SMA490BW耐候钢窄间隙激光填丝焊接头组织与性能

采用窄间隙激光填丝焊的方法并选取优化的焊接工艺参数焊接了高速列车转向架用16 mm厚的SMA490BW耐候钢,焊后通过拉伸、弯曲试验、显微硬度测试及微观组织观察,分析了窄间隙接头的组织与性能。试验结果表明:焊接接头成形良好,未见明显缺陷;填丝焊的焊缝中心组织由针状铁素体和少量粒状贝氏体组成,冲击韧性良好;热影响区主要有针状铁素体、粒状贝氏体及魏氏组织,接头的最高硬度值出现在焊接热影响区的细晶区。接头拉伸试样断于母材,试样弯曲180°未开裂,在-40℃进行冲击试验,冲击性能良好,因此焊接接头的力学性能良好。     

转向架用Q345E钢窄间隙激光填丝焊接头组织和力学性能研究

采用窄间隙激光填丝焊焊接了16 mm厚的Q345E钢,利用光学显微镜和拉伸试验机等分析了接头的组织和力学性能。结果表明:在选取合适的焊接工艺参数的情况下,可以得到成型良好,无气孔、裂纹和未熔合的窄间隙接头。焊接道数共5道,接头的中部焊缝组织主要为针状铁素体、粒状贝氏体和珠光体,接头的中部热影响区组织为回火马氏体和M-A组织;接头的表层焊缝组织和中部焊缝组织一致,但其组织粗大,接头的表层热影响区组织为板条状马氏体。接头表层热影响区的硬度高于接头中部热影响区的硬度。拉伸试样均断在母材,横向侧弯试样在弯曲180°后均未开裂,接头力学性能良好。     

TC4钛合金窄间隙激光填绞股焊丝焊接接头组织及性能

采用实心绞股焊丝,通过窄间隙激光填丝焊对TC4钛合金进行焊接,分析了激光填丝焊接头各区域的微观组织及形貌,并测试了焊接接头的显微硬度、室温拉伸性能及冲击性能等力学性能。结果表明,焊缝截面整体成形良好,无明显未熔合和气孔等缺陷;母材由等轴α+β相组成,热影响区晶粒比母材稍大,热影响区由针状α′马氏体+初生α相组成,焊缝由粗大的原始β柱状晶和内部网篮状α′马氏体组成;焊接接头的抗拉强度平均值达940 MPa,拉伸断裂在母材,断口韧窝较浅,主要表现为韧性断裂特征;焊缝的显微硬度平均值为375 HV,高于母材及热影响区。 创新点： 采用高熔敷效率的绞股焊丝作为填充金属,对 20 mm 厚 TC4 钛合金板进行激光填丝焊,探究了厚板钛合金焊接接头的组织与性能分布规律,为厚板钛合金焊接结构的实际应用提供基础数据支撑。     

430铁素体不锈钢钢带光纤激光填丝焊接工艺研究

分别研究了激光自熔焊和激光填丝焊焊接工艺对2 mm厚430铁素体不锈钢钢带焊接的影响,分析了铁素体不锈钢激光焊的组织转变以及力学性能变化规律。结果表明,相对于激光自熔焊接,激光填丝焊焊接430铁素体不锈钢所获得的焊缝晶粒更细小、焊缝成形更均匀、饱满且焊缝无凹陷、咬边等缺陷,接头抗拉强度优于母材,熔合区硬度值分布更加均匀,最高可达320 HV左右,相对母材硬度值有显著提升。430铁素体不锈钢在0.1mm和0.3 mm对接间隙下进行激光填丝焊均获得成形良好且力学性能优良的焊接接头,从而可大大降低对焊接生产装配条件的要求。     

钛合金激光焊接工艺对比研究

通过单激光焊接、激光填丝焊接、激光-MIG复合焊接三种焊接方法对1.5 mm厚TC4钛合金薄板进行了焊接试验。试验结果表明,三种焊接方法中,单激光焊接接头的焊缝表面成型最优,其焊缝与热影响区也最小;激光填丝焊接接头的抗拉强度最高,为1058 MPa;单激光焊接接头的硬度略高于激光填丝和激光-MIG复合焊接接头的硬度。三种焊接方法的焊缝中心组织均为典型的铸态组织。单激光焊接接头的热影响区中晶粒保持母材的轧制状态,基本为无再结晶区;激光填丝焊接与激光复合焊接接头的热影响区依次为粗晶区、不完全再结晶区和无再结晶区,且晶粒逐渐变小。     

焊接电流对TC4钛合金窄间隙TIG焊缝成形及组织的影响

对30 mm厚的TC4钛合金板材进行窄间隙TIG单层填丝焊试验,研究了焊接电流对焊缝成形的影响,分析了焊接接头的显微组织和显微硬度。试验结果表明:随着焊接电流的增加,焊缝熔深、熔宽增加,焊缝表面下凹程度增大,但是焊缝熔宽增加幅度较小;焊缝区晶粒发生严重粗化,主要为粗大的柱状晶,其显微组织均为针状马氏体α'组织;靠近焊缝区侧的热影响区晶粒比靠近母材侧的粗化程度大。焊接接头显微硬度分布相似,焊缝区硬度稍高于母材硬度,并未存在明显的软化区;峰值硬度出现在热影响区,随着焊接电流增加,热影响区峰值硬度降低。     

不同激光焊方法对5A06铝合金中厚板组织及性能的影响

采用单激光焊和激光填丝焊研究了6 mm厚5A06铝合金中厚板的焊接性,分析了焊缝的形貌、力学性能和显微组织。结果表明：2种激光焊方法的焊缝形貌存在一定差异,激光填丝焊的焊缝鱼鳞纹更加均匀,单激光焊时的飞溅较多,焊缝熔宽更小且有咬边的现象;焊接接头的抗拉强度和显微硬度均低于母材的抗拉强度和显微硬度,激光填丝焊的抗拉强度能达到母材的80%以上,且其抗拉强度、伸长率和显微硬度均值均优于单激光焊的;焊缝区组织、熔合区和热影响区组织均分别为等轴枝晶、柱状晶和纤维状组织,熔合区与热影响区的界限明显,激光填丝焊焊缝区的等轴枝晶晶粒更细,熔合区的柱状晶数量占比更小。     

S32205双相不锈钢管接头窄间隙激光填丝焊接头组织与性能

采用窄间隙激光填丝多道焊的方法焊接了壁厚25 mm的S32205双相不锈钢管,焊后观察并分析了接头不同区域的组织及铁素体-奥氏体的双相比例,对接头进行了一系列的拉伸、冲击试验,并测量其显微硬度以评定其性能。结果表明:接头具有良好的焊缝成形,无未熔合、气孔等焊接缺陷;接头组织沿垂直于熔合线中心对称生长;焊缝重叠部位因二次加热处于敏感温度区间,有脆硬相析出;焊接热影响区的近缝区中奥氏体呈条带状分布。焊接接头焊缝区域奥氏体与铁素体的平均比例分别为46%和53%,热影响区奥氏体与铁素体的平均比例分别为39.3%和60.7%,符合要求。     

填充焊丝对6A02铝合金光纤激光焊接接头组织性能的影响

采用ER4043焊丝开展了1.0 mm厚6A02铝合金的光纤激光填丝焊接,对比分析了是否填丝对焊缝横截面形貌、接头组织、显微硬度分布和拉伸性能的影响.结果表明,激光填丝焊缝成形饱满,能够显著提高焊前装配的最大间隙容忍裕度.与自熔激光焊接接头相比,激光填丝焊接接头熔合区附近的柱状晶组织和焊缝中心的混合组织（柱状晶+等轴晶）均相对粗化,接头软化现象更加明显,焊态时接头抗拉强度基本相当,仅达到母材水平的83.2%,但经历固溶时效热处理后,接头强度得以恢复,并高于母材水平,断后伸长率获得显著改善,可以达到21.29%,远高于前者的8.13%.     

30mm厚钛合金TC4磁控电弧窄间隙TIG焊接接头组织及力学性能研究

对30 mm厚钛合金TC4板材进行磁控电弧窄间隙TIG焊接试验,并对其接头组织与力学性能进行检测分析,包括金相组织、拉伸强度、冲击韧性及显微硬度。通过优化焊接工艺试验,得到了外观成形美观、保护效果良好,未见宏观缺陷的窄间隙焊接接头。焊缝显微组织主要由片状α相、β相及细针状马氏体α'相组成。磁控电弧窄间隙TIG焊接中电弧在窄间隙坡口中进行周期性摆动,能够降低焊接热输入的同时保证侧壁充分熔合,得到的热影响区与常规TIG焊接方法相比要窄,宽度大约为1~2 mm。对接头进行拉伸试验,断裂位置均在焊缝处,断裂方式为韧性断裂,接头抗拉强度可达到母材的96%以上。接头热影响区硬度值最高,焊缝中心区显微硬度最低,整个接头的硬度峰值出现在热影响区的粗晶区,但未见明显的硬化及软化区域。     

薄板铝合金激光填丝焊组织性能分析

实现了薄板5A06铝合金的激光填丝焊.并采用扫描电镜和能谱分析仪对比分析了激光填丝焊和非填丝焊接头的显微组织及其成分分布,对比分析了这两种接头显微硬度和拉伸性能.结果表明,薄板5A06铝合金的激光填丝焊焊缝的成分主要取决于焊丝成分,由于激光焊冷却速度快,焊缝的成分和组织均匀性均较激光焊未填丝的低.其激光填丝焊接头的抗拉强度和断后伸长率均高于激光焊的接头,可以达到与母材等强,焊缝硬度低于激光焊焊缝.     

激光焊典型对接接头焊接性能研究

通过研究奥氏体不锈钢材料2-SUS301L-ST对接接头的外观形貌、力学性能、显微硬度、金相组织等,考察激光焊接典型对接接头焊接性能。试验研究表明:激光焊接间隙小于等于0.2 mm时,激光焊接过程稳定,焊缝成形均匀美观,未发现外观缺陷和内部缺欠;激光焊接接头具有较好的塑韧性,其平均拉伸强度为786 MPa,激光焊对接接头显微硬度约250 HV;激光焊缝的微观组织均为柱状晶奥氏体组织,热影响区显微组织致密、晶粒细小。     

填充金属对TC4钛合金激光填丝焊接头组织性能影响

分别采用TC3实心焊丝和Ti-Al-V-Mo系药芯焊丝作为填充金属，进行TC4钛合金板窄间隙激光填丝焊，并对获得的焊接接头组织性能进行分析研究。结果表明，两组焊接接头各区域的微观尺度区别较明显，激光填药芯焊丝焊接接头中的焊缝区与粗晶区中的α’马氏体长度较小，并且焊缝区中原始β相晶界宽度也较窄；激光填实心焊丝焊缝中α’马氏体板条约为0.55μm，板条α’马氏体之间穿插着少量残留β相，在α’马氏体内部发现位错，并形成少量的位错塞积；激光填药芯焊丝焊缝中的针状α’马氏体宽度约为0.35μm，板条α’马氏体之间同样穿插着少量残留β相，针状α’马氏体内含有少量的细孪晶和大量的位错塞积形成的位错墙，同时在相界位置也发现更加密集的位错，残留β相含量也要略多；激光填实心焊丝焊接接头焊缝区中晶粒间的取向差大于10°的大角度晶界占比约79.25%，药芯焊丝约为96.27%；激光填药芯焊丝焊接接头的焊缝区及热影响区硬度平均值及拉伸性能数值均大于激光填实心焊丝的焊接接头。     

镁合金激光、激光填丝及激光——电弧复合焊接接头对比分析

系统对比了镁合金单纯激光、激光填丝和激光-电弧复合焊接接头的微观组织及力学性能.试验结果表明,激光焊缝表面有明显的咬边及凹坑缺陷出现;激光填丝及复合焊缝成形良好、均匀规整.在激光功率和焊接速度相同的情况下,激光填丝焊接头的凝固组织最细小,半熔化区最窄;激光-电弧复合焊接头的凝固组织最粗大,半熔化区最宽.拉伸性能测试表明,激光填丝焊接头抗拉强度和伸长率最高,且抗拉强度优于母材;复合焊和单纯激光焊接头的抗拉强度为母材的95％左右.此外,所有接头均表现为韧-脆混合断裂模式.     

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。     

A286不锈钢薄板激光焊接工艺性研究

采用激光焊对0.635 mm厚的A286不锈钢薄板进行填丝焊接,分析测试了焊接接头的微观组织、显微硬度、力学性能以及断口形貌。结果表明,焊缝区组织为柱状晶奥氏体基体上分布着少量枝晶间的δ铁素体,热影响区发生了回复和再结晶,晶粒有一定程度的长大;母材和焊缝之间没有平直明显的熔合线;热影响区和焊缝区的平均显微硬度高于母材区的;在常温和高温拉伸过程中,焊接接头均在母材处断裂,并且断裂形式为典型的韧性断裂,焊缝满足强度要求。     

T91/P91窄间隙热丝TIG焊接工艺对接头力学性能的影响

通过对T91/P91窄间隙热丝TIG焊试验,对比研究了焊接接头各区包括焊缝、热影响区、母材的显微组织,以及各项力学性能比如常温拉伸、高温拉伸、硬度及冲击性能,从而探究窄间隙热丝TIG焊对T91/P91钢焊接性的影响.试验结果表明,焊接接头组织均匀,主要为回火马氏体;抗拉强度达到了母材水平甚至比母材更强;焊缝区域硬度分布比较均匀,硬度值高于热影响区和母材;焊缝的冲击韧性也与母材相当.研究结果表明,窄间隙热丝TIG焊可以改进T91/P91焊接接头的焊接质量,焊接接头各项力学性能均满足使用需求,从而获得了较高质量的焊接接头.     

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。     

热输入对5A06铝合金激光填丝穿透焊的影响

在1.2mm厚5A06铝合金YAG激光填丝焊工艺试验的基础上,研究了热输入对激光填丝穿透焊焊缝成形的影响,进一步分析了典型接头的组织性能.结果表明,激光填丝穿透焊接头呈现为U形截面,且热输入被限定在一定狭长区域内.随着热输入的降低,激光填丝穿透焊接头组织更加细小,接头显微硬度提高.致使接头强度虽略有降低,但韧性却得以大幅度改善.     

130mm铝合金扫描激光填丝焊接头微区组织和性能

针对船用130 mm 5A06铝合金厚壁结构件的扫描激光填丝焊接头,对其焊缝（weld metal,WM）、热影响区（heat affected zone,HAZ）及母材（base metal,BM）的显微组织进行研究,并通过维氏硬度和微型剪切试验研究了接头各区力学性能差异.结果表明,5A06铝合金单激光焊缝以等轴晶为主,填丝焊焊缝以柱状晶为主,HAZ和BM晶粒比WM粗,母材及热影响区为轧制的纤维状组织;由于焊接热循环作用,接头热影响区硬度略高于母材,抗剪强度二者差别不大,单激光焊缝硬度和抗剪强度略高于填丝层.总体而言,焊缝区强度低塑性好,母材及热影响区强度高塑性低.