焊前预热对铝合金激光脉冲点焊的影响

针对铝合金脉冲激光点焊进行了焊前预热的研究,对比了不同预热温度条件下焊点拉力的变化,以及相同预热温度条件下改变激光峰值功率的变化,结果表明,焊前预热能有效抑制焊接裂纹,极大地提高了焊点拉力,同时在预热条件下,较低的激光峰值功率亦能获得很大的焊点拉力。     

预热温度对AH36激光焊缝组织及硬度的影响

利用光纤激光器对AH36平板进行对接焊接试验,研究预热对焊缝微观组织的影响。结果表明,无预热时,AH36接头微观组织以板条状马氏体为主,包含少量粒状贝氏体。随预热温度升高,冷却速度降低,焊缝中马氏体含量减少,贝氏体含量上升。当预热温度升至250 ℃时,微观组织以贝氏体为主,并出现羽毛状上贝氏体组织。测试接头显微硬度,结果表明显微硬度随预热温度升高而降低,与焊缝中马氏体含量变化规律保持一致。     

5A02铝合金CO2激光焊接工艺与焊缝成形

对5A02铝合金的CO2激光焊接工艺进行试验研究,确定合理的激光焊接工艺参数(焊前准备处理、气体保护、离焦量、焊接热输入等)。针对铝合金对CO2激光吸收率极低,进行了表面预置硅粉焊接,提高了吸收率。2mm厚5A02铝合金板材CO2激光深熔焊的临界功率为1.25kW,熔合区横截面形状为酒杯状。通过试验确定了烛缝成形最理想的激光焊接工艺参数。     

激光-MIG复合焊中激光与电弧前后位置对焊缝成形的影响

为了便于激光束焊接高反射率的铝合金,研究了激光-MIG复合焊方法中激光与电弧前后位置对焊缝成形的影响。激光入射角度在电弧和激光束前后相对位置不同情况下,分别对应不同的焊缝成形机制会对焊缝的表面和内部成形产生比较大的影响,激光束在前电弧在后,焊缝上表面成形均匀饱满;而电弧在前激光束在后,焊缝表面会出现倾斜沟槽。通过对焊缝不同位置进行EDX和微观硬度分析可以明显发现两种情况下Mg元素含量从焊缝上表面到底部依次增加,但硬度分布略有差别:激光在前电弧在后焊缝上部的硬度小于底部,而电弧在前激光在后焊缝上部的硬度大于焊缝的底部。对铝合金施焊之后的焊缝表面及其两侧会有一层黑色物质,通过EDX分析可以确定为铝、镁的氧化物。     

铝合金激光深熔焊接工艺参数对焊缝成形的影响

使用所建立的有限元模型,分别对激光焊接功率在1～5kW,焊接速度在0.3～1.5m/min情况下进行了模拟,分别得到了激光功率与熔深、熔宽的关系和焊接速度与熔深、熔宽的关系。可作为铝合金激光焊接工艺指导。     

焊接工艺对6005A铝合金激光-MIG复合焊焊缝成形的影响

采用CO2激光-MIG复合焊焊接2.5 mm厚的6005A铝合金板,基于正交试验方法研究了焊接工艺参数对焊缝成形的影响.试验结果表明,对复合焊焊缝熔透状态影响显著性从大到小的工艺参数依次为:焊接速度、MlG电流、MIG电压和激光功率,其中前两者影响最为突出.在熔透状态不发生显著变化时,对复合焊焊缝表面成形影响显著性从大到小的工艺参数依次为:MIG电压、焊接速度、激光功率和MIG电流.根据正交试验结果优化了激光-电弧复合焊接6005A的工艺参数,建立了工艺参数选择原则,根据此原则选择合适的参数获得了最佳的焊缝成形.     

激光焊焊前预热和焊后热处理对焊缝质量的影响

为了研究激光焊接热处理工艺对焊缝组织和性能的影响,制定了焊前预热和焊后热处理的试验方案。采用金相显微镜和扫描电镜对焊缝组织观察分析,并用HV0.1显微硬度计检测焊缝区域硬度。结果表明,经过焊前预热和焊后热处理的金相组织铁素体明显增多,而珠光体较少,硬度较低,其中焊后热处理对组织和性能改善的最为显著。     

活性剂对钛合金激光焊焊缝成形影响

咬边是钛合金激光焊常见的焊缝成形缺陷,文中将A-TIG焊用活性剂应用于TA15钛合金CO2激光焊的研究结果表明,活性剂不仅可有效地改善焊缝咬边缺陷,而且可降低激光深熔焊的激光功率密度和热输入阈值.同样的焊接工艺参数,活性剂使钛合金CO2激光焊全熔透焊缝的背宽比增大,焊缝表面熔宽减小而中部熔宽增大,但过高的激光功率密度和热输入,活性剂反而影响激光对钛合金的作用,焊缝背宽比减小,表面熔宽增大,可能与金属汽化过于强烈有关.活性剂改善钛合金激光焊焊缝成形的作用主要有三方面,即增加钛合金对激光能量的吸收;降低熔池表面张力,改变表面张力流方向;降低光致等离子体的电离度,缩小等离子体云.     

周期超声对铝合金TIG焊缝成形影响机制分析

超声可以影响铝合金TIG焊熔池结晶与焊缝成形,文中对超声场下铝锂合金TIG焊缝成形的机制进行了分析.文中分析了超声作用下焊缝宏观形貌及熔池上表面振动的变化,并通过有限元分析了超声对熔池流动的影响.周期超声使焊缝出现周期性的凸起,焊缝熔宽有变小趋势.超声使熔池上表面振动幅度增大,周期超声使熔池上表面产生周期性的振动.对焊缝周期性凸起产生的机制进行分析.结果表明,声流使熔池流动速度增大,熔池边缘熔体流动状态变化,熔池凝固后在熔池边缘产生凸起.周期超声周期性地影响熔池的流动及凝固,因此熔池边缘产生周期性凸起.     

铝合金脉冲YAG激光焊脉冲调制参数对焊缝形状参数的影响

以2mm厚LF3铝合金薄板为对象,研究了在平均功率和焊接速度不变时脉冲YAG激光焊脉冲调制参数(脉宽、频率及单脉冲能量)对热导焊缝形状参数(熔深、熔宽及深宽比)的影响规律,并结合脉冲激光焊间断作用的特征,引入"有效峰值功率密度"综合考虑焊接速度、频率、脉宽以及光斑大小对焊缝形状参数的影响.此外,还对脉冲激光焊所形成的特殊的层状焊缝形貌进行研究和分析.结果表明,焊缝形状参数受脉宽及峰值功率密度双重作用的影响.脉冲焊得到的焊缝呈现多层状形貌,层数随频率升高而增多.     

滚动轧制对铝合金搅拌摩擦焊接头性能的影响

采用自制滚动轧制头对5 mm厚铝合金7050搅拌摩擦焊接头的上表面及背面进行滚动轧制,并与其焊接态的接头作对比,研究了滚动轧制对焊接接头性能的影响. 结果表明,滚动轧制后接头表面的粗糙度由最大9.58 μm降低到平均约0.85 μm. 表层发生了剧烈的塑性变形,晶粒明显细化形成约200 μm厚的细晶层,亚表层晶粒细化程度降低,在焊核区伴有剪切带产生. 接头表层硬度明显提高,其平均硬度高达HV210,相比轧制前硬度HV110提高了91%. 接头表层残余应力由原来的拉应力转变为压应力,最大残余压应力场深度约为200 μm. 疲劳源由表层移至亚表层,疲劳寿命显著提高.     

紫外光对铝合金焊接接头腐蚀行为的影响

通过光学显微镜分析研究了6061铝合金熔化极惰性气体保护焊(metal inter gas welding, MIG焊)和搅拌摩擦焊(friction stir welding, FSW)对接头组织的影响.结合极化曲线测试,比较了紫外光照射与暗态对预沉积NaCl的基材及焊接接头腐蚀行为影响的差异.结果表明,MIG焊接头组织均匀性较差,焊缝Mg含量远高于母材,使得表现出较差的热力学稳定性.紫外光照射加速了铝合金焊接接头的腐蚀,尤其是明显加速了MIG焊接头的腐蚀.30天的紫外光照射对FSW接头的影响与母材相近.这些影响与材料本身的耐腐蚀性能及铝合金表面形成的半导体性质腐蚀产物密切有关.     

不同激光焊接工艺对6005A-T6系铝合金焊接接头高应变速率性能的影响

文中主要以3 mm厚6005A-T6铝合金对接接头为主要研究对象,采用激光填丝焊、激光-MIG复合焊、激光-CMT复合焊3种焊接工艺对其进行焊接,对焊后试样进行高应变速率下单向拉伸试验,得到高应变速率下的真应力-真应变曲线,对拉伸断口进行了SEM分析,对比3种焊接工艺下的高速拉伸性能,拟合3种焊接工艺塑性变形段Johnson-Cook本构方程曲线。研究结果表明,在200s-1高应变速率下,激光填丝焊接头的抗拉强度最高,而激光-MIG复合焊、激光-CMT复合焊较激光填丝焊的抗拉强度略低;断裂方式均为韧性断裂; 3种焊接工艺的Johnson-Cook本构方程曲线与试验曲线拟合较好,可以很好的描述3种焊接工艺在高应变速率下流变应力变化。     

扩散焊工艺对6063铝合金焊接接头性能的影响

分别采用固相扩散焊和瞬间液相扩散焊方法焊接6063铝合金。采用金相显微镜对扩散界面附近的显微组织进行了分析;采用万能试验机测试了焊接接头的抗拉强度。试验结果表明,在连接同种铝合金材料的情况下,固相扩散焊相比瞬间液相扩散焊能够获得更为良好的接头性能。在焊接温度540℃、焊接压力8 MPa、保温时间80 min时,固相扩散焊接头区域成分均匀,没有空洞等缺陷,抗拉强度为122 MPa,达到同种热处理条件下母材抗拉强度(130 MPa)的94%。     

热输入对7A52铝合金光纤激光焊接头组织及性能的影响

采用IPG公司生产的YLS-6000光纤激光器,对6 mm厚热轧态7A52铝合金进行焊接,研究不同焊接参数对接头组织及性能的影响。结果表明,焊缝中心为均匀分布的“雪花”状等轴晶,组织为α-Al+T(Mg3Zn3Al2),与母材相同,晶粒大小随热输入的增加而长大;随热输入增加,Mg,Zn元素的烧损逐渐加重;相同热输入下,高功率、高焊速能够降低Mg,Zn元素的烧损;母材硬度最高约为110 HV左右,焊缝中心硬度最低,硬度从焊缝中心向两侧母材呈“U”型分布;适当增大焊接热输入,接头的冲击吸收能量和抗拉强度均有所提高;在相同热输入情况下,高功率、高焊速的接头冲击性能降低,抗拉强度有所提高,最大抗拉强度为341 MPa,约为母材的69.8%,7A52铝合金光纤激光焊接头拉伸断口形貌呈韧-脆混合断裂。     

纯铝中间层厚度对铝/钢点焊接头性能的影响

采用纯铝作为中间层对铝合金与低碳钢进行了电阻点焊,分析中间夹层厚度对界面反应层厚度和接头抗拉强度的影响。在钢/中间夹层界面观察到有界面反应层生成,其主要由靠近钢侧的Fe2Al5和靠近中间夹层铝侧的FeAl3两种金属间化合物组成。与不加中间夹层相比,利用纯铝作为中间夹层点焊的铝合金与低碳钢的接头具有较薄的界面反应层和较高的接合强度。随着中间夹层厚度的增加,界面反应层厚度逐渐减小,而接头抗拉强度则呈增大趋势。结果表明,采用纯铝作为中间夹层点焊铝合金与钢具有一定的有效性。     

铝合金焊接接头的局部断裂应变测定

利用自行开发的测量材料局部力学性能的双孔微剪切试验装置,对铝合金接头各区域进行微剪切试验.记录加载过程中的载荷一位移曲线,同时通过金相显微镜实时观察受剪切材料的变形,裂纹的启裂、扩展、直至断裂.结合双孔微剪切试验的有限元模型的计算,得到对应材料发生裂纹开裂时的等效断裂应变.结果表明,焊缝断裂应变小于母材,在热影响区断裂应变随着距熔合线距离的增加而逐渐增大.     

7050铝合金搅拌摩擦焊接头超高周疲劳性能

采用超高周疲劳试验系统研究7050-T7451铝合金搅拌摩擦焊接头的超高周疲劳性能. 试验结果表明,焊接接头在10⁷周次以上仍然会发生疲劳失效,S-N曲线在10⁸周次左右出现转折点,呈折线型下降;通过SEM对超高周疲劳断口形貌进行观察发现,当应力范围较高时,试件的疲劳裂纹往往在表面萌生,随着应力范围的降低,裂纹有亚表面和内部萌生的倾向;裂纹萌生位置取决于表面起裂和内部起裂相互竞争的结果;试件的断裂位置多为焊接接头的热力影响区和热影响区,EBSD和接头硬度的分析结果表明断裂位置与接头组织不均匀密切相关.     

Fatigue property comparison of TIG welded joints of magnesium alloy and aluminum alloy

The fatigue properties of the TIG welded joints of both AZ31B magnesium alloy and 5A06 aluminum alloy were investigated.The four types of welded joints were used in fatigue tests,such as butt joints,transverse cross joints,fillet joints and lateral connecting joints.The fatigue strengths at 2×10~6 cycles of the four welded joints of AZ31B magnesium alloy are 39.0 MPa,24.4 MPa,32.1 MPa and 24.2 MPa,which are 55.0%,42.2%,78.0% and 50.2% of that of 5A06 aluminum alloy,respectively.The fatigue strength levels at slope m=3 of the aluminum alloy's welded joints are mostly higher than the FAT recommended by the International Institute of Welding (IIW),while those of the magnesium alloy's welded joints are all lower than the FAT.It is indicated that the FAT of magnesium alloy's welded joints should be established as early as possible in order to be applied in the design of magnesium alloy's welded structures.