不锈钢激光熔凝工艺研究

采用激光熔凝技术对1Cr18Ni9Ti不锈钢表面进行单道扫描,研究不同激光工艺参数下熔凝层微观组织和显微硬度的变化.结果表明:激光熔凝区品粒细小,熔凝层显微硬度较基体硬度有所提高,最高硬度可达288HV.可以推断采用激光熔凝技术,能够提高不锈钢的硬度,改善其耐磨性能.     

1060Al高频微振激光焊接接头气孔及组织

采用激光和高频微振相耦合的方法焊接5 mm厚的1060Al,研究振动对焊缝成形、气孔尺寸、数量和分布、显微组织及显微硬度的影响规律,并研究了熔池的流动状态对气孔位置分布的影响. 结果表明,当其它激光工艺参数一定,振动频率为1 173 Hz时,组织晶粒细化最为明显,焊缝宏观成形较好,焊接接头可获得最佳表面外观,焊缝中心平均显微硬度从无振动条件下的27.2 HV增加到有振动条件下的29.4 HV,提高8.1%. 振动频率为923 Hz时,气孔能够有效地得到抑制. 振动影响熔池的流动与激光匙孔的稳定性,与焊缝气孔形成具有一定的相关性,表现在气孔逐渐向焊缝表面逸出.     

高频微振辅助工艺对激光焊接接头组织性能的影响

基于自主搭建的高频微振平台,进行316L不锈钢振动辅助激光焊接试验,探究高频微振激光焊接工艺对接头组织性能的影响. 结果表明,施加振动后,焊缝表面无飞溅,成形良好. 截面未出现塌陷、堆高,背部熔宽均匀. 振动的施加,能够明显细化焊缝区的晶粒,在共振频率1 467.5 Hz的高频微振激光焊条件下,晶粒尺寸最小. 点状颗粒物分布在奥氏体晶粒间,趋于弥散,新相及大颗粒物减少. 随着振动频率增加,焊缝区显微硬度值跟着增加,在较高共振频率显微硬度值增加显著,在共振频率1 467.5 Hz、加速度160 m/s2条件下,焊缝区平均硬度206 HV,与无振动相比,硬度值增加5.6%.     

激光焊接异种钢组织及显微硬度分析

采用激光摆动焊接方法焊接异种钢,利用JMATPro软件计算了母材3Cr13,VG10的平衡相图,通过XRD,SEM,EPMA等技术分别对焊缝、熔合区、热影响区的相组成和显微组织进行了分析,测定了焊接接头的显微硬度分布. 试验结果表明,焊缝主要为α相和碳化物M₇C₃;从熔合线到焊缝中心,组织由平面晶逐渐变为胞状晶、胞状树枝晶、树枝状晶、柱状晶、等轴晶. 焊缝组织存在显微偏析,其中C,Cr元素在晶界富集,Fe元素在晶内富集,同时在晶界处有条棒状的M₇C₃析出. 熔合线附近的母材处有C迁移现象,其中3Cr13侧母材处有类针状马氏体组织产生,VG10侧熔合区存在非对流混合区,在该位置有块状、岛状组织嵌入母材,且在该组织上有片层状的碳化物生成. 熔合线两侧的母材硬度值最大,焊缝区硬度变化较小,热影响区硬度随着远离焊缝中心距离的增加而逐渐减少.     

预置焊粉激光焊接铝合金组织观察

采用CO2激光器对铝合金进行了预置焊粉焊接.在焊粉中添加一定量的镍包铝,提高了焊缝的熔化温度,得到了良好的接头组织;用扫描电镜对其焊缝组织进行了观察,为典型的柱状共晶铸造组织;对焊缝的显微硬度分布进行了测试,从焊缝处的HV0.150～160到基体的HV0.1 70～80,硬度连续分布.     

TC2钛合金Nd:YAG激光焊接工艺及微观组织

为修复飞机TC2钛合金结构裂纹,应用YAG激光器进行了TC2钛合金的焊接实验。利用扫描电镜(SEM)和电子显微硬度仪分析了工艺参数对焊缝形貌和焊缝截面显微硬度的影响。结果表明:随着电流的升高,焊缝的熔宽逐渐增加,焊缝截面形貌由钉型向X型转变;随着焊接速度的增大,焊缝的熔宽呈减小趋势。采用电流150A、脉宽10ms、频率4Hz、焊接速度2.0mm/s的工艺参数可获得宏观质量良好的焊缝。焊缝熔合区可能为针状马氏体α′交织成的网篮组织;热影响区为75μm左右的环形带,其组织可能是由等轴的α相和针状马氏体组成,靠近熔合线部分较之远离熔合线的区域针状马氏体数量更多且更加密集,靠近熔合线区域有逐渐减弱的再结晶,再结晶尺寸明显大于基材;焊缝截面的显微硬度呈明显的阶梯状分布,基材的硬度在310～350HV0.5之间,熔合区的硬度在500～600HV0.5之间,熔合区硬度相对于基材提高了60%左右。     

TC2钛合金Nd:YAG激光焊接工艺及微观组织

为修复飞机TC2钛合金结构裂纹,应用YAG激光器进行了TC2钛合金的焊接实验。利用扫描电镜（SEM）和电子显微硬度仪分析了工艺参数对焊缝形貌和焊缝截面显微硬度的影响。结果表明：随着电流的升高,焊缝的熔宽逐渐增加,焊缝截面形貌由钉型向X型转变;随着焊接速度的增大,焊缝的熔宽呈减小趋势。采用电流150 A、脉宽10 ms、频率4 Hz、焊接速度2.0 mm/s的工艺参数可获得宏观质量良好的焊缝。焊缝熔合区可能为针状马氏体α′交织成的网篮组织;热影响区为75 μm左右的环形带,其组织可能是由等轴的α相和针状马氏体组成,靠近熔合线部分较之远离熔合线的区域针状马氏体数量更多且更加密集,靠近熔合线区域有逐渐减弱的再结晶,再结晶尺寸明显大于基材;焊缝截面的显微硬度呈明显的阶梯状分布,基材的硬度在310~350 HV_0.5之间,熔合区的硬度在500~600 HV_0.5之间,熔合区硬度相对于基材提高了60% 左右。     

A286不锈钢薄板激光焊接工艺性研究

采用激光焊对0.635 mm厚的A286不锈钢薄板进行填丝焊接,分析测试了焊接接头的微观组织、显微硬度、力学性能以及断口形貌.结果 表明,焊缝区组织为柱状晶奥氏体基体上分布着少量枝晶间的8铁素体,热影响区发生了回复和再结晶,晶粒有一定程度的长大;母材和焊缝之间没有平直明显的熔合线;热影响区和焊缝区的平均显微硬度高于母材...     

铁素体不锈钢/奥氏体不锈钢焊接接头的组织和性能

对443铁素体不锈钢与304奥氏体不锈钢焊接接头的显微组织以及其对显微硬度和冲击韧性的影响进行了研究。结果表明:焊缝显微组织由δ铁素体+奥氏体两相组成,焊缝不同区域δ铁素体形貌和含量存在明显差异;焊缝显微硬度随δ铁素体形貌和含量变化而变化,针状δ铁素体使焊缝显微硬度提高;443铁素体不锈钢母材及热影响区的冲击韧性较差,且随温度的降低,其冲击吸收功显著降低,室温时为韧性断裂,-20℃时发生脆性断裂。     

42CrMo激光焊焊缝组织

42CrMo合金钢C含量高、合金元素含量多、淬硬倾向大,焊接性能差。激光焊接具有功率密度高、焊接变形小等优点,适合焊接传统工艺难焊的同种或异种金属。通过额定功率为3kW的Nd∶YAG固体激光器焊接42CrMo,采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X衍射、硬度仪分析了焊缝区域组织、成分和硬度变化。研究结果表明:焊缝区域组织为马氏体,热影响完全淬火区的组织为马氏体+贝氏体组织,热影响不完全淬火区的组织为贝氏体。从焊缝正面到焊缝背面的硬度分布表明:由于焊缝正面有保护气体的作用提高了焊缝正面熔池的冷却速度,使焊缝背面的硬度低于焊缝正面的硬度。     

CCS-B船用钢板的不同激光焊接工艺分析

激光焊、激光填丝焊以及激光复合焊技术日趋成熟,并被一些著名船厂应用到生产上.我国造船业的激光应用研究正处于起步阶段.CCS-B是我国相当普遍的一种船用低碳钢,通常采用传统工艺进行焊接.采用以上的激光焊接工艺对CCS-B进行堆焊和对接焊,对它们宏观焊缝的差异进行分析,对相应焊缝金属的微观组织进行观察和分析.焊接金属的合金成分会影响其微观组织的形成,采用ICP-AES法对不同激光焊接工艺下的焊缝金属成分进行了检测分析.同时对接头截面的硬度进行了测试.     

65Mn弹簧钢的激光焊接组织及性能

采用5kWCO2激光器对65Mn弹簧钢进行焊接处理.利用光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRI))、扫描电镜(SEM)、显微硬度仪、电子万能试验机及残余应力测定仪对激光焊接接头的显微组织、硬度、抗拉强度、拉伸断口和残余应力进行了研究.结果表明,65Mn弹簧钢经激光焊接后,焊缝中心区组织为等轴晶,近中心区为枝状晶和胞状晶的混合组织,边缘区为少量的胞状晶;在热影响区(HAZ)中,过热区主要是由粗大的针状马氏体组成,相变重合区主要是由较细小的针状马氏体组成,在部分相变区主要由铁索体+珠光体组成.焊接接头主要由α-Fe,Fe3C和FeSi等相组成.焊缝区和HAZ的硬度最高值分别为720HV和770 HV,从HAZ到基材硬度明显下降;焊接接头的抗拉强度平均值为475MPa,焊缝中心区的残余应力平均值为105MPa,热影响区的应力平均值为-60 MPa.     

热输入对6A02铝合金光纤激光焊缝成形的影响

采用大功率密度的光纤激光对1.0 mm厚的6A02铝合金进行了激光焊接,着重研究了焊接热输入对焊缝宏观形貌、组织和性能的影响. 结果表明,采用高速焊接且热输入控制在8～22 J/mm范围内可以获得稳定全熔透焊缝. 典型的光纤激光焊缝横截面常呈近X形,此种形貌的焊接温度场不均匀性较小,有利于减少焊接失稳和变形. 从熔合线至焊缝中心,显微组织逐渐从柱状晶组织向混合组织(柱状晶+等轴晶)转变. 随焊接热输入的降低,焊缝区的显微组织相对细化,接头熔合线附近的软化现象逐渐减弱,焊缝区显微硬度和接头抗拉强度均略有增加.     

数字激光视觉在激光焊和复合焊接中的应用

为了获得更高焊接速度下的焊接高质量,激光焊接或激光电弧复合焊接通常需要自动化的控制系统。智能的数字激光视觉技术能保证激光或激光电弧复合热源准确地对中焊缝,在焊接时根据所测量的间隙和错边等数据实时地调整焊接过程参数,并在线检测焊后焊缝成形和探测表面缺陷。DIGILAS/MDL智能激光焊接模块在激光拼焊中的应用和数字激光视觉在结构型材、船板、管件及直缝焊管等的激光电弧复合焊系统中的应用,说明激光视觉已成为激光焊接和激光电弧复合焊接系统中提高焊接质量和一致性、增加有效焊接时间和降低总体焊接生产成本的关键组件。     

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对H300LA和H420LA热轧原料钢激光焊接组织性能进行探讨。采用激光焊机对热轧原料钢进行了焊接试验,采用扫描电子显微镜观察焊缝组织,使用维氏硬度计进行焊缝力学性能测试,利用杯突试验进行焊缝的深冲压性能测试。结果表明:焊接接头组织均为柱状晶粒,遵循凝固理论。H300LA焊缝组织以针状铁素体和低碳马氏体为主,热影响区以条块状铁素体和珠光体为主;H420LA焊缝组织以层片状珠光体和低碳马氏体为主,热影响区以铁素体、珠光体和低碳马氏体为主。在垂直于激光焊接焊缝方向呈现3个区域:焊缝区、热影响区和基体;在平行于激光焊接焊缝方向上,焊缝中心区域硬度值无明显变化。焊缝均具有良好的深冲压性,未出现裂纹延焊缝扩展的现象。     

非等厚不锈钢电阻点焊工艺

研究了非等厚不锈钢电阻点焊工艺,分析点焊接头质量、显微组织特征以及显微硬度分布规律。结果表明,采用硬规范形成的焊点外观质量合格、撕裂性能良好。显微组织分析表明,点焊熔核被晶粒细小的塑形环包围,熔核组织主要由发达的柱状晶和胞状晶组成。显微硬度测定表明,熔核区域的维氏硬度值基本一致,但与两侧母材存在一定的差异。     

DH590钢板激光束焊的焊接特性研究

对厚1.5mm规格DH590钢板进行激光束焊焊接试验,研究该钢板的激光束焊焊接特性以及焊接接头性能。结果表明,1.5 mm规格的DH590+Z钢板单板的最大焊接速度为6.8 m/min,搭接板最大焊接速度为3.2m/min;连续搭接试验的平均最大抗剪力为41.6 k N,断续搭接试验的平均最大抗剪力为18.9 k N,焊接接头的平均最大抗拉力为12.5 k N;焊接接头焊缝区的显微硬度分布均匀,热影响区不存在明显的软化点;对焊接接头进行X光探伤检测,未发现气孔和裂纹缺陷,焊缝质量良好。     

B170P1差厚高强钢激光焊接工艺与力学性能分析

选取1.0mm和1.5mm厚的B170P1高强度钢为研究对象,采用不同激光焊接工艺参数对其进行激光拼焊,焊后对焊接接头进行金相检验及显微硬度测试,分析了母材、焊缝及热影响区的微观组织特性;对焊后试样进行拉伸试验,研究了激光焊接工艺对力学性能的影响.结果表明,焊接功率的增加造成焊缝中粒状贝氏体数量增多,材料韧性变差;焊接速度大时焊缝中晶界铁素体以条状居多,焊接速度小时焊缝中主要是块状铁素体;激光热输入较小时,晶粒尺寸随热输入的增加增长迅速,调节热输入大小可抑制晶粒增长.     

高强钢激光搭接焊接接头组织及显微硬度

采用光纤激光器对汽车工业中常用的双相钢HC450/780DPD+Z和低合金高强钢HC420LA进行激光搭接焊试验,探索焊缝附近微观组织和显微硬度转变,并研究不同焊接速度对焊缝显微硬度的影响。结果表明,焊缝附近微观组织主要包括熔化区、热影响区和母材三部分。焊接速度一定时,从母材到焊缝,HC420LA的显微硬度变化趋势为先增加后保持不变,HC450/780DPD+Z的显微硬度变化趋势为先增加后减小再保持不变。而随着焊接速度的增加,HC420LA焊缝显微硬度先增加后保持不变,HC450/780DPD+Z焊缝显微硬度先增加后减小。