铝合金激光-MIG电弧复合焊接工艺北大核心

以5A06铝合金为研究对象,通过焊缝成形、焊接过程熔滴过渡稳定性、焊缝组织、接头性能等方面重点考察激光-短路MIG电弧复合、激光-CMT电弧复合、激光-脉冲MIG电弧复合焊接工艺特性。结果表明,采用激光-短路MIG电弧复合焊接方法获得的焊缝成形较差,不符合要求;采用激光-CMT电弧复合及激光-脉冲MIG电弧复合焊接方法容易获得连续、稳定的焊缝成形,焊接过程稳定,焊接接头的焊缝中部、熔合区及热影响区微观组织、焊接试件拉伸力学性能基本相同,抗拉强度、屈服强度和断后伸长率分别达到母材的90%及50%以上。     

激光-数字化精确控制短路过渡电弧复合热源焊接技术——一种可取代TIG填丝焊的高效焊接新方法

提出了激光-数字化精确控制短路过渡电弧复合热源焊接新方法.以CMT(Cold Metal Transfer)电弧焊和激光-CMT复合热源焊接为例,利用304不锈钢平板堆焊,对比分析了CMT电弧焊及激光-CMT电弧复合热源的焊缝成形特点,研究了在采用纯Ar保护气体焊接304不锈钢时的激光-CMT电弧复合热源焊接过程稳定性、飞溅、焊缝成形特征、焊接效率及焊接接头的力学性能,并将试验结果与304不锈钢TIG填丝焊进行对比.分析结果表明,纯Ar保护激光-CMT复合热源焊接接头的综合力学性能与TIG填丝焊接头的综合力学性能相当,但焊接效率可以提高5倍,因此在不锈钢和镍基合金等高性能金属材料的焊接中,用纯Ar保护的激光-CMT电弧复合热源焊接取代TIG填丝焊具有可行性.     

基于纯氩保护气体的304不锈钢激光-CMT电弧复合热源焊接试验研究

利用高速摄像分别采集了纯Ar保护气氛下激光与CMT电弧复合前后的CMT电弧形貌。研究了在采用纯Ar保护气体焊接304不锈钢时的激光-CMT电弧复合热源焊接过程稳定性、焊缝成形、焊接效率、焊接接头的力学性能及组织特点,并将试验结果与304不锈钢TIG填丝焊进行对比。分析结果表明,纯Ar保护的激光-CMT复合热源焊接接头的综合力学性能与TIG填丝焊接头的综合力学性能具有相当的水平,但焊接效率可以提高5倍,因此在不锈钢、镍基合金等高性能金属材料的焊接中,用纯Ar保护的激光-CMT电弧复合热源焊接取代TIG填丝焊具有可行性。     

铝/钛异种金属激光/激光-CMT复合熔钎焊工艺及其组织与力学性能

选用5A06铝合金和Ti6Al4V钛合金为母材,ER4047焊丝和粉状Nocolok钎剂为填充材料,采用激光熔钎焊和激光-CMT复合熔钎焊两种焊接方法,并对两种焊接接头的微观组织和力学性能进行对比分析.结果表明,激光熔钎焊与激光-CMT复合熔钎焊在合适的焊接工艺下均容易获得连续、稳定的焊接接头.铝/钛激光熔钎焊和激光-CMT复合熔钎焊焊缝中部组织均为α-Al固溶体和Al-Si共晶组织.激光熔钎焊和激光-CMT复合熔钎焊均在钛合金上表面处界面反应层最厚,其厚度分别小于10和6μm.激光熔钎焊焊缝偏钛侧界面主要为锯齿状,激光-CMT复合熔钎焊焊缝偏钛侧界面主要为层片状.激光熔钎焊和激光-CMT复合熔钎焊焊接接头均断裂在焊缝区,焊接接头平均抗拉强度分别为252和209 MPa,激光熔钎焊比激光-CMT复合熔钎焊接头抗拉强度高20%,而激光-CMT复合熔钎焊比激光熔钎焊焊接效率提升约1.5倍.     

双丝间距对激光-双电弧复合焊接过程稳定性的影响

采用多信息融合技术对激光-双电弧脉冲复合焊在不同双丝间距下的电流信号、电压信号、高速摄像信号进行同步采集,研究双丝间距对焊接过程的电弧行为、熔滴过渡过程及焊缝表面成形的影响,并依据混沌理论和算法,从非线性角度对激光-双丝脉冲MIG焊接过程的电流信号进行了最大Lyapunov指数(LE)计算.结果表明,激光-双丝脉冲MIG焊接过程是一个混沌过程,由于激光光致等离子体和电弧等离子体的相互作用改变电弧的形态和熔滴受力状态,进而影响焊缝成形,在一定的焊接工艺参数下存在最佳双丝间距,在最佳双丝间距下,电弧稳定,焊缝成形良好,且此时最大LE值及其标准方差最小.     

其它焊接方法

5A02／Q235钢Nd：YAG激光·脉冲MIG复合热源熔-钎连接;激光-TIG复合热源焊接参数对镁／钢异种材料焊接接头的影响;激光-电弧复合焊接咬边缺陷分析及抑制方法; 激光＋GMAW复合热源焊焊缝成形的数值模拟——Ⅱ．组合式体积热源的作用模型     

MB8镁合金激光——MIG复合焊接分析

实现了10 mm厚MB8镁合金的激光-MIG(metal inert gas)复合焊接,并对其工艺稳定性、接头形貌特征、微观组织和力学性能进行了分析.在激光-电弧相互作用下,镁合金复合焊接内的MIG电弧燃烧和熔滴过渡稳定性显著提高,并获得饱满均匀的复合焊缝.在文中试验条件下,复合焊接速度比单独激光焊接高25%.因为表面凹坑缺陷的消除,复合焊接接头抗拉强度远高于激光焊接接头,达到母材的87.2%.此外,复合焊缝熔合区中心区域组织为等轴晶,靠近熔合线区域为柱状晶.在复合焊缝内,相对较低的凝固速度,上半部分宽大电弧区的晶粒尺寸明显大于下半部分细窄激光区.结果表明,激光-MIG复合焊接是MB8镁合金的有效焊接方法.     

304不锈钢MIG、激光和激光-MIG复合焊接工艺对比研究

采用MIG焊、激光焊、激光-MIG复合焊分别在5 mm厚304不锈钢板上进行堆焊,对比分析三种焊接方式下焊接接头的宏观形貌和显微组织。试验结果表明,激光-MIG复合焊接中激光与电弧两热源叠加并产生复合作用,焊缝兼有MIG焊和激光焊的形貌特征,其中MIG电弧主要作用在复合焊熔池的上部,具有MIG焊焊缝大熔宽、浅熔深特征,激光热源主要作用于复合焊熔池的下部,具有激光焊焊缝大深宽比特征。因为热源的复合作用,激光-MIG复合焊接拥有比单MIG焊接和激光焊接更好的桥接能力、成形能力和组织性能。     

高速列车6N01铝合金型材激光-MIG复合焊研究

针对高速列车的单层地板和侧墙部件,分别采用MIG焊和激光-单丝MIG复合焊进行6N01铝合金型材试验研究,优化了复合热源焊接的坡口尺寸,对比分析了两种焊接方法的焊缝成形、焊接效率、接头力学性能及微观组织。试验结果表明,复合焊在焊接速度为3 m/min时仍可获得良好的焊缝成形,与MIG焊相比,复合焊接效率可提高3倍以上,抗拉强度提高9%左右。     

YAG激光与脉冲MIG复合焊接

研究了YAG(掺钕钇铝石榴石 ,Nd 3:Y3Al5O1 2 )激光与脉冲MIG电弧复合焊接铝合金的新工艺 ,设计制造了复合焊接机头 ,探讨了各种规范参数对焊缝成形的影响规律及激光与电弧的复合作用。结果表明 ,在比较宽的参数范围内YAG激光 -脉冲MIG复合焊接铝合金焊缝成形美观 ,无气孔等缺陷 ,熔深与激光单独焊比增加 4倍 ,与脉冲MIG焊接比增加 1倍以上 ,焊速显著提高 ,是一种理想的焊接工艺。     

异种钢LMHW与MIG焊接头力学性能对比分析

激光-MIG复合焊（LMHW）由于结合了激光和电弧两个独立热源各自的优点,极大程度地避免了二者的缺点,因此成为在汽车、船舶、石油化工等领域具有极大应用前景的新型焊接方法. 以25CrMo4和33MnCrB5-2异种钢试样为研究对象,对比研究了LMHW和MIG焊的焊接接头金相组织差别与硬度分布差异. 结果表明,LMHW焊缝成形均匀饱满,焊接成形效果好于MIG焊接. LMHW接头焊缝中心的组织比MIG焊的组织更细,整体硬度比MIG焊接头整体硬度高,接头的质量较MIG焊的接头质量好. LMHW的接头整体硬度高出MIG焊接头的整体硬度30%.     

其它焊接方法

5A02／Q235钢Nd：YAG激光·脉冲MIG复合热源熔-钎连接;激光-TIG复合热源焊接参数对镁／钢异种材料焊接接头的影响;激光-电弧复合焊接咬边缺陷分析及抑制方法; 激光＋GMAW复合热源焊焊缝成形的数值模拟——Ⅱ．组合式体积热源的作用模型     

高速列车6005A-T6铝合金型材激光-双丝MIG复合焊

分别利用双丝MIG焊和激光-双丝MIG复合焊进行了高速列车6005A-T6铝合金型材的焊接试验研究,对比分析了两种焊接方法的焊缝成形、焊接变形、接头力学性能及其接头微观组织.结果表明,激光-双丝MIG复合焊接6005A-T6铝合金型材时的焊接速度可达4.5 m/min,焊接过程具有较好的搭桥能力,对接间隙达到1.4 mm时,仍可以获得良好的焊缝成形.当焊接速度大于或等于4 m/min时,复合焊接头的焊接变形量仅为常规双丝MIG焊的40%左右,其抗拉强度达到了母材强度的83%,比常规双丝MIG焊接头的抗拉强度提高了9%左右.     

激光+双丝脉冲MIG/MAG复合焊系统及工艺开发

为了对激光+双丝脉冲MIG/MAG复合焊工艺及理论进行研究,构建了激光+双丝脉冲MIG/MAG复合焊系统,双电弧的电源各自独立,电源的脉冲控制方式为推挽式.利用该系统进行焊接工艺试验,在焊接过程中,同步采集双路焊接电流、电弧电压信号,并进行高速摄像.结果表明,所构建的激光+双丝脉冲MIG/MAG复合焊系统能够进行稳定焊接,焊缝成形美观,且加入激光后,激光对电压的影响较明显,电压信号的稳定性增强.     

高速列车6N01侧墙激光复合焊接头软化行为分析

采用激光-电弧复合焊工艺焊接高速列车侧墙6N01铝合金型材,并对焊接接头的软化行为进行分析. 通过拉伸试验、显微硬度测试、微观金相试验和拉伸断口SEM试验,系统分析激光-电弧复合焊焊接接头软化行为,并与目前生产中应用的MIG焊接头的性能进行对比. 结果表明,采用复合焊,焊接接头强度均较MIG焊接头的强度提升10%以上,HAZ的软化区较MIG焊的减小了40%～60%;激光复合焊接头金相组织晶粒更细小,第二相质点数量多而且弥散细小,MIG焊热影响区晶粒长大倾向较大,强化相质点数量少并且尺寸较大. 采用激光-电弧复合焊方法对高速列车车体的侧墙所发生的焊接接头软化有较大的改善.     

长输管道全位置激光-电弧复合焊接技术

采用激光-电弧复合焊接技术开展管道的全位置激光-电弧复合焊接可行性研究．结果表明,激光-电弧复合焊接工艺能够适应管道环焊缝焊接的要求．在从0°～180°的焊接过程中,通过调整焊接参数,均能够获得成形良好的焊缝．金相观察表明,母材和焊材熔合良好;焊接接头中心区狭长,具有激光焊的特点;热影响区具有电弧焊的特点;金相组织不受位置影响．焊接接头的硬度接近母材,抗拉强度接近或超过母材;在无内部缺陷的情况下,弯曲试验和冲击试验结果满足现行标准要求．     

低功率YAG激光-TIG电弧复合焊接镁合金薄板工艺

以2 mm厚AZ31B变形镁合金薄板为研究对象开展低功率脉冲YAG激光-TIG电弧复合热源焊工艺研究,分析了激光与电弧的能量匹配对焊缝成形的影响规律.结果表明,镁合金薄板低功率YAG激光-TIG电弧复合热源焊接过程中,激光能量与电弧能量之间的相互匹配将直接影响焊缝的表面成形,获得理想焊接接头的工艺参数区间相对较狭小.为使焊缝成形均匀连续,焊接过程中需要对焊缝背面采用氩气进行保护,当保护气体流量为5～10 L/min时获得了具有最佳性能的焊接接头,其拉伸载荷达到镁合金母材的95%以上.     

焊接参数对铝合金激光——MIG电弧复合焊缝熔深的影响

以5A06(LF6)铝合金为研究对象,研究了铝合金激光-MIG电弧复合焊(HYBRID焊)时焊接参数的变化对焊缝熔深的影响规律,并将焊接参数的变化对激光-MIG电弧复合焊、MIG电弧焊、激光焊的焊缝熔深的影响进行了综合比较分析.结果表明,若以等效于激光焊熔深的MIG电弧功率为分界线,可以把MIG电弧的功率分成高、低能量两个区,当激光与低能量电弧区的电弧复合时,激光对焊缝的熔深起主导作用,HYBRID焊的熔深大于该区的MIG电弧焊;当激光与高能量电弧区的电弧复合时,电弧对焊缝的熔深起主导作用,HYBRID焊缝主要体现为MIG焊缝的特点,加入激光的优势主要体现在增加焊接速度方面,即高速焊时也可获得良好的焊缝成形.     

30CrMnSi钢激光-电弧复合焊接工艺研究

30CrMnSi钢采用激光自熔焊接时产生裂纹的几率较高，且焊缝正面易出现下塌现象，无法满足生产使用要求。以5mm厚30CrMnSi为研究对象，通过接头形貌分析、射线探伤检测及力学性能检验，进行了激光-电弧复合焊接工艺开发。结果表明，采用激光-电弧复合焊接方法且激光在前、电弧在后时可实现该型号材料的单面焊接双面成形，焊缝成形均匀美观；在Y型坡口、坡口角度60°、钝边3mm的坡口条件下，采用激光功率3000W、焊接电流90A可有效避免焊缝内部特别是搭接处产生裂纹；接头平均抗拉强度为1106MPa，达到母材的90%；接头过热区组织以晶粒粗大的马氏体为主，是热影响区硬度大幅提高的主要原因。     

304L不锈钢激光-脉冲MAG复合焊电弧特性及焊缝成形分析

针对SUS304L不锈钢激光-脉冲MAG复合焊接过程激光与脉冲MAG电弧的过程参数匹配及优化控制问题,系统研究了过程参数对电弧特性及焊缝成形尺寸的影响,获得了复合焊接过程的电弧特性及成形控制策略.结果表明,激光的介入会使复合焊接过程稳定性加强,当脉冲MAG电弧处在电流基值时,较大的激光功率会吸引MAG电弧而造成基值电压的波动,并且大功率激光会对脉冲MAG电弧具备一定的压缩作用,但在峰值阶段影响幅度较小.焊缝形貌的几何尺寸与过程参数的耦合效应有着直接的关系,过程参数的匹配优化能够有效控制焊缝成形尺寸.