近红外光纤激光与蓝光半导体激光焊接紫铜工艺对比研究

目的 提高紫铜激光焊接接头的力学性能,并分析激光工艺参数对焊缝外观及焊缝微观组织的影响规律。方法 分别对蓝光半导体激光与近红外光纤激光焊接紫铜的工艺参数进行优化设计,采用光学显微镜观察焊缝的外观形貌,采用拉力机测试焊缝的抗拉强度,采用金相显微镜观察和分析焊缝的微观组织。结果 当采用近红外光纤激光进行焊接时,功率为2 000 W,焊接速度为20 mm/s,焊缝抗拉强度为156 MPa。当采用蓝光半导体激光进行焊接时,功率为500 W,焊接速度为20 mm/s,焊缝抗拉强度为246 MPa,达到母材抗拉强度的80%。结论 由于铜对蓝光波长的吸收率较高,当采用蓝光半导体激光进行焊接时,热量输入较低,焊缝的变形相对较小,并且焊缝中心各个方向上的温度梯度相同,容易形成等轴晶,有利于力学性能的提高。     

2 kW半导体激光焊接铝合金工艺研究

为实现半导体激光器对铝合金的焊接,将2 kW半导体激光器的光束进行整形,提高光束质量,光束亮度达到412.00 MW/cm~2.sterad,比整形前的光束亮度增加了7倍。然后采用整形的半导体激光器对1 mm厚度的6063铝合金进行拼接焊接实验,通过对焊接工艺参数激光功率、焊接速度、离焦量进行正交优化实验,焊缝接头最大抗拉强度为172.3 MPa,达到母材的85%,实现了半导体激光对铝合金的激光焊接目标。     

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。     

环形光斑激光塑料焊接工艺研究

目的 为了提高塑料焊接焊缝的剪切强度,满足实际生产要求.方法 采用环形光斑进行激光焊接试验,通过对激光功率、焊接速度、离焦量工艺参数进行三因素三水平正交试验,得到最佳工艺参数.结果 在最佳工艺参数条件下,即激光功率为50 W,焊接速度为150 mm/s,离焦量为5 mm时,PA66塑料焊缝最大剪切强度为21.6 MPa...     

镁合金光纤激光摆动焊接工艺研究

气孔是压铸镁合金激光焊接最主要的问题,会导致焊接接头的抗拉强度较低。为了解决镁合金焊接中产生气孔的问题,采用2 000 W光纤激光器作为光源,摆动焊接头对焊缝进行扫描焊接,通过改变焊接速度、振幅以及扫描频率,研究摆动焊接工艺参数对焊缝质量的影响。结果表明:当焊接速度50 mm/s,扫描振幅2 mm以及扫描频率250 Hz时,得到无气孔的焊缝,焊接接头抗拉强度达到母材的90%。     

激光功率和离焦量对2 000 MPa级热成形钢激光焊接接头组织与性能影响

目的 研究激光功率和离焦量对PHS2000型热成形钢激光焊接接头焊缝区及热影响区显微组织、拉伸特性和硬度分布的影响。方法 采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)分析焊接接头的显微结构;利用拉伸实验和显微硬度实验探究焊接接头力学性能的变化规律。结果 随着激光功率从3 500 W增至4 700 W,焊缝区与热影响区平均晶粒尺寸总体呈上升趋势,抗拉强度先上升后下降,焊缝区平均显微硬度值在635HV~651HV内浮动,热影响区平均显微硬度值在434HV~451HV内浮动;离焦量对焊缝区的组织分布有显著影响,不同离焦量下的组织分布均较为分散,热影响区的晶粒尺寸在离焦量为−3 mm时达到最大,为10.67 μm。在不同激光功率和离焦量下,焊接接头的显微硬度值存在上下浮动,焊接接头各区的显微硬度分布规律基本一致,以焊缝为中心,两侧趋于对称分布。硬度分布规律如下:焊缝区硬度>母材区硬度>热影响区硬度。结论 在本实验条件下,与离焦量相比,激光功率对焊接接头显微组织及拉伸强度的影响更大。在焊接速度为150 mm/min条件下,设置激光功率为4 100 W、离焦量为−2 mm,此时抗拉强度最大,为1 715 MPa,达到母材抗拉强度的85%。     

6063铝合金单模光纤激光焊接工艺研究

目的 针对采用脉冲激光点焊的6063铝合金焊点拉力较低,无法满足实际需求的问题,研究6063铝合金激光焊接的最优工艺方案,以提升焊点拉力.方法 采用单模光纤激光对6063铝合金进行焊接,通过极细的线宽组成螺旋点,代替单个脉冲激光点焊.对激光功率、焊接速度及离焦量等工艺参数进行正交实验,得到最佳工艺参数,并通过分析焊缝外...     

Ta/Ni/Mo异种薄板激光熔钎焊正交试验探究

目的探究Ta/Mo异种薄板激光熔钎焊的最佳焊接工艺参数。方法设计正交试验方案,得出理论最优工艺参数。采用SL-08型Nd:YAG脉冲激光焊机对薄板完成焊接得到焊接接头;通过微机控制电子万能试验机测试焊接接头的抗拉强度;通过显微硬度计测量焊接接头显微硬度;通过OM测试方法观察焊缝组织。并通过焊接接头的性能对得出的最优工艺参数进行验证。结果在最佳焊接工艺参数下,接头的最大平均抗拉强度为230 MPa,接近Ta母材的抗拉强度,拉伸试样断裂发生在近Ta热影响区;焊缝表面连续,可看到清晰的鱼鳞纹,焊缝背面宽度均匀,焊缝成形良好;焊缝中心区域出现了针状共晶组织,热影响区的晶粒都呈现不同程度的长大现象;形成接头的焊缝区硬度最高,钼母材次之,钽母材最小。结论通过正交试验得出的最优工艺参数是准确的,Ta/Mo异种薄板最佳焊接工艺参数为:激光功率P为20.8 W(激光功率百分比为26%),脉宽T为5.5 ms,脉冲频率f为4.0 Hz。     

复合板基层厚度对激光焊接头腐蚀性能的影响

目的通过探索基层金属厚度对复合板激光穿透焊接的影响规律,分析其影响度与焊接速度、激光功率的差别,为双金属复合材料激光穿透焊接提供更多的技术支撑。方法以焊接速度、激光功率和基层金属厚度为变量,设计了三因素三水平的正交实验,对X65/DSS2205层状双金属复合材料进行激光穿透焊接实验,对不同焊接条件下接头的显微组织进行观察分析,采用EDS面扫方法对焊缝复层区进行成分扫描,测量接头复层侧动电位极化曲线,并比较了基层金属厚度的影响度较焊接速度与激光功率的大小。结果双金属复合板激光穿透焊接接头显微组织在厚度方向存在明显的分层;基层金属厚度为1.2 mm时,复层贵金属元素保留量最大;随着基层金属厚度的减小,接头综合耐腐蚀性能提高;基层金属厚度对接头耐腐蚀性能的影响小于焊接速度和激光功率2个变量;焊接速度为2.5 m/min,激光功率为3500 W,基层金属厚度为0.8 mm时,接头耐腐蚀性能最优。结论基层金属厚度对于复合板激光穿透焊接接头的焊缝复层元素含量、以及接头复层一侧耐腐蚀性能都有较为明显的影响,但相比于焊接速度与激光功率,其影响度相对较小,因此在进行复合板激光穿透焊接时,在选定基层金属厚度后,仍要对焊接速度和激光功率进行优化工艺设计。     

5052/6061异种铝合金薄板搅拌摩擦焊接工艺研究

目的 研究焊接速度、搅拌头旋转速度和下压量对异种铝合金搅拌摩擦焊接头力学性能的影响,找出最佳工艺参数,从而进一步提高接头的力学性能。方法 采用正交实验法对1.5 mm厚5052/6061异种铝合金搅拌摩擦焊接进行实验设计,焊接完成后,观察焊缝宏观形貌,然后将试件制成标准拉伸试样进行拉伸实验,拉伸实验完成后用扫描电镜观察焊接接头的断口形貌,最后运用极差分析法和方差分析法分别对实验结果进行分析。结果 在选取的工艺参数范围内,搅拌头旋转速度影响最大,其次是焊接速度,下压量影响最小。当焊接速度为120 mm/min、转速为1400 r/min、下压量为1.5 mm时,接头抗拉强度达到了最大值194 MPa,伸长率也达到了最大值9.62%。结论 在一定工艺参数范围内,提高焊接速度或搅拌头的旋转速度能显著提高接头的力学性能,而下压量对接头力学性能影响不显著。     

6009铝合金光纤激光-MIG电弧复合焊和光纤激光焊工艺对比研究

采用光纤激光-MIG 复合焊和光纤激光焊分别对6009铝合金进行焊接,研究两种焊接方式下焊接接头的成型性、显微组织、拉伸性能、显微硬度、断口形貌的不同。研究表明：激光电弧复合焊的焊接速度是激光焊接的3倍;相比于激光焊,激光电弧复合焊焊缝中心显微组织更加细小;接头的抗拉强度达到母材的63%以上,而激光焊接的抗拉强度仅仅只有母材的38%;显微硬度试验表明：复合焊存在软化区,而激光焊接几乎没有软化区;断口分析表明：复合焊和激光焊的拉伸断口都是典型的韧窝状态,但是复合焊接的韧窝更加均匀。     

车用TRIP590钢光纤激光焊接接头组织与性能研究

为了促进先进高强钢激光焊接技术的发展,采用光纤激光器对1.5mm厚的TRIP590钢板进行焊接,对焊接接头的微观组织、硬度以及拉伸性能进行了研究,分析了焊接速度对组织、性能的影响。结果表明:焊缝组织主要为板条状马氏体,热影响区可分为完全淬火区和不完全淬火区。焊接接头硬度分布不均匀,在热影响区或焊缝处硬度最高。随着焊接速度提高,热影响区马氏体含量增多,贝氏体含量减少,热影响区和焊缝组织变得细小。焊接速度为3~5m/min时,拉伸试样均断裂在母材,断后延伸率均超过30%,随着焊接速度提高,断后延伸率也有所提高,强塑积(PSE)均在20000MPa%以上,拉伸变形过程中相变诱发效应显著,大部分残余奥氏体转变为马氏体,在提高材料塑性的同时也提高了强度,实现了高强度和高塑性的统一。     

SiCp/Mg复合材料激光焊规范参数对焊缝强度的影响及其数学模型的建立

对于焊接性较差的碳化硅颗粒增强镁基（SiCp／Mg）复合材料，采用高能激光束进行了焊接．通过选择合适的激光焊工艺参数，可焊成外观成形及性能均良好的焊接接头．激光焊的输出功率（P）、焊接违反（v）、脉冲频率（f）、脉冲宽度（w）对接头强度都有影响，其中尤以激光输出功率与焊接速度的比值，即焊接线能量P/v的影响最大．对于厚度为1mm的对接缝，试验所得最佳工艺参数为：P=170Wv=7.5mm/s,f=30Hz,w=5ms.焊接时使用氢气（Ar）进行保护．所得拉伸强度值为104．3MPa，达到了母材的52％．另外，本文还应用多项式回归法建立了焊接接头拉伸强度与工艺参数关系的数学模型．     

汽车高强钢SG1000激光复合焊接力学性能研究

目的 针对汽车高强钢SG1000焊接接头恶化等问题,研究了SG1000激光复合焊接的力学性能。方法 选用等强匹配焊丝MG90-G对高强钢SG1000进行激光复合焊接,对焊接接头进行拉伸和低温冲击韧性试验,并结合扫描和硬度监测等手段对焊缝组织和断口形貌进行分析。结果 由于激光的预热作用,高强钢SG1000激光复合焊接成形件的焊缝美观,焊接过程稳定可靠,焊接熔池深度较大,有效改善了传统焊接的咬边、飞溅、气孔等缺陷。焊缝组织主要由板条马氏体和奥氏体晶粒组成,热影响区的过热区内部板条马氏体和奥氏体晶粒比较粗大,而焊接母材主要为细小的板条马氏体和奥氏体晶粒。焊接拉伸断口主要为细小且较浅的韧窝,且韧窝底部存在第二相粒子及夹杂物,焊接拉伸断口断裂于热影响区且微观形貌为韧性断裂;冲击微观形貌主要由准解理小平面及河流花样组成,且存在一定数量大小不一的韧窝交错分布,焊接冲击断口断裂于热影响区且微观形貌也为韧性断裂。结论 焊缝热影响区的晶粒比非热影响区的晶粒粗大,拉伸和冲击断裂均发生于热影响区;随着激光功率的增大,复合焊接接头的力学性能呈现逐渐增强的趋势;随着焊接速度的增大,复合焊接接头的力学性能呈现先增强后削弱的趋势。高强钢SG1000激光复合焊接最佳工艺参数如下:激光功率为9.5 kW,焊接速度为0.8 m/min,对应屈服强度为1 072 MPa,抗拉强度为1 175 MPa,断裂伸长率为13.5%,冲击断裂吸收的能量为30.8 J、焊缝中心显微硬度为342 HV。     

激光热处理对420不锈钢焊缝硬度及抗拉强度的影响

目的 对420不锈钢焊缝进行激光热处理,研究微观结构对焊缝硬度的影响规律.方法 通过光纤激光对420不锈钢进行焊接,然后采用激光对焊缝进行热处理,采用金相显微镜对焊缝微观组织进行分析,并采用显微硬度仪测试焊缝的硬度,采用拉力机对焊缝接头进行抗拉强度测试.结果 随着激光加热功率的提高,焊缝抗拉强度没有明显变化;随着激光加...     

焊接速度对 7A52 铝合金 FSW 组织及力学性能的影响

目的在保证搅拌速度一定时,针对8 mm厚的7A52铝合金,在不同焊接速度下采用搅拌摩擦焊(FSW)进行焊接试验,研究其焊接接头的显微组织及力学性能。方法利用搅拌摩擦焊机进行对接焊接,焊后制取金相试样观察焊接接头宏观形貌和显微组织,并测定其力学性能。结果7A52铝合金FSW焊接接头焊核区的面积随着焊接速度的增大而增大,当焊接速度为250mm/min时,焊接接头的焊核区面积最大,焊核区的显微组织都为细小的等轴晶,焊接接头横截面的焊核区呈明显"洋葱环"的形貌,而热力影响区的结构特征则呈现出了较高的塑性变形流线层。焊接接头显微硬度分布都呈现出"W"形变化,在焊接速度为150 mm/min时,焊接接头的平均抗拉强度能达到452 MPa,达到了母材抗拉强度的89%。结论通过对不同焊接速度下7A52铝合金FSW焊接接头的组织和性能进行研究,得到了不同焊接速度下焊接接头组织和力学性能。     

Zr58Nb2.76Cu15.46Ni12.74Al10.34Y0.5非晶合金激光焊接接头微观结构及显微硬度表征

目的 探究激光焊接参数对非晶合金焊接接头的组织演变、焊缝成形、晶化程度等的影响规律,以及控制接头晶化的有效途径.方法 采用碟片激光器对Zr58Nb2.76Cu15.46Ni12.74Al10.34Y0.5非晶合金进行激光焊接,对比分析不同激光功率下,焊接速度对接头熔宽和晶化组织形成的影响规律,并对接头各区域微观组织特征...     

奥氏体不锈钢A-TIG焊工艺研究

目的研究焊接参数对焊缝成形和接头宏观组织的影响。方法改变焊接电流、焊接速度、焊接电压以及活性剂中的一个参数,固定其他3个参数不变,对奥氏体不锈钢进行焊接,分析其接头宏观形貌、组织和力学性能。结果随着电流、电压的增加,焊接接头的熔深和熔宽都在增加,随着焊接速度的增加,焊接接头的熔深和熔宽都在降低,在相同参数下,将不同活性剂下的A-TIG焊接头的熔深和熔宽进行比较,发现涂敷C4活性剂接头熔深最大达到4.29mm,而常规TIG焊接头熔深为1.38mm,涂敷C4活性剂的接头熔深为TIG焊的3.11倍,且熔宽也有所减小。结论 C4活性剂A-TIG最佳工艺参数为:I=175 A,U=14 V,v=80 mm/min,此时能将6 mm板材焊透,成形良好,在此工艺下焊缝等轴晶范围最大,焊缝组织最为细小。相比于TIG焊,涂敷C4活性剂接头强度系数提升4.1%。     

基于激光毛化的铝合金/CFRTP激光连接特性研究

目的 针对目前铝合金和碳纤维增强热塑性复合材料(CFRTP)直接连接接头强度低的问题,对铝合金表面进行预处理,以提升异种材料的激光连接强度。方法 通过激光毛化工艺在铝合金表面预制微织构,然后利用光纤激光连接铝合金与CFRTP,研究了激光焊接工艺参数对铝合金与CFRTP焊接接头拉剪性能的影响。结果 当激光功率为750 W、焊接速度为0.2 m/min时,铝合金/CFRTP接头拉剪力达到最大值5 209 N,是未激光毛化的接头拉剪力的2.29倍。通过扫描电镜(SEM)对断口进行分析,发现界面断裂形式主要为CFRTP脱出和剪切断裂。采用SEM及能谱仪(EDS)对接头截面进行分析,发现结合界面处存在微观机械嵌合作用,同时在界面处存在元素过渡层。结论 随着激光功率的增大,焊接接头的拉剪力增大,但焊接功率较大会导致热输入过大,造成树脂发生热分解,导致焊接接头拉剪力降低。随着焊接速度的增大,焊接热输入降低,导致焊接过程中树脂熔化量减少,焊接接头的拉剪力降低。界面的机械嵌合作用使焊接接头具有较高的结合强度。