Ti-6Al-4V钛合金板材焊接工艺优化

采用电子自动化激光焊接的方法,研究了不同焊接功率和焊接速度对Ti-6Al-4V钛合金板材的焊接成形性、显微组织和力学性能的影响。结果表明,当激光功率或焊接速度相同时,焊缝熔宽、焊缝背面宽度及焊缝横截面积都会随着激光功率与焊接速度的增大而增大;焊接接头抗拉强度受焊缝成形的影响大于焊缝显微组织的影响,接头的抗拉强度与咬边锐度呈反比。     

A3钢薄板激光对接焊工艺研究

针对A3钢薄板进行连续激光对接焊工艺实验,研究不同工艺参数对焊接成形质量的影响规律。结果表明:随着激光功率的增加,焊接接头熔池宽度、深度及抗拉强度逐渐增加;随着焊接速度的增加,接头熔池宽度、深度降低及抗拉强度逐渐降低;离焦量对接头形貌及拉伸性能影响较小;焊缝间隙小于等于50μm时,接头抗拉强度基本保持不变,可实现有效焊接。     

AZ91D镁合金/Q345钢MIG焊对接接头组织与力学性能研究

采用熔化极惰性气体保护电弧焊(MIG)方法对AZ91D合金/Q345钢异种金属进行了焊接,研究了焊接电流和焊接速度对接头显微组织和抗拉强度的影响。结果表明在不同的焊接电流和焊接速度下焊缝区都为α-Mg等轴晶,AZ91D侧熔合区组织为晶粒尺寸不均的α-Mg晶粒,整体晶粒尺寸较为细小,而热影响区的晶粒尺寸较为粗大。在AZ91D/Q345接头连接处形成一定厚度的过渡层。随着焊接电流的增加,焊接接头晶粒尺寸逐渐增大,抗拉强度呈现先增加而后略降低的趋势;随着焊接速度的增加,焊接接头晶粒尺寸减小,异种金属焊接接头的抗拉强度也呈现先略增加而后降低的特征。     

TA18钛合金板材焊接工艺对比研究

研究了直流钨极氩弧焊(直流TIG)、脉冲钨极氩弧焊(脉冲TIG)和激光焊接3种不同焊接工艺对TA18钛合金焊接接头宏观形貌、显微组织和力学性能的影响。结果表明,与直流TIG焊接工艺相比,脉冲TIG焊接工艺的高频脉冲促使电弧能量集中,整体的焊接热输入减小,焊缝宽度降低;激光焊接工艺可显著降低焊接接头宽度,与直流TIG焊接工艺相比,焊接接头宽度减少约69.5%。TA18钛合金激光焊接接头显微组织主要为网篮状排列的针状马氏体α′相及少量块状相变α相,且针状马氏体α′相更加细小。此外,激光焊接接头具有更高的显微硬度,但弯曲性能相对较低。     

镀锌钢板激光焊焊接接头组织与性能

采用合理的激光焊接工艺参数对镀锌钢板进行焊接,研究了激光参数对焊接接头组织和性能的影响。结果表明:焊接接头的抗拉强度随着激光功率和焊接速度的增加均呈先增大后减小趋势;焊缝区铁素体组织随着焊接功率的增加长大现象明显,而焊缝区铁素体组织却随着焊接速度的增加而变得细密;焊接接头的焊缝区的硬度均匀,且高出母材很多;焊接接头断口表现出明显的延性断裂特征。     

激光-MIG复合焊接2A12铝合金工艺和接头性能

对8 mm厚2A12铝合金板进行CO_2激光-MIG(metal inter gas)复合焊接,讨论了焊接电压和焊接速度对焊缝几何参数的影响,并研究接头显微组织和力学性能.结果表明:熔深和母材熔化面积决定于焊接速度.随着焊接电压的降低,焊缝熔宽、堆高面积、焊缝固液趾角逐渐减小,而成形系数逐渐增加.接头显微组织由α(Al)基体及α(Al)+Al_2Cu+Mg_2Si三相共晶组成;接头抗拉强度为281 MPa,为母材抗拉强度的69%;接头拉伸断口呈韧脆混合断裂,而母材断口呈微孔聚集型延性断裂.     

激光焊接工艺对BIM钢结构焊接接头组织与性能的影响

研究了激光功率和焊接速度对DX51D/JFE-HITEN780S不等厚钢结构钢板激光焊接接头成形质量、显微组织和硬度的影响。结果表明,激光功率在1.0 k W及以上时,焊接接头可焊透,且随着激光功率的增加,焊缝正面熔宽和背宽都呈现为逐渐增加的趋势;不同激光功率下的焊接接头焊缝区组织都为板条马氏体+铁素体,且随着激光功率的增加,板条马氏体愈发粗大,焊接接头焊缝硬度平均值呈现逐渐增加的趋势。焊接速度在1600~2400 mm/min时,焊接接头具有较好的焊接成形质量,随着焊接速度的增加,焊接接头焊缝处的正面熔宽和背面熔宽都呈现逐渐降低的特征,焊缝区板条马氏体含量逐渐减少,而铁素体含量逐渐增多,同时焊缝中心的晶粒有所细化;DX51D/JFE-HITEN780S异质钢板适宜的焊接激光功率为1.2 k W、焊接速度为2400 mm/min,此时焊接接头具有良好的焊接成形质量,焊缝区硬度较大且在热影响区中不存在软化点。     

焊接速度对异种不锈钢激光焊接接头组织与性能的影响

以1 mm厚0Cr18Ni9和1Cr17Ni2两种不锈钢激光双面焊接接头为研究对象,对不同焊接速度下接头的宏观形貌、金相组织、显微硬度和抗拉性能进行了分析。结果表明:焊接速度过小会导致焊缝表面出现飞溅和焊瘤等缺陷,提高焊接速度可改善焊缝表面质量,但熔池深度也随之减小。热影响区分为四个形状不规则的区域,以晶粒粗大的柱状晶为主;随着焊接速度增大,焊缝组织晶粒逐渐得到细化,硬度降低,接头试样的伸长率和抗拉强度均先增大后减小。焊接速度大于400 mm/min或低于250 mm/min都无法获得性能优良的焊接接头,当焊接速度为300～350 mm/min时,接头组织均匀致密,抗拉强度超过了0Cr18Ni9母材。     

工艺参数对汽车用镁合金激光焊接接头组织和性能的影响

采用激光焊对NZ30K镁合金进行焊接,研究了激光功率、焊接速度和热输入对镁合金激光焊接接头组织和性能的影响。结果表明,随着激光功率的增加,镁合金正面熔宽变化不大,背面熔宽增加。镁合金焊缝正面和背面熔宽随着焊接速度的增加而减小。随着焊接热输入量增加,镁合金焊接接头抗拉强度增加。焊缝熔透后,抗拉强度随热输入增加变化不大,最大抗拉强度达到母材强度的79.8%。     

TC11高强钛合金激光焊接接头的显微组织与力学性能

采用光纤激光进行TC11钛合金对接焊接,分析焊接接头的显微组织和力学性能。结果表明,TC11钛合金焊缝为α′马氏体组织,从母材至熔合线组织由α+β逐渐向α′转变;随着热输入量的增加,焊缝柱状晶尺寸变大,马氏体分布更加密集交错,同时热影响区宽度增加,粗晶区晶粒尺寸变大;2 mm厚TC11钛合金在焊接速度2.0m/min、激光功率2.8~3.2 k W的工艺参数下得到的焊缝成形良好;焊缝硬度高于母材硬度,并随热输入量的增加而增大;焊接接头抗拉强度达到母材的97%以上,塑性明显下降,低于母材的50%,焊缝断口形貌为低塑性沿晶断裂特征。     

7 mm厚TC4钛合金电子束焊接头组织和性能

采用真空电子束焊对7 mm厚TC4钛合金板进行焊接,利用光学显微镜对焊接接头显微组织进行表征,分析不同区域显微组织,通过显微硬度、拉伸试验、冲击试验、弯曲试验对力学性能进行测试,借助扫描电镜对拉伸、冲击断口形貌进行观察,对焊接接头显微组织演变规律和性能进行研究。结果表明,真空电子束焊焊接接头成形良好,TC4钛合金母材组织由α相和β相组成,焊缝区组织由原始的β相转变而成α′相（针状马氏体）,为粗大的柱状晶组织,热影响区组织由均匀且细小的针状马氏体α′相及原始的α相和β相组成;焊缝区显微硬度高于热影响区和母材区,从焊缝顶部到根部显微硬度逐渐下降;焊接接头抗拉强度高于母材抗拉强度;V形缺口在焊缝区的冲击试样具有较好的韧性。     

超声功率对7075铝合金CMT焊接接头的组织与性能的影响

为了解决铝合金接头的气孔多、晶粒粗大、力学性能差等问题,使用冷金属熔滴过渡(CMT)焊接方法完成对7075铝合金薄板的焊接,在焊接过程中引入超声波。通过金相、EBSD、力学性能等测试考察了不同超声功率对焊接接头气孔、微观结构和力学性能的影响。结果表明,超声振动可以显著地减小气孔数量、增加熔宽,并且其焊接热影响区（HAZ）的宽度随超声功率的增加而减小;超声功率为1200 W时焊接接头显微硬度较无超声提高87.514 MPa,抗拉强度提高85 MPa,断后伸长率提高1.4%。由EBSD结果分析可知,当超声功率为1200 W时焊缝平均晶粒尺寸36.89μm,比未施加超声时减小了9.99μm,焊缝晶粒得到了明显细化;随着超声功率的增加提高了晶粒的大角度晶界的比例,焊接接头的塑性有所增加。     

环境压力对焊缝组织和性能的影响

为了研究不同环境压力(与水深相当)对Q345钢焊接接头组织和性能的影响规律,采用GMAW焊接方法对Q345钢进行坡口堆焊试验,并对所得焊缝进行组织分析和力学性能检验。试验表明,不同压力环境下,焊缝的宏观形貌变化明显,参数不变的情况下0.4 MPa和0.5 MPa下所得焊缝出现气孔和未熔合现象;随着环境压力增加,焊缝熔池中金属的冷却速度变快,焊缝组织中上贝氏体含量增加,先先共析铁素体的形态由块状转变为针状铁素体;环境压力越高,焊缝过热去冷却速度变快,在过冷奥氏体晶界上铁素体魏氏组织含量逐渐增加。随着环境压力变大,焊缝的维氏硬度略有提高;不同环境压力中,采用相同工艺参数所得的焊接接头,其抗拉强度大于母材抗拉强度,拉伸试件均断于母材。     

QBe2.5铍青铜与20~#钢激光点焊接头性能分析

采用低功率脉冲激光实现超薄QBe2.5铍青铜与20~#钢异种材料的激光点焊,分析工艺参数对QBe2.5/20~#钢点焊接头焊缝成形、力学性能和元素含量的影响规律以及显微组织结构。结果表明:随着焊接功率和脉冲宽度的增大,接头焊缝熔深H和熔宽B逐渐增大,且焊缝凹陷越加严重。当焊接脉冲功率为20 W、焊接脉宽为8.0 ms时,其接头抗拉强度可以达到98.36 N。接头主要由富Cu的ε相和富Fe的α相混合组成,而焊缝中Fe元素含量与焊缝总深度L成正相关,Cu元素含量与下凹深度h成反相关。焊接功率和脉宽主要通过改变实际焊缝熔深H和凹陷深度h来改变接头性能。     

TA19钛合金惯性摩擦焊接工艺

采用惯性摩擦焊接工艺对TA19钛合金进行了焊接试验研究,针对不同工艺参数下的焊接接头力学性能进行了室温拉伸、高温拉伸及显微硬度等测试,并对优选工艺后焊接接头显微组织进行了分析. 结果表明,TA19钛合金具有良好的惯性摩擦焊接性,在合理焊接工艺条件下能得到高强度焊接接头;焊接接头各区域中焊缝区显微硬度最高,随着向母材区过渡,显微硬度逐渐降低;焊缝区为典型的动态再结晶组织,主要由少量沿β相晶界分布的沿晶α相+α′马氏体组成,热力影响区由变形初生α相+α′马氏体组成,热影响区微观组织与母材相近,仅有部分板条状β相及板条状次生α相发生交叉分布.     

AZ31合金PLC控制TIG焊接接头的组织性能研究

通过PLC控制AZ31合金钨极惰性气体保护焊(TIG)焊接工艺参数,研究了焊接电流、焊接速度和氩气流量对焊接接头力学性能、焊缝成形、显微组织和断口形貌的影响,并分析了各个焊接工艺参数的作用机理。结果表明,通过PLC控制焊接电流为175 A,焊接速度为5 mm/s,氩气流量为11 L/min时,焊接接头可以取得最佳的强度与塑性结合,焊接接头焊缝区成形良好,没有焊接气孔、夹杂等缺陷存在。随着焊接电流的增加,焊接接头的抗拉强度和屈服强度都呈现先增加后降低的趋势;随着焊接速度的增加,焊接接头的抗拉强度和屈服强度的变化幅度都不大;随着氩气流量的增加,焊接接头的抗拉强度和屈服强度呈现出波浪性的变化。焊接工艺参数对焊接接头力学性能的影响主要与焊接接头中存在较多的夹杂物和粗大的第二相有关。     

厚板TC4钛合金电子束焊接头组织演变及力学性能

电子束焊因其真空环境、能量密度大、焊缝深宽比大等优点,被广泛应用于钛合金焊接。系统研究了30 mm厚TC4钛合金电子束焊接接头组织演化及其力学性能。结果表明:熔合区中部由粗大原始β柱状晶组成,内部为αGB、块状α集束和部分网篮组织构成的混合组织,靠近热影响区的熔合区由等轴原始β晶粒构成;热影响区存在较显著的组织不均匀性,随着距熔合区距离增大,β转变组织(次生α片层+残余β相)含量逐渐降低,初生α相含量逐渐升高;熔合区平均显微硬度比母材高约50 HV,接头抗拉强度达到906 MPa,接头强度系数达到96%,拉伸断裂位置位于熔合区内。     

厚板TC4钛合金电子束焊接头组织演变规律

针对厚板TC4钛合金电子束焊接头组织不均匀性,研究焊接热输入对20 mm厚TC4钛合金的电子束焊接头组织演变规律的影响. 结果表明,采用中等热输入时,钛合金接头在熔宽和熔深方向均存在较大的不均匀性,接头上部的晶粒尺寸均大于中部和下部,焊缝上部和中部生成了晶间α相和粗大的魏氏组织,增加焊缝脆性,降低焊缝塑性. 增大焊接热输入会使晶粒和组织粗化,但是可以减小组织的不均匀性;而减小焊接热输入,会使晶粒和组织细化,但是组织不均匀性增大,且增加了气孔的数量. 焊缝组织的不均匀性会导致力学性能的梯度较大,焊缝组织越粗大,抗拉强度越小.     

FeSiB非晶薄带激光焊接头组织及晶化行为

采用脉冲激光焊接技术成功实现FeSiB非晶带材的搭接,并通过热处理方法分析接头晶化行为。利用扫描电子显微镜SEM、X射线衍射仪XRD、差示扫描热仪DSC和透射电镜TEM等研究不同功率对激光焊缝成形、组织特征及晶化行为的影响。结果表明:当功率低于4.8 W时,焊缝表面粗糙、熔宽小;当功率高于9.6 W时,焊缝存在微裂纹;当功率为7.2W时,焊缝成形良好,未见焊接缺陷。随着功率的增加,接头抗拉强度先升高后降低,最高拉伸强度为410 MPa,断裂方式为解理断裂;接头组织主要由非晶相、树枝晶、白色颗粒状的结晶相组成;接头晶化过程中先析出α-Fe(Si)相,再析出Fe_2B相。     

中厚度TC4激光-TIG复合焊工艺研究

对5 mm厚TC4钛合金进行激光-TIG复合焊接工艺研究,分析不同焊接参数下焊缝组织与力学性能的差别。结果表明,由于存在TIG电弧辅助加热焊丝,接头的表面成形更为美观,气孔很少,在合理的光丝间距和送丝速度下,焊丝可以连续过渡到熔池,有利于焊缝成形;随着激光功率的增大,焊缝的熔宽和热影响区尺寸显著增加;焊缝的组织为α+β网篮状组织;焊缝的抗拉强度、抗弯强度均高于母材,随着热输入的减小,抗拉强度变大,抗弯强度变化不大,焊缝与热影响区的硬度均高于母材。