2195铝锂合金T型接头双侧激光摆动焊接组织与性能分析

2195-T87铝锂合金是轻质高强的新一代航空材料，但相比于传统铝合金，铝锂合金的焊接难度更高。基于铝锂合金蒙皮-桁条结构的焊接需求，采用激光束圆形摆动的方式配合Al-Si焊丝对2195-T87铝锂合金T型接头进行双侧激光摆动焊接，对比摆动激光焊接与无摆动激光焊接所得接头的焊缝成形与组织特征，并探讨了热输入、摆动频率以及摆动幅度对焊缝成形质量的影响，最终获得了优化工艺参数下的接头横向与轴向拉伸强度，分析了通过光束摆动改善焊缝成形质量、提高接头强度的效果。结果表明，采用高焊速、低热输入与中等摆动幅度和摆动频率的双侧激光摆动焊接可改善焊缝表面成形质量，抑制气孔生成，细化焊缝晶粒，缩小等轴细晶区尺寸，进而提高接头的横向与轴向拉伸性能，所得接头的最大轴向拉伸强度为267 MPa,横向拉伸强度为420 MPa,对比无摆动焊接分别提高了123 MPa和95 MPa,达到了母材强度的45%和70%。     

激光在挠性陀螺制造中的应用

简要介绍了激光焊接与去重平衡的原理。对挠性陀螺转子的去重平衡、挠性接头的联结焊接及外壳的密封接工艺参数进行了实验研究。     

激光-电阻复合焊接铝合金T型接头工艺及性能

采用激光-电阻复合焊接方法进行铝合金T型接头焊接工艺试验,对激光-电阻复合焊接过程中的主要焊接工艺参数:滚轮电极形状、电流大小和激光功率对焊缝成形及接头性能的影响进行分析,并优化工艺参数以获得良好的焊缝成形和优质焊接接头.试验结果表明:采用弧形端面滚轮电极,在合适的电流和激光功率参数条件下,激光-电阻复合焊接T型接头不仅可以降低接头搭接面的间隙,而且改善焊缝成形,增加搭接面的焊缝宽度,使T型接头的拉伸剪切栽荷与单独激光焊接相比得到显著提高.激光-电阻复合焊接有效改善了激光焊接存在的一些不足,拓展了激光焊接的工业应用范围.     

2195-T8铝锂合金激光填丝双面焊熔池行为与接头力学性能研究

铝锂合金以其质轻、高强、耐腐蚀等优势成为新一代航空航天应用材料,与其他铝锂合金相比,2195-T8铝锂合金焊接性能最优。基于液体火箭贮箱连接处的焊接需求,采用激光填丝双面焊接可以获得质量较好的接头。针对焊接过程中熔池内流体流动与温度的变化,建立了热-流耦合数学模型,通过数值模拟的方法对2195-T8铝锂合金焊接过程进行了研究,而后开展了接头轴向拉伸强度测试实验,阐明了焊接速度与填丝速度对熔池成形、流动与热输入的影响,并得到了不同焊接工艺参数下的最高接头强度。研究结果表明：4组不同焊接工艺参数下,第一面焊接与第二面焊接的熔池内流体流动趋势基本一致,主要为熔池左侧的顺时针涡流与右侧的逆时针涡流;提高焊接速度或填丝速度可以改善熔池成形质量,降低熔池热输入,细化焊缝熔合区中以柱状晶为代表的晶粒,进而有效提升接头力学性能;通过对4组不同焊接工艺参数的数值模拟与实验结果进行对比分析,最终得到熔池成形质量最好、热输入最小的焊缝,其接头轴向拉伸强度高达426.4 MPa,为母材强度的72.6%,对应的焊接速度与填丝速度分别为50 cm/min、1.8 m/min。     

2060铝锂合金光纤激光填丝焊接工艺研究

2060-T8铝锂合金是具有低密度、高比强度,及良好低温性能的新型轻量化航空材料。采用光纤激光器并填充5087(Al-Mg-Zr)焊丝焊接2mm厚2060-T8铝锂合金,研究了工艺参数对焊接接头热裂纹敏感性的影响,分析了焊接接头的显微组织及力学性能。研究结果表明,结晶裂纹敏感性随激光功率和焊接速度的增加而增加,随送丝速度的增加而降低。在激光功率为3kW、焊接速度和送丝速度为3m/min的工艺参数下接头成形良好,无焊接裂纹,焊接接头的平均抗拉强度为309MPa,断裂发生在焊缝区。同焊缝上部及下部相比,焊缝腰部熔合线附近细晶区等轴晶数量较多且柱状晶明显细化,这与熔池流动机制与边界层厚度有关。     

搅拌摩擦焊搅拌头的研究现状

搅拌摩擦焊是一种在铝、镁合金等轻合金焊接领域广泛应用的固相焊接技术,它能避免铝、镁合金等轻合金熔焊时所出现的许多问题。而作为搅拌摩擦焊的核心部伯,搅拌头的形状设计和材料选择对于获得高质量的接头至关重要。本文以搅拌头为研究对象,重点阐述现阶段搅拌头形状设计和搅拌头材料选择.     

不等厚铝/钢激光焊接接头组织与性能研究

为了改善铝/钢连接性能,采用激光技术通过调整工艺参数获得了拉伸强度达到铝母材40%的不等厚铝/钢对焊接头,并对接头焊缝组织、界面化合物、力学性能展开了分析。结果表明,焊接速率为1.8 m/min、激光向钢侧偏置0.3 mm、离焦量为0 mm、激光功率为3.0 kW时,接头抗拉强度达到38 MPa;保持其它焊接参数不变,离焦量为-2 mm时,接头抗拉强度进一步提升至57.7 MPa,焊缝截面形状由酒杯状变为束腰状,熔合线更加整齐,附近裂纹、气孔缺陷明显减少;焊缝界面区域物相衍射与能谱分析表明,沿熔合线垂直方向生长的化合物为脆韧程度不尽相同的FeAl、FeAl₃、Fe₂Al₅和Fe₂CrAl、Fe₃Al;接头整体拉伸断裂模式为脆性断裂,断口表面部分位置连接强度较好,呈凹陷状,检测发现Fe₃Al。此研究结果在提升车身铝/钢连接处性能、车身减重以及节能减排方面具有重要现实意义。     

传感器不锈钢外壳激光焊接封装工艺研究

采用Nd∶YAG激光对井下作业光纤传感器的SUS304不锈钢外壳进行了焊接.为改进传感器不锈钢外壳封装工艺,满足井下作业环境对传感器不锈钢外壳较高的强度和较好密封性要求,采用正交实验设计方法优化了激光焊接的工艺参数并比较了优化效果.优化的激光焊接参数为电流180A,脉宽3ms,频率30Hz,扫描速度10mm/s.对焊接接头进行了拉伸强度测试、断口分析、金相组织分析、显微硬度分析.结果表明:优化参数的焊接试样质量明显好于未优化参数的试样,其抗拉强度为767.5N/mm2,达到基材抗拉强度的96%,拉伸断裂机制为韧性断裂;焊缝组织没有出现气孔、裂纹等缺陷;焊缝硬度与基材相当,硬度范围为HV0.3230～250.     

矩形光斑钛/铝异种合金激光熔钎焊

为提高焊接过程的稳定性,拓展最佳的工艺参数范围,采用能量均匀分布的矩形光斑对V形及Y形坡口的钛/铝异种合金进行激光熔钎焊(LWB),获得了在不同线能量条件下的界面微观组织及接头的力学性能.采用扫描电镜(SEM)及金相显微镜对接头界面的微观组织进行观察,结果发现,界面反应层厚度依赖于焊接线能量大小,并且从接头的上部到下部逐渐变薄;界面反应层厚度的不均匀分布对接头的力学性能有很大影响.根据抗拉强度测试的结果发现Y形坡口的焊接接头存在着混合型断裂、焊缝处断裂和界面处断裂三种断裂模式,而V形坡口的焊接接头存在着焊缝处断裂和界面处断裂两种断裂模式;接头的最高抗拉强度为290 MPa,可达铝母材的80%以上.     

工艺参数对铝-钢激光熔钎焊接头质量的影响

为探索低功率激光焊接钢铝熔钎焊的可行性,采用光纤激光器以1 mm厚的6061铝合金和1.2 mm厚的DP600双相钢为试验对象,进行铝在上、钢在下的激光熔钎焊试验。研究了焊接速度和激光功率对焊接接头质量(焊缝成形性、微观组织和力学性能)的影响。结果表明：接头抗拉剪强度随着激光功率的增加和焊接速度的加快,均表现为先增大后减小,并在激光功率为405 W,焊接速度为5 mm/s的工艺参数下,焊接接头的抗拉剪强度达到最大值127 N/mm,金属间化合物厚度约为10μm,断口为典型的解理断裂。该研究为提高激光焊接质量提供了一定的技术支持。     

基于AlCu焊丝的铝/钢激光-CMT复合熔钎焊工艺及性能分析

采用AlCu焊丝对铝/钢异种金属进行激光-CMT复合熔钎焊试验,系统研究复合焊接工艺参数对焊缝成形的影响规律,分析接头的硬度分布、微观结构及拉伸性能。研究结果表明：提高激光功率、增大送丝速度或降低焊接速度均可以提高铝在钢侧的润湿铺展效果,获得了优化的复合焊接工艺参数：激光功率2 100 W、送丝速度4.0 m/min和焊接速度1.0 m/min。铝/钢界面金属间化合物呈现双层结构,靠近钢侧为板条状,靠近铝侧为针尖状,在最佳复合焊接工艺参数下的金属间化合物层厚度约为2.1μm,相组成为Fe₄Al₁₃、Fe₂Al₅、FeAl₃和Al₂Cu。接头的平均抗拉强度约为164.9 MPa,可以达到铝合金母材的67.3%,断裂方式为穿晶断裂和沿晶断裂的混合断裂模式。     

稀土添加层对钢/铝激光搭接焊接头组织与性能的影响

采用光纤激光对钢/铝异种金属进行激光搭接焊,研究稀土添加层对接头界面过渡区微观组织、元素分布、析出相以及力学性能的影响.结果表明:在激光功率2.0 kW,焊接速度3 m/min,离焦量+2 mm工艺参数下,可以获得宏/微观成形良好的焊接接头.研究还发现,添加层中稀土 Y可以有效调控钢/铝界面的冶金反应,促使界面形成Fe...     

形状记忆合金YAG激光焊接

采用YAG激光焊机对TiNi形状记忆合金板材进行焊接性研究.通过大量工艺试验确定合适的激光工艺参数范围.分别对焊接接头各部分微观组织特点、组织结构、记忆性能、抗拉强度进行了研究.研究发现,焊缝组织晶粒粗大,有新相Ni3Ti的析出;焊接热影响区较窄;焊接接头的形状恢复率是母材的97.4%;母材抗拉强度为Il55MPa,焊接接头抗拉强度达798MPa,是母材抗拉强度的69%,断裂部位在焊缝中心.     

铝/钢异种金属激光填丝熔-钎焊连接工艺研究

采用板条CO2激光器对铝-钢异种金属搭接接头进行激光填丝焊接试验研究。分析了不同热输入量对焊缝成形质量的影响以及不同热输入量对焊缝显微组织、焊缝物相及力学性能的影响。实验结果表明,与低能量密度参数下的焊接接头相比高能量密度参数下的焊缝内部组织将不再均匀,而是出现了条状或块状金属间化合物FeAl,铝-铁界面产生的金属间化合物厚度增加,钢板熔化区主要物相也由低能量密度时的FeAl和Al与-αFe形成的固溶体转变为Fe3Al和Al与-αFe形成的固溶体,从而降低了焊缝的力学性能。拉剪结果显示,高能量密度焊接参数下的焊缝抗拉(剪)强度仅为低能量密度下的72.9%。     

激光摆动路径对钢/铝点焊接头组织与性能的影响

钢、铝两种材料因为物理性能和化学成分上存在较大差异,导致钢铝焊接成为难点。为了得到高质量的钢/铝接头,采用7种激光扫描路径对DP780双相钢和5083铝合金两种金属进行搭接点焊试验。研究激光扫描路径对钢/铝接头宏观形貌、金相组织、显微硬度和剪切强度的影响。结果表明:扫描路径的变化对接头的影响较大,相比于常规焊接,摆动焊接的接头具备更好的连接质量,焊缝表面成形效果更好;钢/铝接头主要由马氏体和铁素体组成,使用激光摆动点焊的接头晶界明显,在马氏体和铁素体交界处有少量的片状珠光体,且焊缝各处的晶粒种类无较大差异,因此焊缝各处力学性能相同,减少受力后,出现应力集中的现象;摆动点焊钢/铝接头的力学性能得到提升,钢侧接头的最大显微硬度可达450 HV,是常规的1.06 倍,剪切强度为83 N/mm,是常规焊接的2.12 倍。     

2198-T851铝锂合金激光焊接工艺研究

铝锂合金被认为是在航空航天领域中实现飞行器轻量化的理想结构材料之一。采用高功率光纤激光器焊接1.76mm厚的2198-T851铝锂合金,研究填充ER4047焊丝时激光功率、焊接速率和送丝速率对焊接热裂纹和焊缝组织的影响,以及最优焊接工艺下焊接接头的显微组织与力学性能。结果表明,当激光功率为4kW,焊接速率为4m/min,送丝速率为4m/min时,填充ER4047焊丝焊接可获得成形良好且无宏观裂纹缺陷的焊接接头。接头的平均抗拉强度为342MPa,拉伸断裂后接头断裂强度达到母材的65.4%,熔合区为薄弱部位。     

不同功率对激光摆动焊接钢/铝异种材料的影响

为了得到高质量的钢/铝接头, 采用激光摆动焊接的方法、使用不同的功率对DP780双相钢和5083铝合金两种金属进行了搭接实验, 研究了不同焊接功率对钢/铝接头宏观形貌、微观组织和力学性能的影响。结果表明, 1400W~1600W的功率区间内可有效实现板材焊接; 激光功率为1400W和1500W时, 焊接接头的金相组织以马氏体为主, 当激光功率为1600W时, 接头内的铁素体增多, 马氏体减少, 焊接接头的金相组织以铁素体为主; 3种接头显微硬度的最低值和最高值分别位于焊缝中心和热影响区, 在1500W的激光功率下, 焊接接头的力学性能最好, 钢侧接头的显微硬度约高于母材显微硬度的1.7倍; 接头的最大剪切强度达到113N/mm。此研究结果应用在船舶制造领域具有较重要的意义。     

钛/铝激光焊接的微观组织及力学性能

采用3 kW光纤激光偏置铝侧焊接的方式,完成了TC4钛合金和6082铝合金的连接。测试了接头的宏微观组织及力学性能特征,通过有限元方法对接头的温度场分布及钛/铝结合界面的热循环曲线进行了模拟。研究结果表明,钛/铝激光偏置焊接可获得无裂纹、无气孔,具有良好拉伸强度的接头,钛试板在焊接过程中发生部分熔化,端面变得不平整。在凝固过程中,钛/铝结合界面会形成一个厚度较薄的钛/铝金属间化合物层,其主要相为TiAl_3。拉伸试验表明,接头的最高抗拉强度为153 MPa,是铝基材强度的72.9%;接头的断裂模式为脆性解理断裂,断裂发生在金属间化合物层位置,引起断裂的脆性相为TiAl和TiAl_3。     

纳秒激光工艺参数对铝/镁异种焊缝成形的影响

利用纳秒激光对铝合金和镁合金薄板进行了中心搭接焊试验,分析了纳秒激光工艺参数对铝/镁焊缝成形及力学性能的影响。研究结果表明,在纳秒激光焊接能量输入低、激光功率密度大、焊接速度快的条件下,可形成有效的铝/镁焊接接头,剪切强度达到86 MPa。在5~10kW激光功率范围内,焊缝熔深与纳秒激光功率密度呈线性关系,而与激光持续作用时间和激光点能量呈对数关系。     

电子封装和组装中的微连接技术

3钎焊接头的形态 一般的结构件的钎焊接头由两部分组成：搭接部分和外圆角部分，搭接部分承担接头的主要承力功能，圆角部分并不起重要作用。而在微电子器件封装和组装的钎焊接头中，已经没有了传统意义上的搭接部分，接头主要由圆角部分组成，或者圆角部分要起主要的承力作用。此时，圆角的形状或者称为焊点形态就对接头的力学性能起着关键的作用。