超大离焦量对TRIP800高强钢激光焊接接头微观组织与力学性能的影响

传统激光焊接车用先进高强钢时，经常容易发生焊接接头热影响区软化、焊缝脆化以及塌陷等影响焊接接头成形性能和力学性能的问题。针对此问题，使用超大离焦量激光焊接工艺，对1.6 mm厚度的TRIP800高强钢进行激光焊接，获得一种大尺寸的新型焊接接头，并对新型焊接接头的微观组织、硬度和力学性能进行分析。结果表明，当采用激光功率3 500 W、焊接速度3 m/min、离焦量为50 mm时，能够获得形貌良好、无明显缺陷的激光焊接接头。接头热影响区的组织以残余奥氏体和马氏体组织为主，焊缝区域以马氏体组织为主。焊接接头硬度的分布曲线由焊缝区至母材区呈现逐步降低的趋势，超大离焦焊接接头的抗拉强度与母材的强度相当，断后延伸率约为无离焦接头的1.25倍，断口呈现大量的韧窝，以韧性断裂为主。对于TRIP800高强钢的新型焊接接头力学性能的提升，主要是由于较宽的焊缝区域组织，增强了抵抗裂纹的能力，分散了激光焊接时的能量集中，使焊接接头不易产生较大的内应力，成形性能较好。     

D406A钢的光纤激光-电弧复合焊接性能

对低合金超高强度钢(D406A)进行了光纤激光-电弧复合焊接,在最佳工艺参数条件下,研究了装配间隙对D406A焊接性能的影响.结果表明,装配间隙的最佳范围为0.6~1.0 mm.另外在最佳工艺条件下,对焊缝形状、焊接接头组织、硬度及力学性能进行了研究.结果表明,焊缝金属可以分为电弧区、激光-电弧复合区及激光区,并且激光区与电弧区相比组织细小;3个区域的硬度分布最高值均出现在热影响区(HAZ);经热处理后,焊接接头力学性能基本与母材相同.     

D406A超高强度钢激光-TIG复合填丝焊接头组织与性能分析

采用激光-TIG填丝复合焊接6.6 mm厚的D406A超高强度钢,分两层进行焊接。优化工艺参数后,对焊接接头的宏观成型、显微组织特征、显微硬度、拉伸性能及冲击性能进行分析。结果表明,在优化的工艺参数范围内,焊缝成型良好,无裂纹等缺陷;接头宏观尺寸及显微组织具有非均匀性,电弧区焊缝熔宽是激光区的3.9倍;接头显微组织为尺寸不均匀的马氏体,回火区存在屈氏体,在板条马氏体内部存在高密度的位错,片状马氏体内部同时存在孪晶和位错;母材硬度最低,热影响区硬度最高,回火区存在软化,其硬度为母材的90%;拉伸试样断裂在回火区,抗拉强度为母材的93%;焊缝的冲击吸收能量为母材的76.2%,冲击韧性较低。     

高速列车铝合金车体典型接头激光-MIG复合焊接特性研究

针对传统高速列车3 mm厚A6N01S-T5铝合金型材典型接头结构开展激光-MIG复合焊接试验,优化复合焊接工艺参数,分析接头组织性能,研究激光-MIG复合焊的工程适应性。结果表明,在最佳工艺参数下,焊缝成形良好、无气孔缺陷。焊缝中心为树枝状铸态组织,靠近熔合线焊缝为柱状晶组织,熔合区较窄但热影响区存在晶粒轻微粗大现象;焊缝区硬度低于母材区,硬度最小值位于熔合线附近的热影响区;最佳工艺参数下接头的平均抗拉强度为204.6 MPa,达到母材的83.5%;断裂发生在熔合线附近,断口形貌呈现典型的塑性断裂特征;接头的弯曲性能良好;组对间隙小于1.0 mm时,最佳工艺参数具有通用性,焊缝成形及接头抗拉强度良好;组对间隙增至1.5 mm时,优化工艺参数焊缝成形及接头抗拉强度依然良好。结果表明,激光-MIG复合焊对高速列车铝合金车体典型接头具有良好的焊接可行性和工程适应性。     

激光焊接工艺对TRIP590钢焊接接头组织性能的影响

采用三因素、三水平正交实验方法设计激光焊接试验参数,研究了离焦量、焊接功率和焊接速度对TRIP590钢接头组织性能的影响,以断后伸长率为标准,获得了最佳工艺参数为功率2500 W,焊接速度67.7 mm/s,离焦量1 mm。结果表明,当离焦量为负值和零时接头焊缝区域硬度比离焦量为正值时高,此时马氏体的转变较充分,且热影响区马氏体和贝氏体组织较多,但焊接功率较大且焊接速度较低时接头焊缝的宽度无增大趋势,而在较低的焊接功率下,选择合适的离焦量会增大焊接热输入,进而促使焊缝硬度增加,马氏体的转变更加充分。     

高强TRIP钢焊接工艺及冲击韧性

通过对TRIP980钢进行二氧化碳激光焊接实验制定出适于TRIP980钢的焊接工艺参数,并对焊缝区域进行了冲击试验,通过SEM观察了焊缝区断口形貌。研究表明：TRIP980钢母材冲击断口形貌表现为韧性断裂,焊缝冲击断口形貌表现为脆性断裂,与原始材料相比,激光焊接后焊缝冲击韧性下降,主要原因是焊缝熔融区存在大量马氏体组织。     

DP500高强钢脉冲激光焊接接头的组织和性能

利用小功率Nd∶YAG固体脉冲激光器,对厚度为0.65 mm的DP500高强度双相钢进行激光焊接性试验,重点分析研究在其他脉冲激光工艺参数一定,只改变脉冲频率的不同脉冲激光功率条件下的焊接接头显微组织,并对其显微硬度分布、拉伸性能和杯突成型性能进行测定比较。试验结果表明,在较低的脉冲激光功率条件下形成的焊接接头热影响区较窄,焊缝区组织主要为板条马氏体和少量上贝氏体组织;而在较高脉冲激光功率条件下形成的焊接接头,热影响区较宽并且焊缝中出现较多的上贝氏体和少量侧板条铁素体组织。其次,随着脉冲激光功率的提高,在焊接接头的热影响区出现软化区,而且其拉伸性能和杯突成型性能相比母材有所下降。当脉冲激光功率为160 W时,焊接接头纵向拉伸的抗拉强度有所下降,经杯突试验后裂纹在焊接接头平行于焊缝的中心处产生,杯突值大大降低。     

焊接速度对TRIP590钢激光焊接头组织性能的影响

利用金相、拉伸及硬度试验研究不同焊接速度对TRIP590钢激光焊接头组织结构及力学性能的影响。结果表明,接头热影响区(HAZ)组织主要由贝氏体、铁素体及残留奥氏体组成,焊缝区(WZ)主要由板条状马氏体组成,随焊接速度提高,马氏体板条更加细长,晶粒细化。接头宏观断裂发生在母材区,其抗拉强度与母材相当。接头焊缝区硬度达430 HV,约为母材2倍,随焊接速度提高,热影响区变窄,焊缝硬度增加。     

Nd:YAG激光焊接800 MPa TRIP钢的接头组织与性能

采用Nd:YAG激光对强度为800MPa,厚度为1.2mm的TRIP钢板进行焊接.研究焊接速度对焊缝外观和截面成形的影响及接头的组织特点、硬度、强度和成形能力.激光功率相同,焊接速度较低时焊缝易产生气孔,速度较高时易发生飞溅;焊接速度对焊缝熔深及熔宽也有影响.焊缝组织主要由马氏体构成,从焊缝、热影响区到母材,组织中马氏体含量下降,接头的最高硬度出现在焊缝或热影响区.在平行于焊缝方向,焊接接头的抗拉强度高于母材,垂直于焊缝方向,接头的抗拉强度与母材相当.由于焊缝中出现马氏体,接头的塑性和韧性降低,板材的冲压成形能力下降.     

超深冲IF钢激光焊接焊缝组织与性能研究

通过试验研究了GAP(装配间隙)值和焊接速度对6 mm厚超深冲IF钢激光焊缝形貌和焊接接头力学性能的影响。结果表明:随着焊接工艺参数的调整,焊缝横截面出现"V"型和"X"型两种形貌。焊缝分为熔合区和热影响区两大部分。随着焊接速度增加,焊缝硬度增加。焊缝的拉伸断裂位置均位于热影响区,断裂方式为韧性断裂。当GAP值为0.04 mm,焊接速度为6 m/min时,焊缝横截面上下熔宽差值最小,呈现"X"型,综合力学性能最佳。     

ST14钢激光拼焊板焊缝组织及成形性能分析

对1.5mm和0.8mm两种规格的ST14钢等厚激光拼焊板焊缝部位进行杯突试验,比较焊缝与母材杯突值;再对由这两种规格组合拼焊的不等厚激光拼焊板进行单向拉伸试验,检验拼焊板经拉伸后的断裂部位;分析焊缝区组织及其硬度变化,研究激光焊接参数变化对ST14钢拼焊板成形性能的影响.结果表明,焊缝深冲性能低于母材,焊缝杯突值受焊接速度影响,随焊接速度增加而增加;激光焊缝抗拉强度高于母材;对于1.5 mm拼焊板,提高焊接速度,加快焊缝冷却,有利于生成细小的针状铁素体,可提高激光拼焊板的成形性能;而0.8 mm板焊缝生成晶粒细小的粒状贝氏体组织,可使焊缝区材料成形性能接近母材;焊缝及其热影响区的硬度高于母材硬度.     

W6高速钢/16Mn钢电子束焊接接头组织及性能分析

高速钢作为一种高硬度、高耐磨性和高耐热性特殊工具钢,应用于刀具、模具及特殊结构件上时,往往需要结合异种钢使用. 但高速钢焊接工艺研究仍不成熟,焊接中产生的裂纹与碳化物缺陷是制约高速钢应用的主要因素. 文中通过对W6Mo5Cr4V2高速钢与16Mn钢预置镍填充层后进行电子束焊接. 结果表明,镍中间层的引入有效的抑制了高速钢侧热影响区的开裂,接头呈不对称“漏斗形”. 焊缝组织主要由镍基固溶体与少量M₂C碳化物构成,焊缝中无马氏体组织,其焊缝平均硬度为185 HV;接头抗拉强度达到378 MPa,为16Mn侧母材抗拉强度的75%. 拉伸断口断裂于距W6侧熔合线0.8 mm处的热影响区,为准解理断裂.     

10Ni3CrMoV钢CO2激光多层焊的接头组织与性能

与传统电弧焊相比,激光焊接厚板优势明显。采用纯激光焊和激光电弧复合焊等多道焊接技术实现了28 mm厚10Ni3CrMoV钢的高效焊接,采用光学显微镜分析焊缝、热影响区和焊缝重叠区的组织,激光复合焊缝组织主要为针状铁素体,纯激光焊缝、粗晶区和细晶区组织主要为板条马氏体,激光复合焊缝重叠区组织为粒状贝氏体+马氏体,纯激光焊缝和激光复合焊缝重叠区组织为马氏体+少量粒状贝氏体。测试了焊接接头的力学性能,结果表明,激光复合焊缝金属的冲击韧性较高,焊接接头的抗拉强度和屈服强度与母材相当,延伸率略小于母材,焊接接头的最大硬度小于360 HV,弯曲性能合格。     

CO_2激光焊接600MPa DP钢接头组织与性能

采用CO2激光对抗拉强度为600MPa,厚度1.4mm的DP钢进行焊接.研究焊接速度对焊缝外观和截面成形的影响、接头的组织特点、硬度、强度和成形能力.结果表明,激光功率相同,焊接速度较低时焊缝易产生气孔,焊接速度较高时易发生飞溅;焊接速度对焊缝熔深及熔宽也有影响.焊缝区组织主要由马氏体构成,从焊缝、焊接热影响区到母材,组织中马氏体含量下降,接头的最高硬度出现在焊缝或热影响区.在平行于焊缝方向,焊接接头的抗拉强度高于母材,垂直于焊缝方向,接头的抗拉强度与母材相当.由于焊缝出现马氏体组织,接头的塑性和韧性降低,板材的冲压成形能力下降.     

Joint performance of CO2 laser beam welding 5083,H321 aluminum alloy

Laser beam welding of aluminum alloys is expected to offer good mechanical properties of welded joints. In this experimental work reported, CO2 laser beam autogenoas welding and wire feed welding are conducted on 4 mm thick 5083- H321 aluminum alloy sheets at different welding variables. The mechanical properties and microstructure characteristics of the welds are evaluated through tensile tests, micro-hardness tests, optical microscopy and scanning electron microscopy （SEM）. Experimental results indicate that both the tensile strength and hardness of laser beam welds are affected by the constitution of filler material, except the yield strength. The soften region of laser beam welds is not in the heat-affected zone （ HAZ ）. The tensile fracture of laser beam welded specimens takes place in the weld zone and close to the weld boundary because of different filler materials. Some pores are found on the fracture face, including hydrogen porosities and blow holes, but these pores have no influence on the tensile strength of laser beam welds. Tensile strength values of laser beam welds with filler wire are up to 345.57 MPa, 93% of base material values, and yield strengths of laser beam welds are equivalent to those of base metal （264. 50 MPa）.     

AM60变形镁合金薄板激光焊接接头的组织与性能

以AM60变形镁合金薄板为研究对象，分析C02激光焊后接头的组织和性能，探讨镁合金激光焊接的工艺特点。结果表明：在合适的工艺参数下，能获得表面成型良好、变形小的焊接接头。金相观察分析发现接头中热影响区不明显，焊缝区组织致密，晶粒细小，晶界上均匀分布着脆性相（Mg17A112），但内部易产生气孔、裂纹等微观缺陷。硬度测试结果显示，焊缝硬度略高，母材和热影响区硬度相当。在本实验条件下采用C02激光焊能实现AM60镁合金的焊接，抗拉强度可达母材的94％，断口表现为混合断裂。     

921A钢激光-MAG复合焊接头组织及性能

针对6 mm厚的921A钢板,采用激光-MAG复合焊接工艺进行对接焊试验,并对焊接接头的显微组织、硬度、拉伸性能、耐腐蚀性能等进行了分析。结果表明,采用激光-MAG复合焊工艺可获得成形连续美观的焊接接头,无未熔合、裂纹、气孔等缺陷;焊缝组织为针状铁素体、少量沿晶界析出的先共析铁素体及长条状贝氏体,热影响区组织为马氏体;焊接接头的拉伸性能和冲击性能均符合国家标准要求,焊缝强度高于母材,但塑韧性低于母材。峰值硬度在热影响区,为315 HV,焊缝硬度约为280 HV,符合最高硬度不得超过410 HV的规定。焊缝耐电化学腐蚀性能最强,母材次之,热影响区最低;激光和MAG电弧2种热源共同作用区域的组织分布更加均匀,硬度及耐腐蚀性能较激光单独作用区域有了明显改善。 创新点： 采用激光-MAG复合焊实现了6 mm厚度921A钢板无缺陷对接焊的一次焊接成形。焊缝晶粒更加细化,分布更加均匀;焊缝抗拉强度、硬度、电化学腐蚀性能均高于母材,冲击吸收能量满足船级社要求。     

激光焊接镁/铝异种金属的显微组织与性能

对1.8 mm厚AZ91镁合金和1.2 mm厚6016铝合金平板试件进行激光搭接焊试验,利用体视显微镜、卧式金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、电子显微硬度仪、微机控制电子万能试验机等手段研究镁/铝焊缝的表面成形性、接头区域的金相组织、界面元素分布、断口形貌、主要物相、显微硬度与接头力学性能。结果表明:激光功率1900 W,焊接速度50 mm/s,离焦量f为0,Ar气保护气体流量为15 L/min时,焊缝表面成形性良好,热影响区窄,晶粒细化;焊接接头平均抗拉强度和抗剪强度分别为13.99和12.79 MPa,镁侧和铝侧焊缝硬度均高于母材;剪切断口较平坦、光滑,出现相互平行的疲劳条纹;拉伸断口存在较多高度不一致的解理台阶,呈脆性断裂特征;镁/铝焊缝界面存在Mg17Al12、Mg2Al3主要物相,其中Mg17Al12脆性相高温下比Mg2Al3延性相结构稳定,是镁/铝焊接接头呈现脆性特征和较难实现焊接的主要原因。     

热冲压高强钢电阻+激光组合点焊工艺

为避免热冲压高强钢电阻点焊在热输入较大时产生飞溅和满足激光点焊装配要求,提出一种将电阻点焊和激光点焊组合的新焊接工艺方法.通过电阻+激光组合点焊工艺获得了热冲压高强钢焊接接头,分析了接头各区域的显微组织、显微硬度分布、力学性能,并分析了断裂模式及其断裂机理.结果表明,电阻+激光组合点焊接头明显分为电阻焊接区和激光焊接区.母材和激光焊核区硬度值较大,与回火区对应的软化区硬度值下降约60％,激光环外侧软化区为拉剪断裂薄弱环节.此种组合工艺获得的焊接接头相对于单独电阻点焊或激光点焊强度和韧性都有明显提高.