TC4钛合金激光焊接/超塑成形组合工艺研究

本文将超塑成形(SPF)和激光焊接技术(LW)相结合,开发激光焊接/超塑成形组合工艺(LW/SPF),研究TC4钛合金激光叠焊接头的超塑性变形行为,并对超塑性变形前后的显微组织进行分析.结果表明,TC4钛合金激光叠焊接头能够承受焊板的变形,试样在母材断裂,并通过四层板的模拟件研制验证了超塑成形/激光焊组合工艺工业应用的可行性.     

钛合金激光焊研究现状与展望

钛合金具有比强度高、高温下耐腐蚀性能优异、电化学相容性优良等优点,在航空航天、石油化工、生物医药等领域获得大量应用。对于钛合金的焊接以电子束焊、等离子弧焊、钨极氩弧焊、激光焊等焊接方法为主。激光焊具有能量密度大、焊接变形小、焊接热影响区小、单道焊接熔深大、不需要真空条件等优点,在钛合金焊接领域具有广阔的发展前景。国内外相关学者针对钛合金激光焊接技术开展了大量研究,也取得了大量研究成果。通过对这些研究成果和研究进展进行总结,可以进一步促进对钛合金激光焊的研究。本文从钛合金薄板激光焊、钛合金厚板激光焊、钛合金激光复合焊、钛合金活性激光焊、钛合金异种材料激光焊五个方面总结了钛合金激光焊最新的研究进展和取得的成果,指出当前研究存在的问题,并对未来的研发方向进行了展望。     

不锈钢和钛合金异种金属焊接研究进展

不锈钢和钛合金异种焊接在化工、航空和核工业等领域均有广泛的应用,但不锈钢和钛合金因理化性能的差异,焊接界面常形成大量脆性金属间化合物,无法得到优质的焊接结果。以扩散焊、激光焊和电子束焊为主总结了不同焊接方法的工艺参数和接头组织成分对不锈钢和钛合金焊接质量的影响,展望了不锈钢与钛合金异种金属焊接的发展趋势。     

钛合金厚板的等离子焊接

针对12mm厚TA5钛合金板材进行了等离子焊接工艺研究,采用等离子的小孔效应实现了12mm厚TA5钛合金板材的单道焊双面成形。研究了等离子焊接接头的组织和性能,研究表明:等离子焊接接头的强度与母材的相当,塑性、韧性较母材的有所下降。     

钛合金搅拌摩擦焊研究现状

搅拌摩擦焊是目前钛合金焊接技术研究的热点.从搅拌头材料与结构设计、焊接工艺与组织性能关系、焊接过程数值仿真等方面综述了钛合金搅拌摩擦焊国内外研究现状.以现有的研究结果来看,搅拌摩擦焊是实现钛合金高强可靠连接的有效途径,选择合适的焊接参数和焊后热处理工艺可获得高质量钛合金焊接接头;但由于对钛合金用高温高强高耐磨搅拌头研制...     

钛合金窄间隙激光填丝焊接工艺及接头组织性能分析

采用自主研发的Ti-Al-V-Mo系钛合金药芯焊丝为填充金属,进行TC4钛合金板窄间隙激光填丝焊接工艺实验,研究激光功率、摆动参数、焊接速度和送丝速度等工艺参数对焊缝成形的影响规律;借助高速摄像系统研究焊接过程羽辉及等离子体特性,并对获得的焊接接头组织性能进行分析。研究结果表明：采用激光功率4.0 kW、圆形摆动模式、摆动频率100 Hz、摆幅2 mm、焊接速度0.42 m/min、送丝速度0.6 m/min的工艺参数组合下得到的焊缝成形良好,无明显外观缺陷;当焊丝末端与液态熔池接触距离为0 mm时,过渡方式为液桥过渡,可以实现焊丝熔化金属向熔池的稳定、有序过渡;该焊接工艺获得的20 mm厚TC4钛合金板窄间隙激光填丝焊接头组织性能良好。     

钛合金薄板激光和钨极氩弧焊残余应力测试研究

采用小孔释放法对钛合金薄板激光焊和钨极氩弧焊(TIG焊)的焊接残余应力进行了测试，并分析了焊接方法、焊接线能量和焊后热处理对残余应力分布规律的影响。研究结果表明：激光焊残余应力分布规律与普通熔焊方法相似，但其分布区域较窄；在热影响区内，激光焊残余拉应力值比TIG焊的约低100MPa；在焊缝及其熔合线附近，激光焊残余应力却比TIG焊的高。对于不同线能量激光焊接，线能量越大，焊缝越宽，热影响区的残余应力也越大。焊后真空热处理能降低残余应力90％。     

蒙乃尔合金活性化TIG焊工艺

介绍了采用活性化焊剂TIG焊(A-TIG)对蒙乃尔合金400进行焊接的工艺评定情况。在A-TIG焊条件下,该工艺可以单面完成6mm及双面完成10mm直边对接板的焊接;对焊接头进行的金相组织和力学性能试验表明,使用A-TIG焊不仅能够大幅度增加焊接熔深,还能获得优良的力学性能;同时可节省昂贵的焊材。A-TIG焊焊接蒙乃尔合金是一种值得推广的焊接新工艺。     

高温钛合金焊接研究现状及展望

综述了国内外高温钛合金焊接研究的发展现状.总结了高温钛合金的焊接特点及其对高温钛合金焊接接头热强性与热稳定性、蠕变疲劳抗性的一致性、均匀性和稳定性的要求,介绍了闪光对焊、线性摩擦焊、电子束焊接和激光焊接技术的研究现状,并对高温钛合金焊接未来研究方向进行了展望.     

5083厚板TIG焊焊接工艺研究与应用

介绍了铝合金厚板(δ=28mm)TIG焊对接焊缝的工艺研究及应用。分析了大厚度5083材料的焊接工艺特点,采用合理的坡口形式,经过焊接工艺评定取得了较合理的工艺参数,最终焊制出了满意的焊接接头。     

Ti2AlNb合金电子束焊接头残余应力及变形的数值模拟

目的 研究平板对接电子束焊接过程中Ti2AlNb合金接头的残余应力及变形规律。方法 采用高斯圆柱体和高斯面组合热源模型模拟了6.6 mm厚的Ti2AlNb合金平板对接电子束焊过程,对比研究了高焊速高束流和低焊速低束流2种工艺参数下焊接接头的残余应力和变形分布规律,并用小孔法测量了焊缝中心及距焊缝中心10 mm位置的残余应力值。结果 在高焊速高束流参数下,获得了熔池体积小、熔池宽度窄(为3.62 mm)、深宽比高的焊缝;在该参数下焊缝横截面上的高应力集中区(应力在900 MPa以上)尺寸较小,其宽度仅为低焊速低束流参数下的89%;同时,在高焊速高束流参数下,焊缝法向变形最大值为0.79 mm,低于低焊速低束流参数下的0.82 mm;模拟计算所得残余应力与实测值的误差在5.64%以内。结论 高束流高焊速工艺具有热输入小、热量集中、加工效率高的特点,有助于获得高应力集中区域小、深宽比高、变形小的焊缝,比低束流低焊速工艺更具优势。     

7075铝合金高速搅拌摩擦焊材料流动行为及性能研究

目的 针对7075–O铝合金高焊速、高转速搅拌摩擦焊接缺陷多、质量差等问题,研究焊接接头材料流动对焊缝性能的影响。方法 选用焊接速度1 000 mm/min,搅拌转速分别为1 000、1 200、1 600、1 700 r/min的条件对7075–O铝合金板进行搅拌摩擦焊接,分析不同焊接工艺参数下焊接接头的显微组织及力学性能。同时,利用Fluent软件模拟7075–O铝合金搅拌摩擦焊接过程中的材料流动场分布,分析焊接材料流动与缺陷形成的关系。结果 利用7075–O铝合金三维流动模型,预测出高焊速条件下焊缝前进侧形成一个低压区,孔洞等缺陷易出现在此区域,数值模拟预测与试验结果吻合。在高焊接速度1 000 mm/min、焊接转速1 200 r/min时,焊缝表面光滑平整,焊核区域的硬度分布更加均匀。结论 随着搅拌转速从1 000 r/min增大到1 700 r/min,热输入量逐渐增大,孔洞缺陷由隧道型孔洞转变为不连续的小孔。同时,随着搅拌转速的增大,焊缝高硬度区域的宽度先增大而后降低。当搅拌转速为1 200 r/min时得到了优质的焊接接头,焊缝焊核区硬度分布均匀,硬度值最高为176HV。     

TA15钛合金电子束焊缝形貌及显微组织

对TA15钛合金厚板采用电子束焊接,研究了焊接速度为400mm／min和600mm／min的工艺条件下的焊缝形状、显微组织以及接头的显微硬度。结果表明：提高焊接速度,焊缝显微组织变得细小、均匀,热影响区收窄,接头上下部位显微硬度值更为相近,曲线也较陡直。     

焊接速度对Mg/Cu异种合金搅拌摩擦焊接接头成形的影响

目的研究不同焊接速度条件下镁铜异种合金搅拌摩擦焊接接头的成形规律。方法在保证其他焊接工艺相同的条件下,通过改变焊接速度,比较分析了焊接速度对接头的表面成形、横截面形貌特征、微观结构及力学性能的影响规律。结果随着焊接速度从118 mm/min减小至95 mm/min时,焊缝表面成形变得更光滑,飞边显著减少,内部孔洞缺陷消失,焊缝成形质量显著提高;但继续减小焊接速度至75 mm/min时,焊缝内部却再次出现孔洞缺陷。结论采用工艺参数为950 r/min的旋转速度、95 mm/min的焊接速度焊接时,焊缝成形质量最高;中心混合区主要由层片状铜合金、颗粒状镁合金和金属间化合物Mg2Cu组成;接头抗拉强度最大,达81.5 MPa。     

铝壳体焊接的工艺设计及新技术应用

通过分析铝合金焊接特点和批量生产性质,进行多种焊接工艺方案的比较.认为采用变极性等离子焊接工艺及支管焊接新技术,可提高焊接效率,保证焊接质量的稳定性,获得良好的经济效益.     

铝锂合金搅拌摩擦焊研究进展

铝锂合金作为一种低密度、高性能的新型结构材料,被认为是航空航天领域中实现飞行器轻量化的理想结构材料之一。而搅拌摩擦焊作为一种固相焊接技术,能够克服铝锂合金熔化焊时易产生的裂纹、气孔等缺陷,在铝锂合金焊接领域具有重要的应用前景。从搅拌摩擦焊焊接工艺、接头组织与性能等方面综述了铝锂合金搅拌摩擦焊近几年的研究进展,总结了其存在的主要问题,并对铝锂合金搅拌摩擦焊技术未来的发展进行了展望。     

镁合金焊接热裂纹的研究进展

镁合金具有很高的使用价值,在工程工业中得到了广泛应用。镁合金零部件的补焊工艺可以实现镁合金铸造缺陷的补救,加强镁合金的耐用性与安全性,减少不必要的浪费与安全隐患。但由于镁合金自身的焊接特性,在补焊过程中或焊补后常会形成热裂纹,严重影响镁合金使用性。结合近几年镁合金常见的补焊工艺,重点介绍了镁合金TIG焊、激光焊、搅拌摩擦焊和电阻点焊的补焊情况。同时,介绍了影响镁合金焊接热裂纹形成的因素。     

A comparative study of laser beam welding and laser-MIG hybrid welding of Ti-Al-Zr-Fe titanium alloy

Ti-Al-Zr-Fe titanium alloy sheets with thickness of 4 mm were welded using laser beam welding (LBW) and laser-MIG hybrid welding (LAMIG) methods. To investigate the influence of the methods difference on the joint properties, optical microscope observation, microhardness measurement and mechanical tests were conducted. Experimental results show that the sheets can be welded at a high speed of 1.8 m/min and power of 8 kW, with no defects such as, surface oxidation, porosity, cracks and lack of penetration in the welding seam. In addition, all tensile test specimens fractured at the parent metal. Compared with the LBW, the LAMIG welding method can produce joints with higher ductility, due to the improvement of seam formation and lower microhardness by employing a low strength TA-10 welding wire. It can be concluded that LAMIG is much more feasible for welding the Ti-Al-Zr-Fe titanium alloy sheets.