高强铝合金激光辅助TIG电弧复合焊接工艺及接头性能

采用填丝TIG电弧焊、激光辅助TIG电弧复合焊2种焊接工艺进行了2014铝合金焊接试验,研究了焊接工艺与接头组织和性能的相关性.试验结果表明:与填丝TIG焊相比,激光辅助TIG电弧复合焊可以显著降低TIG电弧功率,减少热输入,细化焊缝组织,减少晶界共晶组织宽度,可有效减少甚至消除焊缝熔合区气孔缺陷,其焊接接头的力学性能、接头强度和塑性均得到增强.断口的SEM形态显示:2014铝合金激光辅助TIG电弧复合焊接头断口有大量韧窝存在,呈韧性断裂.     

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。     

铝合金焊接工艺与接头组织相关性的研究

利用光纤激光器与TIG交直流电焊机实现了6 mm厚2014高强铝合金的激光热传导焊、激光深熔焊和激光-TIG电弧复合焊,并借助于激光共聚焦扫描显微镜对其接头形貌特征和接头微观组织进行了分析。结果表明,焊接接头的熔深、熔宽、熔合线宽度、软化区宽度、焊缝中心区晶粒尺寸与焊接工艺具有显著的相关性,三种焊接工艺下得到的软化区和焊缝中心区等轴晶晶粒尺寸远小于目前采用的填丝TIG焊焊接工艺。     

小口径钢管全位置脉冲TIG多层焊的组织分析

采用全位置脉冲TIG焊技术对小口径钢管环缝进行焊接，焊接采用TIG焊打底＋TIG填丝的多层焊工艺，分析了打底焊及每层填丝焊接完成后的打底层焊缝组织。结果表明，采用多层焊工艺可以很好地避免焊缝及热影响区的扩大，并且后焊层对前焊层的再加热作用，可细化晶粒，改善组织。     

核岛辅助管道预制超声波TIG复合电弧焊工艺

针对核岛辅助管道的特点,分析了超声波TIG复合电弧焊工艺的应用特点,与传统的手工焊及其他自动焊工艺进行对比,超声波TIG复合电弧焊工艺突破了不填丝焊接技术在厚度上的限制,提高了自动焊技术的焊接效率,保证了焊接质量。     

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.     

聚变堆用奥氏体不锈钢不同激光输出模式熔丝特征

针对聚变堆用316LN奥氏体不锈钢材料,分别在连续激光和脉冲激光模式下进行了激光填丝焊接试验。主要研究了不同焊接工艺参数下的焊丝熔入特征及其对焊缝质量的影响,并对连续激光与脉冲激光焊接熔池流动及熔池形貌、接头的显微组织进行了研究。结果表明,连续激光填丝焊和脉冲激光填丝焊在合适的焊接工艺参数下均能获得焊丝液桥过渡,且熔池铺展均匀、焊缝成形良好。与脉冲激光填丝焊相比,连续激光填丝焊在坡口中的熔池长度约是脉冲激光填丝焊的3倍,温度梯度较大,更易产生侧壁未熔合和贯穿焊缝中心的凝固裂纹等缺陷。连续激光填丝焊的焊缝显微组织以柱状晶为主,由焊缝两边向焊缝中心生长,方向性强。脉冲激光填丝焊的焊缝两侧显微组织以柱状晶为主,各个区域都受到了相邻脉冲的重复作用,具有周期性,产生二次结晶,有助于熔池的搅动和晶粒细化,打乱了枝晶生长的方向性;焊缝中心区域为方向各异的柱状晶和等轴晶,枝晶间距减小,能够抑制裂纹的产生。 创新点： 首次提出通过脉冲激光调控结晶形态以抑制厚板焊接中裂纹的焊接工艺,可在不添加任何外部设备的基础上实现对裂纹的有效控制,打破了传统焊接工艺带来的局限性。     

2A14铝合金激光-MIG复合填丝焊特性分析

针对2A14铝合金同时进行了激光-MIG复合焊和激光-MIG复合填丝焊试验,对比分析了激光功率、离焦量、焊接速度、焊接电流、光丝间距、填丝速度等工艺参数对两种焊接方法焊缝成形的影响规律.结果表明,铝合金激光-MIG复合填丝焊方法切实可行,工艺适应性良好,与铝合金激光-MIG复合焊相比,均能在较宽的工艺参数范围内实现良好的焊缝成形;相同试验参数条件下,铝合金激光-MIG复合填丝焊的焊缝成形特征与激光-MIG复合焊基本相同,但其熔敷速度明显大于激光-MIG复合焊,焊缝余高明显增加.     

铝合金激光焊新技术

介绍了铝合金激光焊接的四种新技术:激光-GMA复合焊、激光填丝焊、双光束激光焊接和激光辅助搅拌摩擦焊的原理及其工艺特点。在此基础上重点阐述了用这四种激光焊接方法焊接铝合金的研究进展。     

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。     

Mechanical properties and microstructure of pure nickel PAW and PAW-TIG welded joints

A plasma arc welding( PAW)-tungsten inert gas( TIG) hybrid welding process is proposed. And this paper investigated the microstructure and properties of pure nickel N6 joints by PAW-TIG hybrid welding. Compared with the conventional PAW method,the characteristic of PAW-TIG welding process is that there is no interaction between the two arcs.The addition of TIG can enhance the intrinsic high-efficiency peculiarity and the stability of the keyhole status of PAW. The joints made using PAW and PAW-TIG,respectively,were subjected to microstructural evaluations and tensile testing so as to analyze the effect of TIG arc energy on the microstructure and mechanical properties of these joints. The results of this investigation indicate that significant grain coarsening was observed in the weld metal( WM) and heat affected zone( HAZ)and it is found that the extent of grain coarsening increased with the addition of TIG arc. And the microstructure in hybrid joint,with wider weld width and the smooth surface,is coarser than in PAW joint. Furthermore,the microhardness and ultimate tensile strength( UTS) of hybrid joint is slightly lower than that of PAW joint. The fractograph observation shows that the fracturing mechanism of PAW joints ductile,while the hybrid welding joints exists as brittle-ductile fracture mode. The outcome of this work shows that in the condition of same deposited rate,TIG arc post-weld heat treatment can improve the welding efficiency and welding speed. The proposed PAW-TIG hybrid welding process is demonstrated to be suitable for welding nickel and its alloys in industry application.     

薄板TC4钛合金TIG电弧和激光焊接接头晶粒尺寸与微观组织

对薄板TC4钛合金进行TIG电弧和激光焊接技术研究,重点分析了TIG焊接电流、焊接速度和激光输出功率对TC4钛合金焊接接头晶粒尺寸、微观组织和显微硬度的影响规律. 试验结果表明,在实现薄板TC4钛合金完全熔透的条件下,激光焊接具有更小热输入,接头焊缝区和热影响区宽度也显著降低. TIG焊接接头晶粒尺寸随热输入增加,呈现增加趋势. 随距焊缝中心位置增加,焊接接头晶粒尺寸均逐渐降低. TC4钛合金激光焊接接头焊缝区呈现魏氏组织特征,针状α'马氏体细小. 近缝热影响区组织为网篮状α'马氏体,而近母材热影响区为未转变α相和针状α'马氏体的双相组织. 随距焊缝中心位置增加,马氏体生成量逐渐减少,焊缝显微硬度值呈现降低趋势;同时相比于TIG焊接,TC4激光焊接接头具有更高的显微硬度.     

GH3128合金激光焊接头组织与性能

采用激光焊方法对3 mm厚GH3128合金进行对接焊,研究焊接工艺参数对焊缝成形的影响,同时与非熔化极惰性气体保护焊(tungsten inert gas welding,TIG焊)进行显微组织及力学性能的对比分析. 结果表明,在激光功率4 kW、焊接速度1.5 m/min和离焦量 + 3 mm的焊接工艺参数下可以获得成形良好的焊缝. 激光焊与TIG焊焊缝区组织均由奥氏体γ' + 脆性碳化物组成. 与TIG焊相比,激光焊焊缝区的组织晶粒细小,且分布于枝晶间和晶界处的碳化物尺寸较小,激光焊接头室温抗拉强度低12%,高温抗拉强度相近,室温轴向低周疲劳应力循环次数高4.5倍. 与TIG焊相比,激光焊接头室温抗拉强度低和低周疲劳性能高,主要是受焊接过程元素烧损和碳化物尺寸的影响.     

不锈钢高频复合双钨极氩弧焊接工艺方法

针对双钨极TIG焊存在的电弧压力小、焊缝熔深浅等问题,提出了一种新型焊接工艺方法——高频复合双钨极TIG焊(high frequency hybrid twin-electrode TIG welding, HFHT-TIG焊),在双钨极氩弧焊的一个钨极上通以高频脉冲电流,达到提高电弧压力和挺度、搅拌熔池、细化晶粒、改善接头组织和力学性能的目的. 采用HFHT-TIG焊进行了6 mm厚奥氏体不锈钢焊接工艺试验,并与双钨极TIG焊接头进行对比. 结果表明,HFHT-TIG焊能够显著提高电弧挺度和电弧压力,焊缝表面成形更佳,横截面对称性更好,焊缝区的树枝晶组织更加细小,断口韧窝更加均匀和细密,接头的抗拉强度和断后伸长率分别提高了12.1%和30.2%.     

42CrMo钢活塞激光-MAG复合焊接热裂纹试验

利用高速相机观测焊接时熔池流动和焊缝凝固过程,并求得固–液界面移动速率;利用红外热像仪采集焊缝温度随时间变化的相关信息,求得焊缝的温度梯度,对比研究42CrMo调质钢在激光焊接、激光引导的激光-MAG复合焊、电弧引导的激光–电弧复合焊三种焊接工艺时,焊缝接头处的热裂纹倾向.结果表明,激光引导的激光-MAG复合焊工艺比其它两种焊接工艺的固–液界面移动速率更小,焊缝的温度梯度也更小,具有最小的应变率和热裂纹敏感性.最后对激光引导的激光-MAG复合焊焊缝进行了显微组织观察和硬度分析.     

Study on arc-ultrasonic TIG welding of titanium alloy

TCA alloy was welded by conventional TIG welding and arc-ultrasonic TIG welding respectively. The microstructure of joint was analyzed by means of optical-microscope, scanning electron microscope in order to study the relationship between the macro-properties of joint and the microstructure. The results show that the joints were all welded successfully by conventional TIG welding and arc-ultrasonic TIG welding. With the increment of ultrasonic frequency and activated voltage, the width of joint became narrow step by step. The microstructure became more and more fine and was inclined to equiaxed crystal. Moreover, the dendrite depredation was not observed obviously. The properties of welded joint were improved markedly compared with that of conventional TIG welding.     

钛合金激光-TIG复合焊接保护状态对焊缝成形及性能影响

用激光-TIG复合热源对2.5 mm厚TA15钛合金进行对接焊试验.利用万能力学拉伸机、红外热成像仪、电子探针（EPMA）、扫描电镜（SEM）等分析手段对焊接接头进行测试分析,并与单TIG焊进行对比.分析焊接工艺参数和接头保护时间对焊接接头形貌和性能的影响.结果表明,实现2.5 mm厚钛合金全熔透焊接时,激光-TIG复合焊比单TIG焊速度更快、热输入更低,焊缝和热影响区更窄,晶粒更细;相同保护条件下,激光-TIG复合焊接头比单TIG焊接头具有更高的强度、塑性和更好的疲劳性能;激光-TIG复合焊缝冷却速率高于单TIG焊,获得良好的保护状态时所需保护时间更短.     

CCS-B船用钢板的不同激光焊接工艺分析

激光焊、激光填丝焊以及激光复合焊技术日趋成熟,并被一些著名船厂应用到生产上.我国造船业的激光应用研究正处于起步阶段.CCS-B是我国相当普遍的一种船用低碳钢,通常采用传统工艺进行焊接.采用以上的激光焊接工艺对CCS-B进行堆焊和对接焊,对它们宏观焊缝的差异进行分析,对相应焊缝金属的微观组织进行观察和分析.焊接金属的合金成分会影响其微观组织的形成,采用ICP-AES法对不同激光焊接工艺下的焊缝金属成分进行了检测分析.同时对接头截面的硬度进行了测试.     

热输入对超薄443铁素体不锈钢组织性能的影响

针对443铁索体不锈钢焊接接头存在粗晶组织与性能脆化等问题进行研究,采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)分析了不同焊接方法焊后接头组织和性能的变化.采用钨极氩弧焊(TIG)、脉冲钨极氩弧焊(P-TIG)和脉冲激光焊(P-LBW)三种焊接方法进行焊接,分析了不同热输入对超薄443铁素体不锈钢焊接接头微观组织、拉伸性能和杯突性能的影响规律.结果表明,焊接热输入是影响该铁素体不锈钢焊接接头组织和性能的重要因素,采用脉冲焊接方法来细化组织可以有效提高焊接接头综合性能.     

Coaxial hybrid process of hollow cathode TIG and YAG laser welding

To make progress in laser-arc hybrid welding, especially when applied to thick steel plate, it is essential to get the remarkable synergic effect of deep penetration. It is suggested that the effective process is combining hollow cathode TIG with high beam quality laser welding. Penetration of hollow TIG/YAG hybrid welding was investigated by numerical analysis. A keyhole surface model taking into account the laser beam parameter product (BPP) was developed. The calculated keyhole surface profiles of coaxial hybrid welding are wider and deeper than that of YAG laser welding alone. As a result, single-pass butt welding of 20 mm thickness steel plate was achieved under the conditions of BPP = 0.9 mm mrad at laser power 1.8 kW. To confirm numerical results, coaxial hybrid welding tests with a hollow cathode TIG was conducted. The welding penetration was about two times as deep as a YAG laser alone. It was found that coaxial hybrid welding with hollow TIG/YAG had a large synergic effect.