304不锈钢激光深熔焊元素蒸发及焊缝合金含量变化

通过模拟和试验的方法对激光深熔焊304不锈钢焊缝合金成分变化进行了研究. 利用电子探针X射线显微分析对母材及焊缝中的Fe,Cr,Mn,Ni元素含量进行分析. 基于对焊接熔池温度场和流场的计算,建立了深熔激光焊元素蒸发和焊缝合金含量变化的模型. 结果表明,深熔激光焊元素蒸发主要发生在小孔及熔池表面,其中小孔内金属蒸发强烈,而小孔外的熔池表面蒸发量较小. 与母材相比,焊缝中Mn,Cr元素含量减少,而Ni,Fe元素含量增加. 焊缝合金含量变化随焊接功率增大而减小,但对于焊接速度的改变不敏感. 计算结果与试验检测结果吻合良好.     

不同激光焊方法对5A06铝合金中厚板组织及性能的影响

采用单激光焊和激光填丝焊研究了6 mm厚5A06铝合金中厚板的焊接性,分析了焊缝的形貌、力学性能和显微组织。结果表明：2种激光焊方法的焊缝形貌存在一定差异,激光填丝焊的焊缝鱼鳞纹更加均匀,单激光焊时的飞溅较多,焊缝熔宽更小且有咬边的现象;焊接接头的抗拉强度和显微硬度均低于母材的抗拉强度和显微硬度,激光填丝焊的抗拉强度能达到母材的80%以上,且其抗拉强度、伸长率和显微硬度均值均优于单激光焊的;焊缝区组织、熔合区和热影响区组织均分别为等轴枝晶、柱状晶和纤维状组织,熔合区与热影响区的界限明显,激光填丝焊焊缝区的等轴枝晶晶粒更细,熔合区的柱状晶数量占比更小。     

薄板铝合金激光填丝焊组织性能分析

实现了薄板5A06铝合金的激光填丝焊.并采用扫描电镜和能谱分析仪对比分析了激光填丝焊和非填丝焊接头的显微组织及其成分分布,对比分析了这两种接头显微硬度和拉伸性能.结果表明,薄板5A06铝合金的激光填丝焊焊缝的成分主要取决于焊丝成分,由于激光焊冷却速度快,焊缝的成分和组织均匀性均较激光焊未填丝的低.其激光填丝焊接头的抗拉强度和断后伸长率均高于激光焊的接头,可以达到与母材等强,焊缝硬度低于激光焊焊缝.     

高强度低合金钢埋弧焊缝成分和显微组织分布特征

进行了X80管线钢埋弧焊接试验,分析了其焊缝的成分、显微组织不均匀性特征.焊缝区的Mn、Ni合金元素的成分不均匀程度较小,Ce、Ti、Al等针状铁素体形核元素在焊缝中心区偏析.熔合区至焊缝中心,焊缝组织变化为:柱状晶形态的先共析铁素体及其分布的粒状贝氏体-大块状的粒状贝氏体→小块状的粒状贝氏体和少量的针状铁素体→针状铁素体.试验分析表明,熔合区附近的焊缝金属难以获得针状铁素体,但可以通过调整合金元素,避免高温铁素体生成,而以粒状贝氏体来提高焊缝区的整体强韧性.     

核电异种金属焊接材料及方法研究现状

异种金属焊接接头开裂是导致核电事故的主要原因，急需开发新材料新技术，提高焊缝质量。传统电弧焊方法存在效率低、热输入大和变形严重等问题。窄间隙电弧焊的热输入、填充量、变形量等都比传统电弧焊低。与窄间隙电弧焊相比，窄间隙激光填丝焊坡口更窄、热输入更低、变形更小、精度更高。研究表明，窄间隙激光填丝焊可获得满足核电压力容器制造要求的焊缝，有望成为异种金属连接新方法。然而，现有窄间隙激光填丝焊采用常规激光及单焊丝填充，仍存在3个主要问题：一是界面容易产生未熔合问题；二是熔融金属粘度大，熔池流动性差，合金元素分布不均匀；三是低熔点共晶相沿晶界析出过多，无法兼顾焊缝抗液化裂纹、应力腐蚀裂纹和高温失塑裂纹能力。研究表明，焊接热源和焊材是解决上述问题的2个关键因素。     

“原位观察”下的水龙头激光焊接头腐蚀性能分析

采用低耗能激光焊新工艺制造水龙头薄壳,替代传统高污染、高耗能的整体铸造工艺,对304、310 s不锈钢激光焊接头进行沸腾硫酸-硫酸铁及室温浸蚀对比腐蚀研究.在设定的腐蚀时间内,采用“原位观察”腐蚀过程焊缝及熔合区微观组织变化.结果表明,310 s比304耐腐蚀性更好,随腐蚀时间加长,接头熔合区晶粒晶界未明显加宽,焊缝断口微观特征主要为韧窝,证明其未发生晶间腐蚀.焊缝金属成分分析表明焊缝中心晶粒与母材相近,腐蚀沟Cr元素降至20.81%高于12%,保证其耐腐蚀性能.     

TIG焊对低合金钢焊缝金属元素分布状态的影响

采用TIG焊,选取两种成分相近的焊丝,制备了两组低合金钢焊接接头.通过焊材的EDS成分分析、焊缝金属XRF元素分析以及元素分布状态图等手段,研究了焊材及母材的合金元素在焊缝金属中的存在状态和分布特征.结果表明,锰在ER307Si焊缝中较高,镍、铬在ER308LSi焊缝中较高,硅在两组焊缝金属中相差不大;铬、镍、锰、硅在ER307Si焊缝中的起弧处含量较高,在ER308LSi焊缝中的中间处含量较高;起弧处元素分布较均匀,熔合线附近分布较稀疏;焊缝中间位置Ni元素分布较疏,含量较低;收弧处各元素分布不均.     

TIG焊对低合金钢焊缝金属元素分布状态的影响

采用TIG焊,选取两种成分相近的焊丝,制备了两组低合金钢焊接接头.通过焊材的EDS成分分析、焊缝金属XRF元素分析以及元素分布状态图等手段,研究了焊材及母材的合金元素在焊缝金属中的存在状态和分布特征.结果表明,锰在ER307Si焊缝中较高,镍、铬在ER308LSi焊缝中较高,硅在两组焊缝金属中相差不大;铬、镍、锰、硅在ER307Si焊缝中的起弧处含量较高,在ER308LSi焊缝中的中间处含量较高;起弧处元素分布较均匀,熔合线附近分布较稀疏;焊缝中间位置Ni元素分布较疏,含量较低;收弧处各元素分布不均.     

K418与42CrMo异种金属激光焊的关键问题

研究了额定功率为3 kW的Nd:YAG激光焊焊接K418与42CrMo异种金属,通过光学显微镜、扫描电镜和能谱仪分析了接头组织和成分.结果表明:由于K418与42CrMo热物理性参数的差异,焊缝靠近42CrMo侧易出现未熔合;在扫描电镜下焊缝区观察到裂纹,裂纹处的能谱分析表明:Mo,Al,Nb,Ti元素聚集.由于深熔焊焊接过程匙孔的不稳定和保护气流量大小等因素的影响,焊缝中易形成气孔.为了获得优良的焊接接头力学性能,需要优化焊接工艺参数,抑制焊缝区的未熔合、裂纹和气孔的形成.     

激光热丝焊表面修复成形质量分析和控制

激光热丝焊可精确控制热输入和高效熔覆金属,适合用于表面修复,但缺乏对激光热丝多道修复成形质量的研究. 基于响应曲面法(RSM)设计了激光热丝多道修复试验,选取激光功率、扫描速度、送丝速度和搭接率作为变化因子,成形系数、稀释率和未熔合缺陷比率作为响应. 结果表明,成形系数、稀释率和未熔合缺陷比率与工艺参数呈二次关系,适当降低送丝速度,提高激光功率、扫描速度和搭接率,有利于获得无未熔合缺陷、稀释率小且表面平整的多道熔覆层. 利用重叠等高线图,根据指定的质量要求进行多响应约束,可以预测相应的工艺参数窗口,达到控制激光热丝焊多道修复成形质量的目的.     

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-小功率脉冲MIG电弧复合热源焊接特性分析

针对5A06铝合金,通过一系列对比数据综合分析了MIG焊和激光MIG复合热源焊接技术在焊缝熔深、焊缝成形、焊接速度、焊接热输入等方面的优缺点.结果表明,在MIG平均电流小于200 A的小功率脉冲MIG电弧区域内,等热输入且等焊接速度条件下,激光-MIG复合热源焊接技术与MIG相比可以提高焊缝深宽比1～2倍,增加焊缝熔深0.43～2.5倍;等热输入且等平均焊接电流条件下,与MIG相比,激光MIG复合热源焊接技术可以提高焊接速度0.6～1.5倍,增加焊缝熔深0.5～5.9倍;激光MIG复合热源焊接技术可以用高于MIG焊0.6～6.5倍的焊接速度和更小的焊接热输入获得与MIG同样的焊缝熔深;与MIG焊相比,激光MIG复合热源焊缝的铺展性更好,更适合于高速焊接;MIG复合2 kW的激光能量后会增加平均电弧电压、减小平均电流.     

铝合金激光-MIG复合填丝焊稳定性分析

通过与铝合金激光-MIG复合焊方法相对比,主要研究了铝合金激光-MIG复合填丝焊的焊缝成形、熔深稳定性、余高稳定性、焊缝气孔率、激光匙孔特征、等离子体特征. 试验结果表明,在合适的工艺参数条件下,铝合金激光-MIG复合填丝焊焊接过程稳定,焊缝成形良好,额外填入的焊丝可以连续稳定地过渡到熔池中,激光匙孔具有明显的形成、长大、湮灭周期性变化特征;相同工艺参数条件下,铝合金激光-MIG复合填丝焊的焊缝熔深稳定性、余高稳定性与激光-MIG复合焊相当,激光匙孔开口面积约增加15.34%,等离子体+电弧总面积约增加1.95%.     

Joint performance of CO2 laser beam welding 5083,H321 aluminum alloy

Laser beam welding of aluminum alloys is expected to offer good mechanical properties of welded joints. In this experimental work reported, CO2 laser beam autogenoas welding and wire feed welding are conducted on 4 mm thick 5083- H321 aluminum alloy sheets at different welding variables. The mechanical properties and microstructure characteristics of the welds are evaluated through tensile tests, micro-hardness tests, optical microscopy and scanning electron microscopy （SEM）. Experimental results indicate that both the tensile strength and hardness of laser beam welds are affected by the constitution of filler material, except the yield strength. The soften region of laser beam welds is not in the heat-affected zone （ HAZ ）. The tensile fracture of laser beam welded specimens takes place in the weld zone and close to the weld boundary because of different filler materials. Some pores are found on the fracture face, including hydrogen porosities and blow holes, but these pores have no influence on the tensile strength of laser beam welds. Tensile strength values of laser beam welds with filler wire are up to 345.57 MPa, 93% of base material values, and yield strengths of laser beam welds are equivalent to those of base metal （264. 50 MPa）.     

Hybrid laser arc welding of X80 and X120 steel grade

The aim of the present work was to investigate the possibilities of hybrid laser arc welding regarding reliable production of longitudinal welds of high strength pipe steels X80 and X120 and to evaluate achievable mechanical properties of laser hybrid welds. The study focused on weld toughness examination in low temperature range up to ?60°C. Suitable filler materials were identified in the context of this task. It could be shown that metal cored electrodes guaranteed sufficient Charpy impact toughness at low temperature for both investigated materials. Modern arc welding technologies such as modified pulsed spray arc were used to promote deeper penetration of the filler material into the narrow laser welding gap. Edge preparation with a 14 mm deep root face was considered as optimum, because no penetration of the filler material could be detected beyond this depth limit, and therefore, any metallurgical influences on the weld metal properties through the welding wire could be excluded.     

AZ31镁合金CO2激光填丝焊工艺

采用CO2激光焊接试验系统,对AZ31镁合金的激光填丝焊工艺进行了研究.试验中采用AZ31焊丝作为填充金属,对各种焊接工艺参数的影响进行了较系统地研究,并获得了较好的工艺参数选择范围.焊后对典型的焊接接头的性能进行了研究,结果表明,在适当的填丝速率下,填丝焊工艺形成的焊缝成形更加美观,克服了不填丝焊接情况下焊缝的严重下塌问题.微观组织分析表明,焊接接头区域主要由细小的枝状晶组成,晶粒明显细化.焊接接头的显微硬度和抗拉强度都接近母材,说明获得的焊缝具有较好的力学性能.表明了CO2激光填丝焊工艺是实现AZ31镁合金焊接的有效方法.     

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.     

填充焊丝对6A02铝合金光纤激光焊接接头组织性能的影响

采用ER4043焊丝开展了1.0 mm厚6A02铝合金的光纤激光填丝焊接,对比分析了是否填丝对焊缝横截面形貌、接头组织、显微硬度分布和拉伸性能的影响.结果表明,激光填丝焊缝成形饱满,能够显著提高焊前装配的最大间隙容忍裕度.与自熔激光焊接接头相比,激光填丝焊接接头熔合区附近的柱状晶组织和焊缝中心的混合组织（柱状晶+等轴晶）均相对粗化,接头软化现象更加明显,焊态时接头抗拉强度基本相当,仅达到母材水平的83.2%,但经历固溶时效热处理后,接头强度得以恢复,并高于母材水平,断后伸长率获得显著改善,可以达到21.29%,远高于前者的8.13%.     

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.