304不锈钢激光焊接接头组织性能及断裂机理研究

目的 研究工艺参数对接头微观组织及力学性能的影响规律,观察断口形貌并揭示断裂机理。方法 基于生产实际,采用激光焊接技术对304不锈钢进行平板对接试验,利用金相显微镜、扫描电镜和背散射电子衍射等手段观察不同焊接参数下的接头微观组织,利用拉伸试验机及显微硬度仪测试其力学性能;通过疲劳试验机测试不同应力下的疲劳寿命,并绘制相应的S-N曲线;使用扫描电镜观察并分析疲劳断口的形貌特征。结果 焊缝中心由等轴状奥氏体和针状铁素体组成,熔合区以柱状晶的形式向焊缝中心生长。激光功率及焊接速度越大,柱状晶的尺寸越小。当激光焊接功率为1 390 W、焊接速度为13mm/s、离焦量为-10 mm时,304不锈钢激光焊接接头的力学性能最好,此时的抗拉强度为785.9 MPa、伸长率为75.6%,拉伸断口呈典型的韧性断裂特征。在高应力水平（350 MPa和500 MPa）下,疲劳断口由裂纹萌生区、裂纹扩展区和瞬时断裂区组成,焊缝具有优良的抗疲劳性能。结论 焊接速度越快、焊接功率越小、离焦量为负,得到的焊接接头硬度越高,由于细晶强化及加工硬化的双重作用,接头达到了最佳力学性能。     

304不锈钢与PA66塑料激光焊接工艺研究

目的 研究304不锈钢和PA66(尼龙)的焊接工艺,提高焊缝剪切强度。方法 采用500 W光纤激光器对异种材料进行搭接焊接实验,对激光功率、焊接速度、离焦量、焊接次数进行四因素四水平正交实验,并且测试焊缝剪切强度。结果 当激光功率为350 W,焊接速度为600 mm/s,离焦量为1 mm,焊接次数为3时,焊缝剪切强度达到最大的58 MPa。极差分析结果表明,影响焊缝剪切强度的因素依次为激光功率、离焦量、焊接速度、焊接次数。结论 微观结构分析结果表明,焊缝在PA66塑料侧呈现韧性断裂;在304不锈钢侧呈现韧性脱落,塑料和不锈钢有紧密的贴合,这种结构有利于提高焊缝的剪切强度。     

紫铜/304不锈钢激光焊接接头显微组织及力学性能

采用碟片激光器制备了5 mm厚紫铜/304不锈钢激光焊接接头,研究了光束偏移量对焊接接头显微组织和力学性能的影响。结果表明,光束偏移量为-0. 2～0 mm时,焊缝显微组织以奥氏体基体为主,焊缝奥氏体基体上的富Cu相形貌为球状和线状,焊缝裂纹沿着奥氏体基体上的线状富Cu相扩展。光束偏移量为0. 2～0. 4 mm时,焊缝显微组织以Cu基体为主,奥氏体基体上的线状富Cu相数量减少,能有效抑制焊缝裂纹的产生。焊缝Cu基体上的富Fe相形貌以球状为主,还有少量树枝晶状。光束偏移值为-0. 2～0. 2 mm时,接头抗拉强度和延伸率分别可达紫铜母材的95. 6%和39. 3%,都断裂在紫铜热影响区,光束偏移值为0. 4 mm时,接头抗拉强度和延伸率较紫铜母材明显下降,抗拉强度和延伸率分别为紫铜母材的71. 9%和23. 6%,断裂在焊缝。     

激光快速成形304不锈钢性能及微观组织研究

目的 满足实际生产需求,提高304不锈钢的抗拉强度。方法 在304不锈钢粉末中添加不同质量分数的Ni60AA粉末,采用激光束对粉末进行快速成形,得到不同的试样。通过金相显微镜对不锈钢试样的显微组织进行观察,利用拉力试验机对试样进行抗拉强度测试。结果 随着添加Ni60AA粉末含量的增加,板材试样的抗拉强度呈现出先增大后减小的趋势,当Ni60AA粉末的质量分数为10%时,试样抗拉强度最大,为754~771MPa。结论 添加Ni60AA粉末后,激光快速成形的304不锈钢板材试样微观组织中有部分镍化合物析出,形成强化相,304不锈钢试样的抗拉强度得到很大提高。     

大厚度奥氏体不锈钢筒体填丝激光焊接变形和应力分析

目的 研究大厚度奥氏体不锈钢筒体填丝激光焊接,优化结构设计和工艺设计。方法 建立大厚度奥氏体不锈钢筒体填丝激光焊接数值分析模型,通过数值模拟的方法,定量分析大厚度奥氏体不锈钢筒体焊接变形和应力。结果 零件下部38 mm厚焊缝位置处的最大径向收缩量为1.2 mm;零件下部60 mm厚焊缝位置处的最大径向收缩量为2.0 mm;零件中部60 mm厚焊缝位置处的最大径向收缩量为1.9 mm;零件上部60 mm厚焊缝位置处的最大径向收缩量为1.8 mm。填丝激光焊接轴向收缩量为0.55 mm。焊接残余应力最大值在450 MPa左右,应力主要分布在焊缝附近。热处理后,焊接残余应力都有明显降低,最大残余应力从450 MPa左右降低到200 MPa左右,焊接残余应力范围存在一定程度减小;焊接残余变形变化较小,热处理后某些位置的变形略微有所增大。结论 模拟结果表明,大厚度奥氏体不锈钢筒体填丝激光焊接变形和应力在可接受范围内,焊后热处理对释放残余应力有重要作用。     

304L不锈钢在Cl~-作用下腐蚀行为的研究

通过电化学噪声技术(EN)、动电位扫描法、噪声电阻(Rn)等方法研究了304L不锈钢在含Cl-溶液中的腐蚀行为过程,探讨了Cl-对304L不锈钢腐蚀行为的影响,以及腐蚀的形成、特征、机理。结果表明,由于有Cl-的存在,对不锈钢金属的钝化膜的破坏必然导致腐蚀过程中离子扩散速度的加快,因此,Cl-对304L不锈钢腐蚀行为有着明显的钝化作用。     

304不锈钢在盐湖卤水中的腐蚀行为

用腐蚀挂片试验方法研究了304不锈钢在盐湖卤水中暴露2a的腐蚀行为,井运用室内电化学试验方法研究了其电化学行为。结果表明：盐湖卤水浸泡2a后,304不锈钢腐蚀速率为0．0003mm／a,主要表现为点蚀,试样侧面加工缺陷处存在较深的点蚀坑;在卤水中浸泡768h后,304不锈钢表面钝化膜局部被破坏,出现点蚀孔。     

可调压力激光焊接工艺地面模拟装置的研制

目的 针对普通激光焊接实验装置无法用于非常压极端环境下激光焊接工艺的难点,研发设计一种可用于模拟环境压力变化的激光焊接地面模拟装置,使得在地面上模拟深海高压环境激光焊接和太空负压环境激光空间制造过程成为可能。方法 针对非常压极端环境下激光焊接实验成本高以及危险性大等问题,并综合考虑高压力、低真空,以及水下高盐度、低温度和微生物等环境特点,对模拟装置的压力调节集成系统、激光入射孔以及可移动运动平台3个主要方面进行设计。自主设计研发一套具备从负压到高压压力范围可调的激光焊接地面模拟装置,并对模拟装置进行实验和性能验证。结果 研制装置压力测试的结果表明,该装置能够开展5.2 Pa(真空环境)至13.13 MPa(深海环境)压力范围条件下的激光焊接实验,为深海高压激光焊接过程以及空间负压激光制造过程提供实验基础。基于该模拟装置进行了不同压力环境下的激光焊接实验,结果表明,大气环境中随着压力的增大,焊缝熔深逐渐增大,而熔宽呈减小趋势;水下环境中随着焊接速度的增大,焊缝熔深和熔宽均逐渐减小。结论 实验结果与现有研究结果相近,可调压力激光焊接地面模拟装置的可行性和有效性得到了验证。该装置能够为未来深海高压和外太空负压激光焊接实验进一步研究提供设备支撑,具有良好的应用前景。     

不锈钢与钛合金纳秒激光焊接工艺研究

目的 针对不锈钢与钛合金异种金属焊接时,容易产生间化合物,导致焊点拉力低的现象,通过纳秒激光焊接工艺来提高不锈钢与钛合金异种金属焊接的焊点拉力.方法 采用纳秒光纤激光器进行304不锈钢与TC4钛合金的焊接实验,通过激光运行螺旋线组成焊点,并对工艺参数进行正交试验,得到焊点拉力最大的工艺参数.结果 当激光功率为90 W,...     

超薄不锈钢片的微激光焊接工艺研究

采用微型脉冲激光实现了0.2mm厚321不锈钢片的对接焊,并通过正交优化设计对工艺参数进行了优化,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力的最优工艺参数是脉冲功率百分比为15、脉冲频率为5Hz、脉冲宽度为2.1ms,此时焊接接头的承载能力达到母材的95%。当微激光焊的脉冲能量过大时会产生热量的积累、导致焊缝发生烧穿,当脉冲宽度较小时激光脉冲的熔透能力较弱、导致焊缝未焊透,这两者都会导致焊接接头的承载能力较差。承载能力较高的焊接接头其显微组织由焊缝中心区的等轴晶和焊缝边缘细小的柱状晶组成。     

Metallurgical and Mechanical Properties of Underwater Laser Welds of Stainless Steel

In this paper, the microstructures and mechanical properties of underwater laser welds of Type 304 stainless steelwere investigated,JISY308L type filler wire was used as filler wire during welding.A gas-shielding nozzle was used toform a local dry cavity surrounding the welding zone.The main results are summarized as follows:(1)The shieldingcondition of the local dry cavity severely affects the oxyoxygen content of the weld,the worst shielding condition leading     

不锈钢激光点焊接头组织和力学性能研究

目的 改善SUS301L–HT不锈钢激光点焊焊接性能。方法 以2 mm SUS301L–HT不锈钢为母材进行激光点焊试验,并分析焊接接头的金相组织、硬度、拉伸性能以及断口形貌等。结果 焊点表面无损坏、压痕均匀、无较大焊接变形,表面无飞溅、母材颜色无明显变化。焊核区的微观组织主要是柱状晶,柱状晶依附于未熔化母材晶粒向焊核中心生长。母材硬度最高,约为309HV;焊核中心附近区域硬度适中,约为255HV,热影响区硬度最小,不到220HV。点焊接头断裂形式多为纽扣式断裂且发生在热影响区。结论 不锈钢激光点焊整体质量较好,可用于轨道列车车体加工。     

双相不锈钢2205激光焊接接头组织和性能研究

目的 针对双相不锈钢激光焊接接头两相比例失衡的问题,研究双相不锈钢2205激光焊接接头组织和性能。方法 采用Disk 6002碟片激光器对2205双相不锈钢进行激光焊接,通过在纯氩气保护气中添加体积分数为60%的氮气,向熔池中过渡氮元素,以提高焊缝中的奥氏体含量;采用金相显微镜、电子背散射衍射技术、电子探针X射线显微分析仪、显微硬度仪和上海辰华CHI760E电化学工作站等手段,对激光焊接接头表面组织、元素含量、显微硬度和耐腐蚀性能进行表征和测试。结果 与纯氩气保护焊接接头相比,当在保护气中添加60%（体积分数,下同）的氮气后,奥氏体相体积分数达到39.89%,提升了25.94%,奥氏体中氮元素的质量分数达到0.679%时,氮元素的质量分数提升了0.196%,焊缝中奥氏体显微硬度为307.4HV,铁素体显微硬度为298.9HV,极化曲线腐蚀电流密度升高,阻抗弧半径减小。结论 在保护气中添加60%的氮气后,激光焊接接头中奥氏体的体积分数提升,增加的奥氏体组织以晶内奥氏体为主,并且更多的氮元素进入到奥氏体相中,焊缝中的奥氏体和铁素体硬度略有升高,耐蚀性和钝化膜稳定性有所下降。     

厚度为0.05 mm的316不锈钢激光焊接工艺

目的 研究0.05 mm厚不锈钢的最佳激光焊接参数,以便对实际生产进行指导.方法 采用IPG公司的连续光纤激光器对厚度为0.05 mm的316不锈钢进行连续焊接.首先,对焊接夹具的夹持间距进行研究;其次,通过设置焊缝轨迹导出线解决轨迹末尾的弧坑问题;最后,对激光功率、焊接速度及离焦量进行正交试验.结果 当激光功率为70...     

ER50-6焊丝激光焊接Q345B/304异种钢接头组织与性能

目的 研究异种钢激光填丝焊接工艺对焊接组织与性能的影响规律,以降低Q345B/304异种钢激光焊接的成本,扩大异种钢激光焊接的应用范围,使其能够满足使用要求,实现Q345B/304异种钢激光焊接低成本的产业化应用。方法 采用便宜的ER50-6碳钢焊丝代替价格高昂的ER308L不锈钢焊丝以及不锈钢药芯焊丝对Q345B/304异种钢进行激光焊接,主要采用填丝ER50-6焊丝对5 mm厚的Q345B/304异种钢板进行激光焊接,再结合焊缝区、熔合区及热影响区的纳观-微观-宏观多尺度表征和测试结果,研究不同工艺参数下焊接接头的组织与结构,同时结合焊接工艺参数和多尺度的表征结果,研究焊接接头硬度、焊缝中元素分布、物相特征、力学性能的变化规律。结果 当激光功率为4.5 kW、焊接速度为6 mm/s、焊丝直径为1.2 mm、装配间隙为1 mm、送丝速度为2.5 m/min时,焊缝成形最好,且在焊缝中没有出现大量的M23C6和σ等有害相,焊接接头的力学性能等也完全满足使用要求。结论 采用ER50-6焊丝对Q345B/304异种钢进行激光焊接,能够得到完全符合质量要求的焊接接头,且降低了焊接成本。