万瓦级光纤激光-MAG复合焊接焊缝成形

利用平板堆焊的方法,较为系统地研究了激光功率、离焦量、热源顺序、热源间距、热源排列方式、焊接速度及焊接电流对万瓦级光纤激光-MAG电弧复合焊接焊缝成形的影响。结果表明,在较小的电流条件下,激光功率越高,离焦量对焊缝成形的影响越显著。其中激光功率为10 kW时,离焦量对焊缝成形的影响较小;当激光功率增加到20 kW后,采用负离焦时更有助于获得良好的焊缝表面成形。热源顺序及热源间距对焊缝成形的影响同样显著。在负离焦条件下,采用电弧在前的热源顺序及较大的热源间距时,获得的焊缝成形更好;而采用激光在前及较小的热源间距时,产生的飞溅较多,同时焊缝均匀性差。但是通过大幅增加焊接电流,同样能够获得相对良好的焊缝表面成形。采用负离焦及电弧在前的热源顺序时,更有助于增加焊缝熔深。     

激光焊缝成形控制及其影响因素

研究了连续YAG激光热导焊过程中易于调节的各参数：激光功率、焊接速度、离焦量等对焊缝的熔宽、熔深及深宽比的影响。通过实时的图像采集，观察到熔池表面存在的团状金属蒸气，其对激光能量的输人造成较大影响，通过侧吹气体可以将其去除，提高激光有效功率。通过有重复的二因子试验，得出激光能量和焊接速度之间存在着一定的交互作用。     

钛合金T形结构激光-电弧复合焊接成形工艺

采用低功率激光诱导电弧复合热源对TC4钛合金进行T形结构件穿透焊接工艺试验。分析激光与电弧复合热源间距(D_(la))、冷填丝条件、热输入对T形件焊缝成形的影响规律,测试分析T形结构穿透焊接接头横截面形貌、微观组织、力学性能及断口形貌。结果表明,激光-电弧复合焊接方法可以实现钛合金T形结构正面及背面焊缝成形的精确控制。当D_(la)=2时使激光与电弧获得最佳的耦合效果,增强了复合热源的穿透能力,改善了焊缝背面成形;冷填丝的加入能够有效改善焊缝正面的咬边及烧穿问题;激光与电弧热输入的协调是实现焊缝正面熔宽控制的主要因素之一。     

超高强度钢板激光拼焊热成形零件关键技术研发

目前在热成形领域中,大多数成形工艺均为单板成形,为了达到提高零件局部强度的目的,通常采用先将两个或多个零件分别单独成形,之后再通过固点焊接将其固定贴合在一起。但是,零件成形后再焊接,由于镀层等表面杂质的影响,容易出现虚焊,焊接强度不达标等质量问题。另外,多个零件单独成形后再焊接,相当于需要多道工序去完成一个成品零件,所需时间较长、工序繁琐,工装投入数量多、成本更高。     

CMT工艺及其热输入对Al-Cu合金焊缝成形和气孔的影响

采用四种冷金属过渡焊接工艺(CMT)分别在不同热输入水平下,使用ER2319焊丝进行AA2219-T851高强铝合金的平板堆焊成形,全面分析其焊缝成形和气孔分布特征。结果表明,常规CMT焊缝具有明显指状熔深特征,气孔缺陷严重并呈全焊缝分布状态;CMT-P焊缝母材熔化面积明显增加,气孔数量显著减少且在适当控制热输入时有助于消除气孔;CMT-ADV焊缝也具有指状熔深特征但熔深显著减小;CMT-PADV焊缝具有显著球形熔滴成形特征且熔深最小,两工艺低热输入和对焊丝表面氧化膜的清理作用有助于消除气孔。     

超高强度钢热成形冷却过程数值模拟

针对热成形模具的冷却系统中冷却管道布置情况,建立了超高强度钢板热成形有限元模型,并利用ABAQUS进行热冲压模拟仿真,着重对成形速度与保压时间对冷却效果进行了研究。模拟分析表明:成形速度越快,板料变形抗力与最大温差越小;管道对板料的冷却并不是保压时间越长而效果越好。该研究结果为同类钢板热成形时工艺参数的选择提供了参考。     

GH145激光微焊接工艺及焊缝成形

采用微型脉冲激光实现了0.3mm厚GH145镍基高温合金的对接焊,主要研究脉冲频率、脉冲宽度、脉冲功率、脉冲能量等工艺参数对焊缝成形的影响规律,并分析工艺参数对焊接接头表面及横截面形貌的影响,以接头的力学性能为目标对工艺参数进行了优化。结果表明:当脉冲功率百分比为17%、脉冲宽度4 ms、脉冲频率2 Hz时,GH145激光焊接接头的焊缝成形最好并获得最大抗拉强度,为926 MPa。     

Nd:YAG激光+CMT电弧复合热源横焊工艺参数对焊缝成形的影响

以304不锈钢为对象,借助焊缝成形参数来评价YAG激光+CMT电弧复合热源横焊焊缝的成形特征,研究了Nd:YAG激光+CMT复合热源横焊过程中焊接工艺参数对焊缝成形的影响.结果表明,在CMT电弧焊接中加入激光可以改善横焊焊缝成形;在激光能量和焊接电流一定时,光丝间距存在一个最佳匹配,使得Nd:YAG激光+CMT复合热源横焊焊缝成形良好;与其它复合热源焊接相对比激光功率对熔深影响较大,对横焊焊缝成形的影响程度与焊接电流有关;焊接速度对横焊焊缝成形影响显著;离焦量对横焊焊缝成形影响较小;电弧功率对横焊焊缝的偏离度影响显著.     

焊接工艺对6005A铝合金激光-MIG复合焊焊缝成形的影响

采用CO2激光-MIG复合焊焊接2.5 mm厚的6005A铝合金板,基于正交试验方法研究了焊接工艺参数对焊缝成形的影响.试验结果表明,对复合焊焊缝熔透状态影响显著性从大到小的工艺参数依次为:焊接速度、MlG电流、MIG电压和激光功率,其中前两者影响最为突出.在熔透状态不发生显著变化时,对复合焊焊缝表面成形影响显著性从大到小的工艺参数依次为:MIG电压、焊接速度、激光功率和MIG电流.根据正交试验结果优化了激光-电弧复合焊接6005A的工艺参数,建立了工艺参数选择原则,根据此原则选择合适的参数获得了最佳的焊缝成形.     

5A02铝合金CO_2激光焊接工艺与焊缝成形

对5A02铝合金的CO2激光焊接工艺进行试验研究,确定合理的激光焊接工艺参数(焊前准备处理、气体保护、离焦量、焊接热输入等)。针对铝合金对CO2激光吸收率极低,进行了表面预置硅粉焊接,提高了吸收率。2mm厚5A02铝合金板材CO2激光深熔焊的临界功率为1.25kW,熔合区横截面形状为酒杯状。通过试验确定了烛缝成形最理想的激光焊接工艺参数。     

超高强度钢热成形过程中的接触热阻

接触热阻作为超高强度钢热成形过程中重要的参数之一,其取值直接影响相关数值模拟结果的准确度。该文在参阅大量文献的基础上,对接触热阻的传热机理进行综合评述;分析了热成形过程中压力、温度等因素对接触热阻的影响;介绍了国内外研究的若干理论模型。对已报道的科研工作进行了总结,提出了今后的研究方向。     

活性硫对高功率激光焊接焊缝成形的影响

文中试验研究了在万瓦级高功率光纤激光焊接厚板过程中添加表面活性硫粉对焊缝成形的影响及对焊缝微观组织的影响. 结果表明,表面活性硫粉的添加增加了熔池的浸润性和流动性从而形成了更长的焊接熔池. 负离焦焊接时,活性硫粉能增加焊缝熔深,且不受焊接速度的影响;而正离焦焊接时活性硫粉能增加焊缝熔宽. 高功率激光焊接过程能细化焊缝金相组织,且促使焊缝中铁素体比重增加;硫粉的添加则进一步促进了焊缝金相组织的细化及铁素体比重的增加.     

激光-MIG复合焊中激光与电弧前后位置对焊缝成形的影响

为了便于激光束焊接高反射率的铝合金,研究了激光-MIG复合焊方法中激光与电弧前后位置对焊缝成形的影响。激光入射角度在电弧和激光束前后相对位置不同情况下,分别对应不同的焊缝成形机制会对焊缝的表面和内部成形产生比较大的影响,激光束在前电弧在后,焊缝上表面成形均匀饱满;而电弧在前激光束在后,焊缝表面会出现倾斜沟槽。通过对焊缝不同位置进行EDX和微观硬度分析可以明显发现两种情况下Mg元素含量从焊缝上表面到底部依次增加,但硬度分布略有差别:激光在前电弧在后焊缝上部的硬度小于底部,而电弧在前激光在后焊缝上部的硬度大于焊缝的底部。对铝合金施焊之后的焊缝表面及其两侧会有一层黑色物质,通过EDX分析可以确定为铝、镁的氧化物。     

超薄不锈钢片微激光焊接的焊缝成形

采用微型脉冲激光实现了0.2 mm厚321不锈钢片的对接焊,研究了脉冲频率、脉冲宽度和脉冲功率等工艺参数对焊缝成形的影响规律.结果表明,0.2 mm厚321不锈钢片的微激光对接焊容易在焊缝处产生烧穿,在收弧处形成较深的弧坑.在其它工艺参数固定不变时,减小脉冲频率和脉冲宽度均可以减少或避免焊缝的烧穿,改善焊缝成形;减小脉冲功率有利于避免焊缝收弧处较深弧坑的形成,但脉冲功率过小会导致未焊合.当脉冲功率分数为12%时,脉冲频率在较宽的范围内变化都能获得成形良好、无缺陷的焊接接头.焊缝组织由中心部位的等轴晶和边缘细小的柱状晶组成,在焊缝和母材的交界处几乎不存在焊接热影响区.     

铝合金激光-MIG电弧复合焊接工艺北大核心

以5A06铝合金为研究对象,通过焊缝成形、焊接过程熔滴过渡稳定性、焊缝组织、接头性能等方面重点考察激光-短路MIG电弧复合、激光-CMT电弧复合、激光-脉冲MIG电弧复合焊接工艺特性。结果表明,采用激光-短路MIG电弧复合焊接方法获得的焊缝成形较差,不符合要求;采用激光-CMT电弧复合及激光-脉冲MIG电弧复合焊接方法容易获得连续、稳定的焊缝成形,焊接过程稳定,焊接接头的焊缝中部、熔合区及热影响区微观组织、焊接试件拉伸力学性能基本相同,抗拉强度、屈服强度和断后伸长率分别达到母材的90%及50%以上。     

铝合金万瓦级激光-MIG 电弧复合焊缝成形

针对5A06铝合金进行了万瓦级激光-MIG电弧复合焊接工艺试验,分析了激光功率、离焦量、焊接速度、光丝间距对焊缝成形的影响。结果表明,万瓦级激光-电弧复合焊的焊接窗口窄、焊接过程不稳定,焊缝易出现驼峰、凹陷、咬边等缺陷。激光功率、离焦量和焊接速度对焊缝熔深影响较大,激光功率由10 kW增加至30 kW,焊缝熔深增加18 mm,达到29 mm。光丝间距对焊缝熔深熔宽影响较小。通过调节工艺参数,可明显改善铝合金万瓦级激光-MIG电弧复合焊的焊缝成形,适当的工艺参数下,可在达到最大熔深的同时获得具有稳定表面成形的焊缝。     

焊接工艺参数对超窄间隙焊接热裂纹的影响

超窄间隙焊接中热裂纹是一种很容易出现的缺陷,采用焊剂带约束电弧超窄间隙焊接试验,通过改变焊接工艺参数和间隙宽度,研究其对热裂纹的影响.结果表明,焊缝成形系数与热输入和焊缝成形系数与间隙宽度的匹配关系是决定热裂纹的主要因素.在较小的焊缝成形系数和较大的热输入量下热裂纹倾向较大,并且随着间隙宽度的减小,焊缝中热裂纹倾向明显增加.当焊缝成形系数增大到临界值时焊缝中不产生热裂纹,且临界值随热输入量的增大而逐渐增大,随间隙宽度的增大而逐渐减小.     

激光清洗对30Cr3超高强度钢表面及焊接质量的影响

为了研究激光清洗预处理对30Cr3超高强度钢焊接质量的影响,通过扫描电镜分别对清洗前后的表面形貌、元素组成及基体组织进行对比观察。结果表明,合适的激光清洗工艺可有效去除30Cr3超高强度钢待焊表面氧化层,使表面更加光滑平整,且不损伤基体材料。将激光清洗后的试验件进行电子束焊接,焊后观察其焊缝表面成形良好,无咬边、凹陷等缺陷,焊缝内部质量及力学性能均能达到要求。将焊接接头制成金相试片观察其显微组织形貌,激光清洗预处理后的焊接接头在低倍扫描电镜下焊缝成形饱满,没有出现裂纹、咬边等缺陷;通过高倍扫描电镜观察焊缝中心区域晶粒细小均匀。因此,30Cr3超高强度钢焊前采用激光清洗进行预处理可以有效清除待焊表面污染层,且焊接质量满足要求。     

超高强度钢激光焊接工艺与接头力学性能

采用Yb:YAG激光焊接系统对热成形超高强度钢搭接和对接两种接头形式下的焊接工艺和接头力学性能进行了研究,并采用激光共焦显微镜观察接头各部分的微观组织.试验结果表明,在激光功率和离焦量保持不变的条件下,焊接速度对两种接头形式下的接头力学性能影响显著.搭接接头抗剪力随焊接速度的增加而减小,且试样均断裂于焊缝搭接面处;对接...     

400MPa球墨铸铁光纤激光-MIG电弧复合焊接头的断裂特征

采用填充308L不锈钢焊丝光纤激光-MIG电弧复合焊方法,焊接厚度为5mm的风电关键部件用400 MPa级球墨铸铁,获得了表面成形良好且熔透的焊缝,研究了MIG电弧热输入对接头拉伸性能和断裂特征的影响.结果表明,电弧热输入较小时,接头的拉伸性能差,断裂沿熔合线发生,断口为脆性断口;电弧热输入较大时,接头的拉伸性能较好,断裂自半熔化区顶部沿母材发生,断口顶部为脆性断口,底部为韧性断口.接头断裂特征的差异是由接头中焊缝和半熔化区底部莱氏体的量的不同导致的.基于以上研究,获得了抗拉强度为346.4 MPa、断后伸长率为5.4％,断裂发生在母材上的优质接头.