6082铝合金激光-MIG复合焊工艺组织及性能研究

以3 mm厚6082-T6铝合金为母材进行激光-MIG复合焊接,研究激光功率与送丝速度对焊缝成形、微观组织及力学性能的影响,并对不同功率下的焊接接头进行气孔缺陷分析。结果表明,在激光功率为1 900 W、送丝速度为4 m/min时,焊缝成形最好,接头显微硬度从母材到焊缝中心呈现先减小后增大的趋势,热影响区处存在软化现象,接头抗拉强度可达313 MPa,延伸率达6.18%。焊缝中心组织为细小等轴晶粒,熔合区为垂直于熔合线生长的柱状晶。另外,随着激光功率的不断增大,接头气孔数量、尺寸及气孔率均随之增大。     

铝合金的大功率扩散型CO_2激光粉末焊接技术Ⅱ——铝合金焊接接头的组织与性能

本试验研究就采用扩散型CO2 激光粉末焊接技术的铝合金焊接接头进行组织及性能的分析。拉伸实验的结果表明 :对于无间隙的对接焊接头 ,采用不填粉的激光焊接工艺时的抗拉强度明显低于采用填充粉末焊接工艺 ,而且断裂也是发生在焊缝部位。但是拉伸实验的过程中可以看到明显的屈服发生在母材 ,而不是焊缝。采用填粉的激光焊接工艺时则是在母材产生屈服和最终的断裂 ;对于有间隙的对接焊接头 ,采用填粉工艺时 ,其抗拉强度不低于母材的最大间隙达 0 5mm。另外 ,采用填粉工艺的对接焊接头 ,其冷弯角可达 180°、硬度和母材相当 ;其焊缝的金相组织 ,基底为Al+Si共晶与α-Al的均匀混合物 ,其上分布有结晶时先析出的纯Si;当焊接速度偏低时 ,会发生紧邻熔合线的焊缝部位的断裂。启裂区为准解理形貌 ,扩展区面积较大并且是以准解理为主的混合断口形貌 ,终断区为韧性断口形貌     

6061铝合金表面激光合金化Al-Fe-Mn-Zn-Si合金涂层的组织与性能研究

采用激光合金化工艺在6061铝合金表面制备Al-Fe-Mn-Zn-Si合金化层,以期望提高铝合金表面性能。用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、电子显微硬度计、HSR-2M磨损试验机等材料表征手段分析了合金化层的组织结构与性能,研究结果表明:合金化层的晶相组织由结合区附近的柱状晶向表面的等轴晶过渡,且晶粒大小较基体明显细化,含有金属间化合物AlFe4Si、Al9Si、Mn5Si2以及面心立方的α-Al;激光合金化使铝合金表面硬度由104HV左右提高到了390HV左右;磨损试验结果表明,合金化层提高了铝合金表面的耐磨性。     

离体皮肤组织激光焊接工艺及性能试验研究

为了提高离体皮肤组织激光焊接工艺的稳定性和可靠性,获得激光工艺参数的改变对组织切口性能和热损伤的影响规律,量化激光工艺参数与离体皮肤组织切口抗张强度和热损伤参数之间的关系,基于单因子试验,分析了激光功率、激光频率等焊接工艺参数对离体皮肤组织切口融合效果及组织表面形貌的影响规律,并确定了激光功率、激光频率参数范围。采用锯齿形扫描方式和添加牛血清蛋白作为助焊剂可有效促进离体皮肤组织融合效果。     

铝合金的大功率扩散型CO2激光粉末焊接技术Ⅱ—铝合金焊接接头的组织与性能

本试验研究就采用扩散型CO     

铝合金激光焊接焊丝熔化机制的实验研究

由于铝合金高的导热性和对CO2激光的高反射率,以及铝金属蒸汽低的电离能,铝合金的CO2激光焊接一方面要求很高的功率密度,另一方面通常须在富He气氛下才能顺利进行.与此同时,为了克服热裂纹等缺陷,铝合金的激光焊接一般需要使用填充材料. 本文研究利用二倍频YAG激光作为照明光源,采用高速摄像方法研究了铝合金CO2激光焊接时焊丝的熔化机制.系统的研究表明:根据焊丝的送进方式、焊丝相对于激光束的位置以及气氛的不同,焊丝的熔化机制主要有三种,即激光加热熔化,等离子体加热熔化和熔池加热熔化.在He气氛下,当焊丝由激光束前方送进时,焊丝主要通过激光加热熔化,焊丝的熔化过程是非连续的;当焊丝由激光束之后送进时,焊丝的熔化机制包括激光加热熔化和熔池加热熔化,焊丝熔化过程较从激光束前方送入时明显改善,有利于改善焊接过程的稳定性.在Ar气氛下,由于强烈的等离子体辐射,焊丝主要通过等离子体加热熔化.当焊丝由激光束前方送进时,焊接过程极不稳定,但是焊丝由激光束后方送进时,虽然等离子体的形态和大小在不断变化,但焊丝的熔化却非常连续稳定.在Ar气中渗入一定的He气后(富Ar气氛),等离子体得到了有效的控制,其形态和大小保持稳定,从而获得稳定的焊接过程.(OE21)     

预置填充稀土对铝合金激光焊接组织和性能的影响

激光焊接技术具有单位热输入量少、热变形小、焊缝深宽比大、焊接速度高、可焊接复杂结构件、易于实现远程焊接和自动化等明显优势,在汽车制造中得到广泛应用。本文分析了预置填充稀土粉末对1mm厚6061铝合金激光焊接组织和性能的影响。试验表明,直接焊接的焊缝平均显微硬度为44.5 HV,填充稀土粉末的焊缝平均显微硬度为50.1 HV,达到母材硬度的83.1%;但稀土含量过高容易促进焊缝氢气孔的产生,使得焊缝硬度分布不均匀;降低焊缝的抗拉强度,未填充稀土粉末的焊缝平均抗拉强度为111.04MPa,达到母材的89.5%,而填充稀土粉末的焊缝平均抗拉强度为89.06MPa,仅为母材的71.8%。     

铝合金表面激光熔覆SiC/金属基复合涂层的组织与性能研究

采用 ２ｋｗ的 Ｎｄ： ＹＡＧ激光器,在铝合金基体表面用预置法分别激光熔覆 ＮｉＣｒＡｌ／ＳｉＣｐ（颗粒）、ＮｉＣｏＣｒＡｌＹ／ＳｉＣｐ、ＮｉＣｏＣｒＡｌＹ／ＳｉＣｗ（晶须）复合粉末,获得了厚度约为 １ｍｍ的耐磨涂层。借助Ｘ射线衍射及电子探针,对不同涂层的显微组织作了对比分析,并测试了其显微硬度及耐磨性。结果表明由于细晶强化、固溶强化及未熔ＳｉＣ的弥散强化作用,与基体相比涂层硬度提高了４～５倍,耐磨性能提高了２～５倍。     

铝合金激光修饰焊缝成形特征研究

在铝合金激光深熔焊接的基础上,研究了修饰焊对激光深熔焊缝成形的影响.结果表明:激光修饰焊不仅可以显著改善铝合金焊缝咬边、下塌等成形不良缺陷,减小焊缝表层气孔;还可以细化接头组织,在一定程度上提高接头的强度和塑性.表明了激光修饰焊是强化铝合金激光焊接头的有效方法.     

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。     

铝合金连续-脉冲激光焊接工艺对比实验研究

为了研究5052铝合金激光焊接工艺,采用脉冲激光和连续激光分别对1.5mm厚的5052铝合金板进行了焊接,并对工艺参量进行了优化。通过对两种不同类型激光焊接试样的焊缝形貌的对比、微观组织的分析、抗拉强度和显微硬度测试,可知脉冲激光焊接对焊接接头气孔的控制更为理想,使得脉冲激光焊接所获得的焊接质量更加优异,与连续激光焊接相比,其接头的抗拉强度增加了10%。结果表明,脉冲激光焊接和连续激光焊接均可以使焊接试样得到较为理想的焊缝形貌和较高的抗拉强度。     

低熔点锌铝合金脉冲激光焊接工艺研究

研究了锌铝合金的脉冲激光焊接,讨论了焊缝中典型焊接缺陷的形成机理。通过光学显微镜研究了接头中的显微组织分布规律,并通过焊缝表面成形及拉伸试验评估了接头的力学性能。结果表明：在合适的工艺参数条件下可以获得良好的焊缝成形,接头的抗拉强度为105 MPa,可以达到母材的62%。焊缝区的主要组织为初生η相(白色枝晶组织)、β相(η相周围的块状组织)和(β＋η)共晶组织(片状组织)。     

激光冲击参数对2024铝合金冲击区域的主应力及其方向的影响

为了研究不同功率密度对激光冲击诱导的残余主应力及其方向的影响,采用5种不同功率密度对2024铝合金进行冲击,用X射线应力分析仪测量3个方向的残余应力,计算出残余主应力及其方向。结果表明,激光功率密度对冲击区域的残余主应力幅值、主应力方向角的分散程度、应力强度及最大切应力有影响;对于2024铝合金,功率密度为2.8 GW/cm2时,残余最大主应力的方差为1987,主应力方向角的方差为13905,残余应力分布均匀,主应力方向角分散,但残余最大主应力的均值为-158 MPa;功率密度为2.1 GW/cm2时,残余最大主应力的均值为-239 MPa,冲击区域的残余应力值最大,但残余最大主应力的方差为5471,残余应力分布均匀性差。     

激光-电阻复合焊接铝合金T型接头工艺及性能

采用激光-电阻复合焊接方法进行铝合金T型接头焊接工艺试验,对激光-电阻复合焊接过程中的主要焊接工艺参数:滚轮电极形状、电流大小和激光功率对焊缝成形及接头性能的影响进行分析,并优化工艺参数以获得良好的焊缝成形和优质焊接接头.试验结果表明:采用弧形端面滚轮电极,在合适的电流和激光功率参数条件下,激光-电阻复合焊接T型接头不仅可以降低接头搭接面的间隙,而且改善焊缝成形,增加搭接面的焊缝宽度,使T型接头的拉伸剪切栽荷与单独激光焊接相比得到显著提高.激光-电阻复合焊接有效改善了激光焊接存在的一些不足,拓展了激光焊接的工业应用范围.     

5083铝合金光纤激光填丝焊接工艺

5083铝合金广泛应用于船舶、高速列车等制造领域。为了解决激光焊接对这类合金存在的凹陷和咬边问题,采用5087焊丝作为填充材料,对4mm厚的5083铝合金进行光纤激光焊接试验,分析了影响焊缝成形的主要因素,并对接头的组织、力学性能及断口特征进行了评价。研究结果表明:与自熔焊相比,填丝焊工艺参数为功率6kW,焊接速度7.5m/min,送丝速度4.5m/min,光丝间距1.0mm时能够消除焊缝表面的凹陷及咬边缺陷,获得成形饱满,组织细小的焊缝。填丝焊接头抗拉强度平均值为304MPa,约为母材的88%,比自熔焊提高了6.17%左右;延伸率平均为5.43%,比自熔焊提高了52%。拉伸后断于焊缝,断口呈现典型的韧性断裂特征。     

CO2激光焊接铝合金工艺的研究

在自己研制的5kW级横流CO2激光器上采用2～3kW低阶模功率输出,在20～120cm/min焊速下实现了1～4mm厚的6063型号铝合金的熔焊及对焊和1.5～4mm厚的LY12铝合金的对焊,并分析了工艺参数对焊接结果的影响     

5A06 铝合金的激光填丝焊接头组织与性能

为了研究5A06铝合金焊接接头的显微组织和力学性能,采用3kW的Nd:YAG激光器填充SAl-Mg5焊丝,对2mm厚的5A06铝合金板进行对接拼焊。焊缝的化学成分基本和基材相同,显微组织在靠近熔合线附近为细小致密的柱状晶,焊缝中心为细小的枝状晶,热影响区宽度为50μm～100μm,晶粒粗化不明显;接头的拉伸强度达到母材的93%以上,延伸率为基材的58%左右;断口位置为热影响区,断裂特性和母材相似,均为韧窝和撕裂棱昆合型韧性断口。结果表明,在铝合金的激光焊接过程中,填充合适成分焊丝可以消除铝合金激光自熔焊时的凹陷、咬边等宏观缺陷,接头的综合力学性能得到极大改善。     

激光焊接铝合金的研究

由于铝合金的反射率和热传导率很高,使其一度成为CO_2激光焊接的禁区。本实验在不采用焊料及任何化学表面处理的情况下,选用合适的激光参数和工艺技术,实现了3004号和6063号铝合金的激光焊接,并进行了金相分析。     

4047铝合金成分对激光焊接气孔的影响

4047铝合金被广泛应用于航空航天领域的微波组件中。探究了不同组织成分的4047铝合金在激光焊接中形成气孔的机理。研究结果表明,合金中的Si含量偏低会降低材料的热吸收率,导致热熔区流动性降低,易形成气孔。通过增大焊接激光功率提高合金热输入量,可以减少气孔产生,提高产品的气密合格率。合金组织取向性引起的焊接应力增大也易导致焊接气孔的产生,通过在焊前进行消除应力退火处理可以改善焊接质量。     

5083铝合金厚板超窄间隙光纤激光焊接接头组织与性能

铝合金厚板由于焊接难度大、效率低和变形大等问题使其难以得到广泛应用。利用厚板超窄间隙激光焊方法及IPG公司YLS-6000光纤激光器焊接了25mm厚的5083铝合金厚板,并利用光学显微镜、扫描电镜和低温拉伸试验机分析了接头组织及低温性能。结果表明,超窄间隙激光焊方法可得到成形良好无明显缺陷的焊接接头,焊缝由7层构成,上下宽度一致且小于4.5mm。焊缝组织为细小柱状晶且均匀分布有不连续的点状析出物。热影响区晶粒并无明显长大,有部分析出物析出。焊缝与母材显微硬度相当,热影响区软化现象不明显。在273K、243K、213K及183K温度下焊接接头抗拉强度与屈服强度随温度降低略有升高,且与母材强度相当。接头弯曲试样弯曲180°后缺陷较少,焊缝塑性较好。