铝合金激光-MIG复合焊气孔缺陷影响规律研究

针对铝合金激光-MIG复合焊接气孔缺陷突出的问题,系统研究了激光功率、电弧电流、焊接速度、热源间距、离焦量等工艺参数对气孔缺陷分布、大小及含量的影响规律.研究结果表明:保证实现全熔透焊接时,激光功率对焊缝气孔缺陷的影响较小;气孔缺陷含量及大小均随电弧电流增加而增加,当电弧电流大于150 A时,因电弧压力较大,气孔缺陷主...     

铝合金激光-MIG 复合填丝焊稳定性分析

采用试验和数值模拟结合的方法对X80管线钢多道激光-MIG复合焊焊接过程的温度场和焊接残余应力场进行了研究,分析了激光功率对复合焊接头的显微组织、温度分布和残余应力分布的影响规律. 结果表明,激光功率增加,熔池最高温度明显上升,焊后冷却速度下降;粗晶热影响区组织中粒状贝氏体、针状铁素体增加,条状贝氏体减少. X80管线钢激光-MIG复合焊接头残余应力水平较高,纵向残余应力、横向残余应力和厚度方向残余应力的拉应力峰值均出现在焊缝区. 激光功率在2.0 ~ 3.5 kW范围时,等效残余应力、纵向残余应力、横向残余应力和厚度方向残余应力的峰值随着激光功率增加均出现下降趋势. 但激光功率从3.5 kW上升至4.0 kW时,各应力的峰值有所上升.     

铝合金高功率激光-MIG复合焊热源形态特征

为深入理解铝合金大功率激光-MIG复合焊热源空间分布特征,设计了以激光功率、电弧功率以及激光与电弧之间的距离为因素的全因子试验,采用高速摄影和图像处理技术得到等离子体的宽度和面积.结果表明,复合焊中热源功率存在一定的阈值,随着功率的增加低于这个数值等离子体尺寸减小而超过这个数值等离子体呈膨胀趋势,在高功率复合焊中等离子体宽度随光束功率的增加而增大.激光束与电弧之间的距离影响等离子体空间的几何分布,但是随着激光束与电弧之间距离的逐渐增加,复合焊焊接过程中的等离子体存在一个维持、膨胀和恢复的不断重复的周期过程.     

铝合金激光-MIG复合填丝焊稳定性分析

通过与铝合金激光-MIG复合焊方法相对比,主要研究了铝合金激光-MIG复合填丝焊的焊缝成形、熔深稳定性、余高稳定性、焊缝气孔率、激光匙孔特征、等离子体特征. 试验结果表明,在合适的工艺参数条件下,铝合金激光-MIG复合填丝焊焊接过程稳定,焊缝成形良好,额外填入的焊丝可以连续稳定地过渡到熔池中,激光匙孔具有明显的形成、长大、湮灭周期性变化特征;相同工艺参数条件下,铝合金激光-MIG复合填丝焊的焊缝熔深稳定性、余高稳定性与激光-MIG复合焊相当,激光匙孔开口面积约增加15.34%,等离子体+电弧总面积约增加1.95%.     

薄板铝合金光纤激光-MIG复合焊工艺与性能研究

为了解决传统焊接方法焊接铝合金的生产效率低,并产生夹钨、裂纹、气孔等缺陷,文中采用了光纤激光-MIG复合焊的方式对2 mm厚的A6082铝合金进行了焊接,通过控制变量法确定了不同焊接工艺参数的影响规律。经反复试验,确定了最佳焊接工艺参数后,获得了优质的焊接接头,并对此复合焊接头的力学性能及内部显微组织进行了研究。由试验结果得出,A6082铝合金材料的焊缝组织主要由α-Al固溶体和少量β(Al8Mg₅)这2种组织组成,且组织形貌为柱状晶形态;焊缝金属的硬度低于母材的硬度,焊接HAZ的硬度低于焊缝金属的硬度;焊接接头拉伸试验断裂位置在热影响区,其最高抗拉强度约是母材的78%,拉伸断口形貌为塑性断口。     

中厚板6082铝合金激光-MIG复合焊工艺与力学性能研究

采用激光-MIG复合焊工艺对中厚板6082铝合金进行焊接,焊接完成后,对焊缝进行了显微组织观察、硬度测试以及拉伸性能检测。结果表明,当激光功率为4.5 kW,焊接速度为1.2 m/min,离焦量为5 mm,送丝速度为8 m/min时,焊缝表面成形良好;焊缝熔合区显微组织均为等轴枝晶,晶粒较小,热影响区较窄,并且焊缝上部的组织相较于焊缝下部较为细小密集;焊接接头的热影响区硬度较母材和焊缝中心最高;焊缝的平均抗拉强度为251.9 MPa,接近于母材。     

激光-MIG复合焊的特点

<正>激光-MIG焊采用激光束和电弧共同工作,焊接速度高,焊接过程稳定,热效率高以及允许更大的焊接装配间隙。激光-MIG焊的熔池比MIG焊的要小,热输入低,热影响区小,工作变形小,大大减少了焊后纠正焊接变形的工作。     

铝合金激光-MIG复合焊熔滴对匙孔作用的模拟

将复合焊接过程中的反冲压力、表面张力等驱动力及熔滴过渡行为考虑在内,建立5A06铝合金激光-MIG复合焊接数值模拟热流耦合模型,由于熔池内的流动及匙孔稳定性对焊接性能有重要影响,因此针对熔滴与匙孔及熔池稳定性的影响进行了系统讨论,并且通过采用不同的熔滴落入位置进行计算.结果表明,当熔滴落入位置距激光中心较近时,熔滴对匙孔的冲击作用较大,匙孔壁的平均流速和波动频率有所增加,匙孔更易由于周期性的熔滴过渡而产生液桥发生闭合,熔滴落入位置还会影响匙孔深宽比,进而影响激光能量的菲涅尔吸收.     

铝合金激光-MIG复合焊熔滴对匙孔作用的模拟

采用CMOS高速摄像机检测和分析铝合金熔化极气体保护焊(MIG焊)熔滴过渡行为,确定MIG焊熔滴的过渡频率和速度. 在理论分析MIG焊热源特性、热作用模式以及焊缝形貌前提下,从宏观焊接热过程出发,提出并开发了适用于MIG焊的组合体积热源分布模式,MIG焊电弧被处理描述为经典的双椭球体热源模型,熔滴能量作用模式被表示成均匀球体热源模型. 同时,在均匀球体热源模型中加入了熔滴热能和动能,实现了熔滴对MIG焊熔池冲击作用的影响. 基于上述热源模型,建立了铝合金MIG焊温度场有限元模型,对厚板铝合金MIG焊温度场进行了模拟. 结果表明,模拟获取的焊缝熔合线走势及形貌和实际焊接结果相吻合,证明开发的热源模型能够准确描述MIG焊指状熔深特性和热传导过程.     

高速列车6N01铝合金型材激光-MIG复合焊研究

针对高速列车的单层地板和侧墙部件,分别采用MIG焊和激光-单丝MIG复合焊进行6N01铝合金型材试验研究,优化了复合热源焊接的坡口尺寸,对比分析了两种焊接方法的焊缝成形、焊接效率、接头力学性能及微观组织。试验结果表明,复合焊在焊接速度为3 m/min时仍可获得良好的焊缝成形,与MIG焊相比,复合焊接效率可提高3倍以上,抗拉强度提高9%左右。     

铝合金激光-MIG电弧复合焊接工艺

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。     

2A14铝合金激光-MIG复合填丝焊特性分析

针对2A14铝合金同时进行了激光-MIG复合焊和激光-MIG复合填丝焊试验,对比分析了激光功率、离焦量、焊接速度、焊接电流、光丝间距、填丝速度等工艺参数对两种焊接方法焊缝成形的影响规律.结果表明,铝合金激光-MIG复合填丝焊方法切实可行,工艺适应性良好,与铝合金激光-MIG复合焊相比,均能在较宽的工艺参数范围内实现良好的焊缝成形;相同试验参数条件下,铝合金激光-MIG复合填丝焊的焊缝成形特征与激光-MIG复合焊基本相同,但其熔敷速度明显大于激光-MIG复合焊,焊缝余高明显增加.     

6061-T6铝合金激光-MIG复合焊广域环境下疲劳性能研究

以磁悬浮列车底架地板用6061-T6铝合金为对象,研究了6061-T6铝合金激光-MIG复合焊焊接接头在低高温(-40℃、常温、70℃)的疲劳性能,为广域环境条件下磁悬浮列车设计提供基础实验数据。结果表明:常温条件下的疲劳极限为67.1 MPa,焊缝断口具有明显的劳源区、疲劳扩展区和瞬时断裂区,疲劳扩展区存在明显的疲劳辉纹,局部存在不同族簇疲劳辉纹,瞬时断裂区有明显的韧窝结构,瞬断区为韧性断裂;低温(-40℃)条件疲劳极限为61.3 MPa,焊缝断口疲劳辉纹细而致密,存在大量的二次裂纹,焊缝韧塑性降低;高温(70℃)条件疲劳极限为56.2 MPa,焊缝疲劳断口呈现准解理断裂特征,大量脆性疲劳辉纹分布于断口且瞬断区为典型的聚集型韧窝特征。     

7075-T6铝合金激光-MIG复合焊焊接接头疲劳寿命原位研究

本文对7075-T6铝合金激光复合焊焊接接头的疲劳寿命进行了探究。结果表明：疲劳裂纹萌生寿命与疲劳寿命之间存在着一定的比例关系。对于母材试样,该比值为64.5%;而对于焊接接头试样,该比值为20.2%。疲劳断口表面观察发现,母材试样的疲劳断口上存在大量韧窝,而焊接接头试样疲劳断口上存在许多气孔。这些气孔被认为是引起焊接接头疲劳裂纹萌生寿命急剧下降的主要原因。     

激光-MIG复合焊根部驼峰缺陷预测

激光-熔化极惰性气体(melt inert gas,MIG)复合焊过程中容易出现根部驼峰缺陷,为了实现焊接过程根部驼峰缺陷的同步预测,研究根部驼峰缺陷预测的算法并对其预测结果进行分析. 采用高速摄像机进行复合焊接过程的实时视觉传感采集,提取焊接过程的正面熔池和匙孔的时序特征信息,并对这些特征信号进行小波包分解(wavelet packet decomposition,WPD)与重构. 应用激光扫描仪获得背部焊缝余高,以此作为驼峰状态标记的依据. 再通过长短期记忆(long short-term memory,LSTM)神经网络对焊接过程中根部驼峰状态进行预测. 结果表明,WPD-LSTM算法对根部驼峰预测的准确率达到97.85%. 相比其它算法,基于焊接过程正面视觉传感时序特征信息的WPD-LSTM算法预测准确率更高,且预测结果具有较高的连续性,有利于实现对焊接过程根部驼峰缺陷的同步检测与控制.     

A7N01铝合金激光-MIG复合焊电参数特性分析

针对A7N01铝合金激光-MIG复合焊接过程,研究不同保护气氛下电参数的变化规律,以及保护气成分对熔滴过渡周期的影响规律。采用不同占比的氦-氩混合保护气对A7N01铝合金进行了焊接过程的电参数采集以及熔滴过渡周期统计;研究不同成分的氦-氩混合保护气对焊缝成形及气孔缺陷的影响。结果表明,当混合气氛中的氩气所占比例较高时,电参数规律性较强、较为稳定;氦气所占比例大于50%的情况下,伴随着短路电压的出现,焊接过程电参数不再具有周期性。氦气所占比例越高,熔滴过渡周期越长;当氦气的比例超过50%后,焊缝成形质量下降,出现焊瘤及飞溅现象;氦气的加入会改善高纯氩保护氛围下不可避免的气孔现象,降低气孔率及气孔尺寸。     

基于图像处理的高精度激光-MIG复合焊焊缝跟踪系统

针对目前激光-MIG复合焊的缺点,设计了一种基于视觉控制的激光-MIG复合焊焊缝跟踪系统,研究了基于图像处理的激光视觉技术,对焊缝进行直线/圆弧拟合,利用插补算法对焊缝进行仿真跟踪.实验结果表明:图像经过滤波、细化可以得到清晰的结构光骨架,利用直线/圆弧算法对采样点进行拟合,拟合精度在允许范围以内,通过直线、圆弧插补对焊缝进行仿真跟踪,跟踪精度较高.     

中厚板铝合金激光-MIG复合双层焊接方法

提出了激光-MIG复合双层焊接中厚板铝合金方法,该方法分两层进行焊接：第一层为打底焊,解决焊接熔深不足的问题;第二层为盖面焊,解决焊缝成形不良的问题.结果表明,在激光器额定功率为4 kW时,采用激光-MIG复合双层焊接方法焊接ZL114A材料的熔深可达10 mm,接头抗拉强度平均值为238 MPa,大于母材抗拉强度的8...     

铝合金激光-MIG复合焊中两种焊接方向对焊缝的影响

以高铁用6N01铝合金为试验材料,采用激光-MIG复合焊接方法,进行了焊接工艺试验,对两种不同的焊接方向进行了对比研究。对比分析了不同焊接方向下,焊缝形貌的变化、焊缝硬度和组织的改变;对两种条件下的焊缝进行了拉伸强度测试;经过X射线探伤,讨论了不同的焊接方向对气孔数量和分布的影响。结果表明:不同焊接方向下焊缝的成形、熔合区的晶粒生长取向、气孔分布不同,而硬度和拉伸强度差别不大。