气焊熔剂在铝合金激光焊接中的应用

通过对LYl2CZ铝合金激光焊接焊缝的金相组织分析、显微硬度测试,研究在适当控制CO2连续激光器焊接工艺参数的条件下,焊接前对试样表面涂覆气焊熔剂预处理工艺对焊缝质量的影响.研究结果表明,焊接前试样表面先黑化再涂覆CJ401气焊熔剂,与焊接前只进行黑化处理试样的焊缝相比,晶界明显变细,显微硬度明显提高,无气孔、裂纹和塌陷缺陷.同时由于焊缝的退火效应、高温下镁的蒸发以及强化相析出等原因,焊缝的显微硬度和基体相比有所下降.     

铝合金激光-TIG复合焊接工艺研究

文章对2A14铝合金进行激光-TIG复合焊接实验,分析不同电弧电流对焊缝成形质量、显微组织以及显微硬度的影响,并对复合机理进行分析。结果表明,激光电流为110 A,电弧电流为100 A时,可以获得成形较好的焊缝,并且焊缝区域的显微硬度较高。电弧等离子体与光致等离子体存在耦合作用,而电弧电流的变化会影响两类等离子体的耦合效果,耦合效果会影响复合焊接过程中的能量利用率,从而最终影响焊缝的显微组织和显微硬度及其分布。     

光纤激光功率和焊接速度对6061铝合金焊缝成形的影响

利用10 kW光纤激光器对2.5 mm厚6061铝合金进行了焊接试验,探究激光功率和焊接速度对焊缝成形的影响。对比分析了不同激光功率和焊接速度获得的焊缝表面形貌、焊缝横截面形貌。试验结果表明:激光功率焊接速度对6061铝合金激光焊缝的熔深和熔宽具有显著影响,熔宽在一定范围内随着激光功率的增加而增加,最终达到某一数值不再增加。激光功率的大小影响激光自身的稳定性,从而影响焊缝的成形。     

激光-TIG复合填丝焊接工艺对6061铝合金焊缝组织与硬度的影响

采用激光-TIG复合热源填丝焊接5 mm厚T651态6061铝合金,研究电弧电流对复合填丝焊接焊缝成形的影响,分析了优化工艺参数下的焊缝显微组织及显微硬度特征,并与单独TIG填丝焊接进行综合对比。结果表明：采用激光-TIG复合热源填丝焊接T651态6061铝合金,能够有效改善焊缝成形,当TIG电弧电流为140 A时焊接过程稳定,焊缝成形效果良好;复合填丝焊接焊缝中心区域的显微组织为等轴晶,熔合区组织由大量枝状晶组成;复合填丝焊接显微硬度高于单独TIG填丝焊接,焊缝区均存在软化现象,在选择的测试点范围内,复合填丝焊接焊缝中心区域的平均硬度为66.91 HV,约为母材硬度的62.0%,比单独TIG填丝焊接提高约13.1%。     

激光焊接速度对热轧钢板焊缝质量的影响

测量了激光对接焊后热轧钢板正背表面焊缝宽度，分析了激光焊的焊接速度对热轧钢板焊缝成形和质量的影响。结果表明：只有采用合适的离焦量，才有可能获得较好的焊缝成形质量。在激光焊接功率6kW、离焦量－1．5mm等参数下焊接3mm厚的钢板时，激光焊接速度最佳值为3900mm／min。     

添加钛中间层的SiCp/Al复合材料脉冲激光焊接工艺参数的研究

对Si Cp/Al复合材料脉冲激光焊接工艺进行了研究。制定了一种以成形比为衡量因素的焊缝成形评价标准,研究了影响焊缝成形质量的激光参数,通过正交试验得到了最优参数组合。结果表明,对成形比影响最大的是脉冲高度和脉冲宽度,其次是激光频率和焊接速度。在脉冲高度32%,脉冲宽度3 ms,频率30 Hz,焊接速度200 mm/min时,焊缝成形质量最好。     

5A06铝合金激光填丝焊接特性研究

对1.2 mm厚5A06铝合金薄板进行了激光填丝焊试验,发现在较低焊接速度时激光焊不能实现有效焊接的焊接工艺参数,通过添加焊丝却可以获得较好的深熔焊效果,焊缝中只含有少量微小气孔,并分析了焊接效果及气孔的形成机理.激光填丝焊通过添加焊丝可以增加材料对激光能量的吸收率,维持"小孔"的相对稳定,显著改善激光焊在较低焊接速度时的焊缝成形,更好地实现了焊缝的单面焊双面成形.     

激光焊接焊缝显微组织磁光成像研究

针对焊缝显微组织对焊件质量影响问题,对激光焊接焊件不同区域的焊缝显微组织特征进行研究,对不同焊接试验参数下的焊缝成形差异进行分析,提出了一种焊缝显微组织磁光成像检测方法,采用低碳钢平板对接焊,试验共分为4组,将焊缝显微组织磁光图像与扫描电镜图像相结合,分析恒定磁场下不同区域焊接接头的显微组织磁光成像差异和焊缝的晶粒组成及特征。研究结果表明,在磁光图像中焊件焊缝可以分为熔合区、热影响区和母材区,且这3个区域的晶粒组成、大小及形态有明显的差异,恒定磁场下焊缝磁光图的颜色、亮度及灰度值反映了焊缝的成形质量。     

预热铝合金搭接激光焊

为了研究预热对铝合金搭接激光焊的影响,使用Nd: YAG激光器和1.4 mm厚的5A03H24铝合金板材,分别在无预热和预热300 ℃条件下进行了搭接激光焊试验.结果表明,预热可在熔深、熔宽、热影响区宽度和拉剪力基本不变的同时大幅度提高焊接速度.预热高速焊接与无预热激光焊相比,焊缝中Mg元素质量分数无显著区别;拉伸断口显微组织都属于微孔聚集型塑性断裂;焊缝组织都由柱状枝晶和等轴树枝晶组成,并且熔合线附近的柱状枝晶组织相近;焊缝和母材硬度比无预热时有所下降,其中焊缝下降幅度大于母材.     

6mm厚304奥氏体不锈钢激光焊接工艺规律的研究

采用光纤激光器对6mm厚的304不锈钢进行焊接试验,通过对不同工艺参数下的焊接接头显微硬度、拉伸性能及显微组织进行测试与观察,研究激光功率、焊接速度对焊接接头中心等轴晶晶粒大小、柱状晶宽度的影响规律以及力学性能的影响规律.结果 表明:焊接接头硬度都比母材大,热影响区的硬度与母材接近;增大激光功率或减小焊接速度,焊缝柱状晶宽度以及中心等轴晶晶粒都逐渐增大,焊缝显微硬度逐渐减小,焊缝抗拉强度先增大后减小;当激光功率为2.9KW时,焊缝抗拉强度达到最大值711.5MPa,抗拉强度与母材强度接近,继续增加激光功率,焊缝组织粗化,焊接接头抗拉强度降低.     

Nd:YAG激光焊接殷钢薄板材料的工艺研究

利用Nd:YAG脉冲激光作为焊接热源,对殷钢材料Invar36分别进行了平板单道焊接试验和对焊试验,分析了工艺参数（激光功率、焊接速度、脉冲宽度和离焦量）变化对焊缝的表面形貌、熔宽以及熔透性的影响。对0.85mm厚度的殷钢薄板对焊接头的硬度和成分的变化以及拉伸强度进行了检测。结果表明：激光功率和脉宽是影响焊缝熔深、熔宽和热影响区大小的主要因素;扫描速度对焊缝表面的鱼鳞状条纹间距影响尤为明显;离焦量主要影响焊缝的宽度和熔透性;合理匹配工艺参数能够实现0.85mm厚度薄板对焊,并且获得形貌良好的焊缝。焊缝的组织成分没有发生明显变化,拉伸强度和基体的相当,显微硬度略低于基体硬度。     

A6N01铝合金激光-MIG复合焊接接头工艺研究

激光电弧复合焊是一种低成本、高适应性的焊接方法,在铝合金、不锈钢等难焊金属中,可不同程度的减少和消除了焊接缺陷。以A6N01铝合金为研究对象,进行了焊接坡口设计,研究了间隙变化量对焊缝成形的影响以及进行了焊接接头残余应力检测。结果表明:为了满足激光-MIG复合焊接的工艺,需要设计单独的坡口型式。通过降低焊接速度,间隙为2.0 mm时仍可获得良好焊缝成形。MIG焊接,激光-单丝MIG焊接、激光-双丝MIG焊接,沿着焊缝的应力除个别区域外,皆为小于150MPa的压应力,激光-单丝MIG焊接的焊件整体应力值较小。     

用Nd:YAG激光焊接殷钢薄板材料

用Nd:YAG脉冲激光作为焊接热源,对殷钢材料Invar36分别进行了平板单道焊接试验和对焊试验,分析了工艺参数(激光功率、焊接速度、脉冲宽度和离焦量)变化对焊缝的表面形貌、熔宽以及熔透性的影响.检测了0.85 mm厚的殷钢薄板对焊接头的硬度、成分以及拉伸强度.结果表明:激光功率和脉宽是影响焊缝熔深、熔宽和热影响区面积的主要因素;扫描速度对焊缝表面的鱼鳞状条纹间距影响尤为明显;离焦量主要影响焊缝的宽度和熔透性;合理匹配工艺参数能够实现0.85 mm厚度薄板的对焊,并且获得形貌良好的焊缝.焊缝的组织成分没有发生明显变化,拉伸强度和基体强度相当,显微硬度略低于基体硬度.     

双相钢/铝合金激光胶接焊胶层作用分析

通过双相钢/铝合金激光胶接焊和激光焊接的对比分析,揭示钢上、铝下搭接激光胶接焊时胶层作用。对焊接过程进行等离子体形貌同步拍摄和焊接光谱采集并分析,与激光焊接比较,发现激光胶接焊时等离子体的颜色明亮,形态密度大,与试样板材表面呈一定角度,胶层分解产物利于改善下层铝合金表面高反射率的状况,等离子体对激光能量的吸收减少;而光谱相对强度和光致等离子体电子密度增加,胶层的存在增加试件对激光的吸收率;焊接成形试验发现胶层可起增加焊接熔深和熔宽的作用;剪切试验结果表明胶层提高焊接接头的平均抗剪强度。由于添加胶层加快上层双相钢冷却速度,增加下层铝合金对激光能量的吸收,导致下层Al向上层钢侧的扩散受到抑制,而熔宽两侧熔融态Al体积分数增多,焊接熔宽加大,增加钢、铝横向结合面积,提高焊合率,此外剪切力的外加载荷由焊缝和胶层共同承担,因此添加胶层改善了钢/铝焊接接头的力学性能。     

激光摆动焊接6061铝合金板材焊缝成形工艺研究

为了探究激光摆动焊接铝合金的工艺特性,开展了手持摆动焊接头焊接6061铝合金的实验,对比分析了焊接速度、激光功率、振镜速度等工艺参数对焊缝宏观形貌的影响。通过高速相机捕获的实时动态影像,分析了激光摆动焊接匙孔的形成与特征,以及摆动焊接下熔池的形成与保持。实验结果表明,焊接速度与激光功率对焊缝形貌的影响较大,振镜速度应与焊接速度相匹配,即焊接速度慢对应振镜速度低,快速焊接对应振镜速度快。激光摆动焊接的匙孔会随着激光光斑的摆动变大,且匙孔始终位于焊缝中央,激光光束的摆动会搅拌熔池,影响熔池的热力耦合与焊缝成形,形成稳定均匀的鱼鳞纹状焊缝形貌。     

5083/6063不等厚铝合金双丝CMT角焊接头的组织与性能

对3mm厚5083铝合金和16mm厚6063铝合金进行双丝冷金属过渡(CMT)角接焊,通过分析焊缝成形性能和抗拉力确定了最佳焊枪角度、焊接速度以及后丝焊接电流等参数,研究了最佳参数焊接后接头的显微组织和硬度。结果表明:最佳工艺参数为焊枪角度60°、焊接速度2.0m·min-1、后丝焊接电流140A,所得焊缝表面过渡圆滑,无咬边、驼峰等缺陷,单位长度拉力最大,为548.7N·mm-1;5083铝合金侧熔合区和热影响区界线分明,热影响区中的杂质相在晶界上富集,6063铝合金侧熔合区较窄,焊缝组织由枝晶组成,且出现晶粒大小不同的条带组织;焊缝区硬度最高,熔合区和热影响区未发生硬化或软化。     

低功率激光诱导电弧复合焊接钛合金薄板工艺研究

采用低功率脉冲YAG激光诱导非熔化极惰性气体保护(Tungsten inert gas,TIG)焊电弧复合热源实现了1 mm厚TC4钛合金薄板的优质焊接,研究激光诱导电弧复合焊接过程中热源能量匹配、热源间角度、对接间隙对焊缝成形的影响规律。结果表明,钛合金薄板低功率脉冲YAG激光诱导TIG电弧复合热源焊接过程中,激光能量与电弧能量之间的相互匹配将显著影响焊缝的表面成形。相对于电弧功率的变化,焊缝成形对激光功率变化的敏感度更高。随着热源间角度减小,激光诱导电弧复合热源传热能力增强;由于复合焊接速度快、热输入小、焊接试板横向变形小,当对接间隙为0~0.5 mm范围内时均能获得良好的焊缝成形。为了使焊缝成形均匀连续,焊接过程中需要对焊缝背面采用氩气进行保护,当保护气体流量为5~8L/min时获得最佳焊接接头。     

排布方式对铝合金激光-MIG复合横向焊接特性的影响

采用常规激光-熔化极惰性气体保护电弧(Metal inert gas,MIG)复合横向焊接铝合金过程中,焊缝表面极易出现咬边和下塌等缺陷,由此开展排布方式对激光-MIG电弧复合横向焊接铝合金焊接特性的影响研究。分析二者的排布方式对熔池特征、熔滴过渡形式以及焊缝成形规律的影响。试验结果表明,异面引导复合焊接方式对焊缝成形有明显改善作用,焊缝表面熔宽减少、中心线偏移和咬边缺陷得到有效抑制。采用同面引导复合方式时,熔滴过渡到匙孔后方,熔池下侧熔融金属大量堆积并产生周期性的波动,导致焊缝结晶组织出现了分层现象;而采用异面引导复合方式时,熔滴过渡到匙孔下方,并且熔滴在熔池中的落点位置与同面引导方式相比要偏上,熔滴过渡频率稍低,此时熔池中熔融金属分布较为均匀,熔池下部堆积金属较少,有效抑制了焊缝的下塌和咬边缺陷。     

光束扫描对5A06铝合金激光焊缝组织的影响

针对武器装备领域中常用的5A06铝合金材料,利用IPG6000光纤激光器开展了光束扫描对5A06铝合金激光焊缝成形和组织的影响研究,讨论了4种不同光束扫描焊接模式下5A06铝合金激光焊缝的微观组织及力学性能。结果表明,随着光束扫描的加入,铝合金激光焊缝熔深略有下降,其中,"8"光束扫描模式熔深最小,"∞"光束扫描模式下得到的焊缝成形美观,熔深适当,焊缝横截面呈"倒梯形";"8"和"∞"光束扫描模式下晶粒细化效果最好,"丨"光束扫描模式细化效果最差;"∞"光束扫描模式下得到的5A06铝合金焊接接头抗拉强度可达到母材的95.4%,接头断后延伸率可达11.8%,焊缝断口为韧性断裂。     

YAG激光与GTAW复合焊接铝合金

研究了YAG激光、GTAW电弧复合焊接铝合金时各种规范参数对焊缝成型的影响规律 ,探讨激光与电弧的复合作用机理。结果表明 ,采用YAG激光 +GTAW复合工艺焊接铝合金具有焊缝成型美观、热影响区小等优点 ,与GTAW焊接相比 ,焊速显著提高 ,可以显著增加熔深 ,达到采用小功率激光焊机实现铝合金的焊接目的 ,Laser、GTAW是铝合金焊接理想的工艺方法。