有限元计算方法的有效性。     

热疲劳载荷作用下不同成分BGA互连焊点可靠性研究

本文针对微电子组装中常见的BGA 封装形式,对比采用三种不同成分的BGA焊球和焊膏组合（锡铅共晶焊球和锡铅共晶焊膏、Sn3Ag0.5Cu 焊球和锡铅共晶焊膏、以及Sn3Ag0.5Cu焊球和Sn3Ag0.5Cu焊膏）焊接得到的BGA 互连点,经过不同周期的热疲劳试验后,在金相显微镜和电子背散射衍射下观察,发现Sn3Ag0.5Cu焊球和锡铅共晶焊膏混装形成的BGA焊点中黑色的富锡相均匀弥散分布在焊球内,在热循环载荷作用下极难形成再结晶,抗热疲劳性能最好。