脉冲激光焊在薄壁元器件焊接中的应用

在进行直径仅1 mm并厚0.2 mm不锈钢薄壁结构的元器件生产制造时,采用脉冲激光焊进行焊接,通过调整激光焊接的工艺参数,分析接头的熔化情况、焊接接头密封性能以及元器件整体的绝缘性能,确定此类精密焊缝能够采用脉冲激光焊进行焊接。     

大厚度船用高强钢激光-电弧复合焊技术研究

为实现大厚度高强钢全熔透单道对接焊,针对厚度20mm的AH32船用高强钢,采用15kW大功率CO_2激光进行激光-电弧复合焊接.分析了工件坡口、焊接速度、送丝速度、离焦量、装配间隙等规范参数对焊缝成型影响;通过金相观察以及显微硬度测定分析了接头组织性能.结果表明:通过激光功率等焊接规范匹配,激光-电弧复合焊接能实现20mm厚板的全熔透单道对接;钝边为8mm的Y形坡口有助于提高厚板激光-电弧复合焊缝熔透能力;降低焊接速度有利于提高熔深能力;工件厚度较大时,装配间隙对焊缝熔深能力的影响较为显著;接头硬度表明厚板激光复合焊焊缝纵向热循环模式存在较大差异.     

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。     

321不锈钢薄板激光微焊接接头组织性能研究

本文采用微型脉冲激光实现了0．3mm厚321不锈钢片的对接焊,通过正交优化设计对工艺参数进行了优化,利用光学显微镜,电子精密拉伸机等分析测试手段,研究了工艺参数对焊接接头微观形貌及组织的影响。结果表明,焊接接头获得最大抗拉强度的最优工艺参数是脉;中功率百分比为18、脉冲宽度为4ms、脉冲频率为2Hz,此时焊接接头的承载能力达到母材的98％。分析了功率密度对焊缝成形和力学性能的影响。承载能力较高的焊接接头其显微组织是由焊缝中心区的等轴晶和焊缝边缘粗大的柱状晶组成,并且焊接接头的显微硬度高于母材。     

ST14钢与DP600冷轧双相钢激光拼焊工艺研究

采用500 W固体脉冲激光焊接系统对厚度均为1.5 mm的ST14钢和DP600冷轧双相钢进行了激光拼焊试验,研究不同激光焊接工艺下的焊接接头形貌,并对工艺优化后的焊接接头显微组织、静态拉伸进行测试。试验结果表明:当激光焊平均功率为370 W、焊接速度为300 mm/min、焊接电压为260 V时,激光拼焊板焊接接头表面形貌和横截面形貌满足激光焊焊缝质量评价标准要求,该焊接接头拉伸断口位于ST14一侧母材区,屈服强度和抗拉强度与ST14钢母材相当。随着脉冲频率的增加,焊缝的宽度、熔深和热影响区宽度增加。     

TiNi形状记忆合金薄片的微激光焊接工艺研究

采用微激光对厚度为0．2mm的TiNi形状记忆合金薄片进行焊接,通过正交试验以获得最大的接头抗拉力为目标对工艺参数进行了优化,并分析了工艺参数对焊接接头表面及横截面形貌的影响。结果表明,焊接接头获得最大抗拉力的最优工艺参数是：脉冲功率百分比21％、脉冲宽度2．3ms、脉冲频率4Hz,此时焊接接头的承载能力达到母材的97％。当微激光焊的功率百分比、脉冲频率、脉冲宽度过大时会产生热量的积累、导致焊缝发生烧穿;过小时激光脉冲的熔透能力较弱、导致焊缝未焊透,这两者是导致焊接接头承载能力较差的主要原因。     

电子束焊接对调质15CrMnMoVA高强钢组织及性能的影响

为实现高淬火倾向的航空高强钢材料的高质量接头,以15CrMnMoVA高强钢为研究对象,进行了电子束焊接工艺试验研究;针对不同结构的电子束焊接接头,分析了焊缝显微组织特征、焊接接头的显微硬度分布和力学性能,探讨了电子束焊接工艺对接头组织性能的影响。结果表明,15CrMnMoVA钢的焊缝中心形成了网篮状马氏体组织,其显微硬度为典型的马鞍形分布。不同锁底结构的电子束焊接接头的拉伸性能基本都与母材相当,但其疲劳性能差异明显,锁底长度为1.5 mm时焊接接头的疲劳性能较好。     

DC04薄钢板的脉冲激光焊接工艺研究

采用正交试验优化和金相组织分析以及力学性能测定,对厚度1.0mm的DC04薄钢板进行脉冲激光焊接工艺研究。试验结果表明,焊接过程中脉冲频率是影响焊缝表面形貌的最大因素。获得最佳工艺参数组合是焊接电压260V、脉冲频率20Hz、脉冲宽度12ms和焊接速度275mm/min。焊缝中心区域显微硬度最高,焊接接头的抗拉强度略高于母材。焊缝中心区组织主要为铁素体和少量粒状贝氏体,热影响区组织主要为垂直于焊缝方向的较为粗大的铁素体。     

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。     

超薄不锈钢激光焊接头的微观组织与力学性能

研究了厚度为0.1 mm的321不锈钢薄板的搭接脉冲激光焊工艺,采用正交试验法对焊接工艺进行优化,并对焊接接头的微观组织和力学性能进行了分析测试。结果表明,采用在最优工艺参数——焊接速度0.5 m/min,激光功率150 W,离焦量+2 mm时,焊接接头的剪切载荷最大,达到母材拉伸力的94%,焊缝区的显微硬度值高于母材的;金相组织观察显示,焊缝中心为细小的等轴晶,焊缝边缘为细小的柱状晶;接头剪切断口SEM分析表明,接头呈明显的韧性断裂特征。     

激光填丝焊接超薄不锈钢工艺研究

对0.2 mm厚的1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢薄板脉冲激光填丝焊相关的工艺参数对焊缝成形质量的影响进行了研究,分析了焊接接头的组织和力学性能,比较了填丝与非填丝两种情况下获得的焊缝成形质量。结果表明:激光填丝焊相对于非填丝焊有更好的焊缝成形质量;抗拉强度较非填丝焊接接头强度提高了3%,可达到母材抗拉强度的99%;在最佳焊接工艺参数下激光填丝焊接接头的显微组织是由焊缝中心区的等轴晶区和焊缝边缘细小的柱状晶区组成;采用激光填丝焊接超薄不锈钢可为解决非填丝焊焊接接头的凹陷问题提供参考。     

Q960高强钢焊接接头组织及力学性能

使用电弧焊和激光-电弧复合焊2种焊接工艺对高强钢Q960钢板进行对接焊试验,焊接材料选用遵循等强匹配原则,对焊接接头金相组织、拉伸性能、冲击韧性以及耐蚀性进行了试验评价和分析,结果表明：焊接接头抗拉强度和冲击吸收功均满足Q960板材标准要求;电弧焊焊缝中心为铁素体和粒状贝氏体组织,断裂发生于焊缝,选用激光-电弧复合焊工艺后,焊缝中心主要为板条贝氏体组织,强度提高,拉伸试样断裂于母材。周期浸润腐蚀试验结果表明：Q960钢焊接接头耐腐蚀性与耐候型S355钢焊接接头耐腐蚀性相当。     

AH36激光电弧复合焊工艺试验与数值仿真研究

采用激光电弧复合焊获得了不同焊接工艺参数下的10 mm AH36钢对接焊焊接接头,分析了不同工艺参数下的焊缝成形特点、金相组织及力学性能,基于有限元软件获得了典型的激光复合焊温度场分布,并针对6 m×6 m×6 mm的大幅面板焊接变形情况进行模拟.研究发现,激光功率可以显著改变焊接熔深,并对焊缝形貌也有一定的影响;焊接...     

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。     

GH145激光微焊接工艺及焊缝成形

采用微型脉冲激光实现了0.3mm厚GH145镍基高温合金的对接焊,主要研究脉冲频率、脉冲宽度、脉冲功率、脉冲能量等工艺参数对焊缝成形的影响规律,并分析工艺参数对焊接接头表面及横截面形貌的影响,以接头的力学性能为目标对工艺参数进行了优化。结果表明:当脉冲功率百分比为17%、脉冲宽度4 ms、脉冲频率2 Hz时,GH145激光焊接接头的焊缝成形最好并获得最大抗拉强度,为926 MPa。     

冷轧双相钢激光焊接工艺优化与数值模拟研究

采用正交试验法对DP980冷轧双相钢进行了激光焊接工艺参数优化,采用Gambit软件对9组焊接工艺参数下的焊接接头的焊缝宽度和面积进行了数值模拟,并与实际焊缝测量结果进行了对比。结果表明,采用正交法得到DP980双相钢最优焊接工艺为:激光功率为1100 W、焊接速度为7 mm/s和离焦量为-2.5 mm;DP980钢激光焊接接头的焊缝正面宽度、背面宽度和横截面面积的数值模拟结果与实际结果具有较好的一致性。     

PLC控制的焊接工艺对高强钢焊接性能的影响

以厚度为1 mm的冷轧低碳钢板为研究对象,通过PLC控制脉冲频率和占空比等工艺参数,研究了脉冲激光焊接和连续激光焊接条件下,焊接工艺对焊接接头组织和力学性能的影响。结果表明,低碳冷轧钢板适宜的脉冲频率为50 Hz,占空比为30%;连续激光焊接和脉冲激光焊接熔池深度相当的情况下,连续激光焊接的熔池宽度比脉冲激光焊接要宽。     

Q960E高强钢焊接试验研究

采用斜Y形坡口焊接裂纹试验分析了Q960E钢的焊接接头裂纹敏感性,研究了焊接工艺对焊接接头性能和组织的影响。试验研究结果表明:采用自制的实心焊丝配合φ(Ar)80%+φ(CO_2)20%保护气焊接厚度为25 mm的Q960E高强钢,当预热温度达到180℃以上时,可有效防止焊接冷裂纹的产生。采用合理的焊接工艺焊接Q960E钢对接接头,焊接接头的综合性能良好,能够满足工程需要。焊接接头焊缝中心的板条状马氏体和下贝氏体组织,热影响区板条状马氏体和粒状贝氏体组织保证了焊接接头的良好强度和韧性。     

QBe2.5铍青铜与20~#钢激光点焊接头性能分析

采用低功率脉冲激光实现超薄QBe2.5铍青铜与20~#钢异种材料的激光点焊,分析工艺参数对QBe2.5/20~#钢点焊接头焊缝成形、力学性能和元素含量的影响规律以及显微组织结构。结果表明:随着焊接功率和脉冲宽度的增大,接头焊缝熔深H和熔宽B逐渐增大,且焊缝凹陷越加严重。当焊接脉冲功率为20 W、焊接脉宽为8.0 ms时,其接头抗拉强度可以达到98.36 N。接头主要由富Cu的ε相和富Fe的α相混合组成,而焊缝中Fe元素含量与焊缝总深度L成正相关,Cu元素含量与下凹深度h成反相关。焊接功率和脉宽主要通过改变实际焊缝熔深H和凹陷深度h来改变接头性能。     

基于试验设计与统计分析的双相钢激光焊工艺优化

为了优化激光焊接接头力学性能,利用试验设计方法对厚度为1.7 mm的DP600双相钢进行对接焊接试验,采用回归分析得到了激光焊接功率、焊接速度、离焦量、侧吹保护气体流量与接头抗拉强度之间的数学模型. 分析了焊接速度与侧吹气流量对焊缝抗拉强度的交互影响作用. 通过遗传算法优化该模型并得到了最优的焊接工艺参数组合,当焊接功率为1.7 kW,焊接速度为25 mm/s,侧吹气流量为2.4 m3/h,离焦量为-1 mm时焊缝的抗拉强度最大. 验证试验所测的焊缝抗拉强度值与模型预测值的相对误差在5%以内. 结果表明,文中研究可以有效的预测与优化厚度为1.7 mm的双相钢激光焊接质量.