ST14钢激光拼焊板焊缝组织及成形性能分析

对1.5mm和0.8mm两种规格的ST14钢等厚激光拼焊板焊缝部位进行杯突试验,比较焊缝与母材杯突值;再对由这两种规格组合拼焊的不等厚激光拼焊板进行单向拉伸试验,检验拼焊板经拉伸后的断裂部位;分析焊缝区组织及其硬度变化,研究激光焊接参数变化对ST14钢拼焊板成形性能的影响.结果表明,焊缝深冲性能低于母材,焊缝杯突值受焊接速度影响,随焊接速度增加而增加;激光焊缝抗拉强度高于母材;对于1.5 mm拼焊板,提高焊接速度,加快焊缝冷却,有利于生成细小的针状铁素体,可提高激光拼焊板的成形性能;而0.8 mm板焊缝生成晶粒细小的粒状贝氏体组织,可使焊缝区材料成形性能接近母材;焊缝及其热影响区的硬度高于母材硬度.     

碳纳米管对TC4钛合金激光焊焊缝成形和组织的影响

选取羟基化多壁碳纳米管作为表面活性剂对TC4钛合金进行活性CO2激光焊接,焊后测量并计算了焊缝的熔深、熔宽及深宽比,观察分析了焊缝显微组织,测定了接头硬度和焊缝的物相组成。结果表明：TC4钛合金表面涂覆质量分数为4%的碳纳米管溶液,形成的涂覆层均匀致密;在给定焊接参数条件下,该涂覆层可使焊缝熔深增加约6%,熔宽降低约4%,深宽比增加约10%;涂覆碳纳米管可以增加激光吸收率,使得焊缝温度升高、冷却速率增大,因而涂覆碳纳米管的焊缝β晶粒较细,晶内的α′相较未涂覆碳纳米管的短小;碳纳米管对焊缝硬度和焊缝的物相组成无明显影响。     

活性剂对钛合金激光焊焊缝成形影响

咬边是钛合金激光焊常见的焊缝成形缺陷,文中将A-TIG焊用活性剂应用于TA15钛合金CO2激光焊的研究结果表明,活性剂不仅可有效地改善焊缝咬边缺陷,而且可降低激光深熔焊的激光功率密度和热输入阈值.同样的焊接工艺参数,活性剂使钛合金CO2激光焊全熔透焊缝的背宽比增大,焊缝表面熔宽减小而中部熔宽增大,但过高的激光功率密度和热输入,活性剂反而影响激光对钛合金的作用,焊缝背宽比减小,表面熔宽增大,可能与金属汽化过于强烈有关.活性剂改善钛合金激光焊焊缝成形的作用主要有三方面,即增加钛合金对激光能量的吸收;降低熔池表面张力,改变表面张力流方向;降低光致等离子体的电离度,缩小等离子体云.     

TC4钛合金活性激光焊焊缝成形及组织性能

选取CaF₂、NaF和Na₂SiF₆作为活性剂对TC4钛合金进行活性激光焊接,在焊接过程中利用高速摄像机采集焊件上方的光致等离子体图像,焊后借助光学显微镜测量焊缝熔深和熔宽,利用EBSD观察分析焊缝显微组织,采用能谱仪测试焊缝元素组成,测试接头硬度和抗拉强度。结果表明,由于活性剂改变了焊件表面状态和压缩光致等离子体面积从而提高了激光吸收率,这使得焊缝熔化区面积增加;活性剂均可以使未熔透焊缝的熔深增加,正面熔宽减小,熔透焊缝正面熔宽减小,中部和背面熔宽均增加,3种活性剂中Na₂SiF₆对TC4钛合金激光焊焊缝成形的影响最明显;活性剂对焊缝下部显微组织影响不大,涂敷CaF₂和NaF后,焊缝上部β柱状晶的生长方向与未涂敷焊缝β柱状晶生长方向都指向焊缝表面,涂敷Na₂SiF₆焊缝上部β柱状晶的生长方向指向焊缝中心。涂覆CaF₂焊缝针状马氏体α′形态变化不明显,涂敷NaF的针状马氏体α′变得稍细,而涂敷Na₂SiF₆的针状马氏体α′变得短且细,较涂敷CaF₂和NaF的焊缝变化最明显。涂敷Na₂SiF₆的接头抗拉强度提高约12.5%,从改善焊缝成形和提高接头力学性能考虑,Na₂SiF₆可作为TC4钛合金激光焊的首选活性剂。     

热源间距对激光-电弧复合焊焊缝成形和组织的影响

采用CO2激光与MAG电弧进行旁轴复合焊接,研究了不同热源间距对焊缝形貌、熔宽及熔深的影响,分析了焊接顺序对不同热源间距时的焊缝形貌、深宽及微观组织的作用机理.研究表明:对于中碳高强钢,采用激光后置的复合焊接形式较好,电弧对焊接金属起到预热和微熔作用,提高了材料对激光的吸收率,增加熔深,热源间距为2mm时,熔深最大;而热源间距为4 mm和6 mm时,焊缝表面形貌较好,但激光前置时两热源的耦合效果较差;激光后置时的焊接接头显微组织均匀,微观缺陷少.     

镀锌薄板TIG拼焊的焊缝组织及成形性能

采用钨极惰性气体焊对镀锌薄板 SGCC 实施等厚拼焊,测试分析了拼焊板焊接接头的金相组织、显微硬度,并对拼焊板和母材试样进行杯突试验.结果表明,在拼焊过程中,母材的散热情况不同会造成焊缝金相组织在靠近母材的局部区域有很大差异.焊缝熔合区组织为粗的片状与块状先共析铁素体沿柱状晶界分布,晶内为魏氏体组织和片状珠光体,热影响区为块状的珠光体和铁素体,导致了焊缝及其热影响区的硬度均高于母材,对拼焊板的整体成形性能产生负面影响;同时,焊缝杯突值较母材有一定程度的降低,揭示其焊缝深冲性能低于母材.

Abstract：

The microstructure and micro-hardness of welded joint of SGCC by tungsten inert-gas (TIG) welding are studied, and the cupping test of Tailor-welded blank and base metal are studied.The results show that in the welding process, the microstructure of weld will have great diversity at local region closing parent metal because of the different cooling condition of the parent metal. The microstructure of welding fusion zone is massive sheet proeutectoid ferrite distribution along the columnar grain boundaries, intragranular organizations are Widmanstatten and sheet pearlite structure, and the microstructure in HAZ is massive pearlite and ferrite, which make the micro-hardness value of welding seam and HAZ higher than that of base metal and lead negative influence to the formability of Tailorwelded blank. The cupping value of weld seam reduces to some extent compared with that of base metal, which indicates that the formability of weld seam is not good as that of base metal.     

不锈钢激光焊焊缝成形的数学模型

在304不锈钢的激光深熔焊中,通过工艺试验,研究了激光焊接工艺参数与焊缝形状参数之间的关系.采用二次通用旋转回归设计方法设计了试验方案.通过对试验数据的统计检验,求出了置信度较高的以功率、速度和离焦量为因子的熔池形状回归方程.通过相关性分析,揭示了各个因子对焊缝成形的影响规律.随着激光功率的增大,熔深、熔宽、束腰高、束腰宽都增加;焊接速度增加时,熔深、熔宽、束腰高、束腰宽都减小,熔宽到一定水平后不再减小,而熔深则一直减小;当离焦量由负离焦向正离焦转变时,熔深和束腰高都呈现先增大后减小的趋势,而熔宽和束腰宽则呈现出相反的趋势.当离焦量水平为0时,熔宽达到最小值.     

高强度钢差厚板激光拼焊焊缝成形及组织分析

选取2.0 mm,1.5 mm厚的HSA340板材和0.7 mm厚的H340LAD Z板材,按强度相近厚度不同原则两两搭配进行激光拼焊.焊后选取具有代表性的焊缝横截面进行金相组织检验,并对焊缝接头各区域进行硬度测量,分析了激光焊缝接头各区域金相组织及其硬度的变化.结果表明,差厚板激光拼焊过程中,母材散热情况不同,会造成焊缝金相组织在各自靠近母材的局部区域有很大差异;激光拼焊板的热影响区宽度窄,与母材及焊缝间有明显的界线,生成的组织细密;焊缝及热影响区的硬度值均大于母材;合理调整激光光束的入射位置和入射角度,可以显著改善焊缝成形,提高拼焊板的接头质量.     

激光焊工艺参数对马氏体不锈钢焊缝成形与组织的影响

以0Cr13Ni5Mo钢作为母材,研究激光功率、焊接速度和离焦量等激光焊工艺参数对焊缝成形与组织的影响。研究结果表明,当其中2个焊接工艺参数恒定时,熔深、熔宽和深宽比均随着激光功率的增大而明显增大,焊缝的熔深、熔宽和深宽比分别增加了约8倍、2倍、2倍;焊缝的熔深和熔宽随着焊接速度的增大而降低;熔深和深宽比均随着离焦量的适当降低而增加。随着激光功率的增大,焊缝的板条马氏体变得粗大。     

6013-T4铝合金薄板搅拌摩擦焊热输入对焊缝成形及组织性能的影响

针对2 mm厚6013—T4铝合金薄板进行了搅拌摩擦焊接工艺试验,用搅拌头旋转速度和焊接速度的比值ω/v表征搅拌摩擦焊的热输入,试验研究了焊接热输入对接头的焊缝成形和力学性能的影响,并分析了接头的显微组织.结果表明,搅拌摩擦焊接头的综合性能较好,抗拉强度和屈服强度分别达到母材的83.3%和75.8%;在不同的搅拌头旋转速度下,随着焊接热输入的增加,接头的屈服强度和抗拉强度降低;ω/v在3 r/mm左右,焊缝成形美观,飞边毛刺少.母材为板条状组织;热影响区晶粒与母材相似,但稍微有粗化;热力影响区的晶粒极不均匀,既有等轴晶,也有拉长的带状组织;焊核区为细小的等轴晶组织.     

SP700钛合金激光焊的焊缝成形与性能分析

对δ=1.2 mm的SP700钛合金开展光纤激光焊接试验,探讨SP700钛合金激光焊的焊缝成形与组织性能.结果表明,负离焦量主要影响着焊缝的背面熔宽,而正离焦量则对表面熔宽的影响更大.焊缝熔宽随着热输入的增大而增加,且背面熔宽的增加幅度更快.当热输入一定时,焊缝背面熔宽受激光功率的影响更大.两种状态的接头焊缝区为粗大的β柱状晶,焊缝区的平均显微硬度均高于母材,抗拉强度基本与母材等强,断后伸长率均比母材要低.平行焊缝的抗拉强度低于垂直焊缝,其硬度和断后伸长率则相对较高,两种焊接接头拉伸断裂的位置也有所不同.     

超薄不锈钢片微激光焊接的焊缝成形

采用微型脉冲激光实现了0.2 mm厚321不锈钢片的对接焊,研究了脉冲频率、脉冲宽度和脉冲功率等工艺参数对焊缝成形的影响规律.结果表明,0.2 mm厚321不锈钢片的微激光对接焊容易在焊缝处产生烧穿,在收弧处形成较深的弧坑.在其它工艺参数固定不变时,减小脉冲频率和脉冲宽度均可以减少或避免焊缝的烧穿,改善焊缝成形;减小脉冲功率有利于避免焊缝收弧处较深弧坑的形成,但脉冲功率过小会导致未焊合.当脉冲功率分数为12%时,脉冲频率在较宽的范围内变化都能获得成形良好、无缺陷的焊接接头.焊缝组织由中心部位的等轴晶和边缘细小的柱状晶组成,在焊缝和母材的交界处几乎不存在焊接热影响区.     

42CrMo激光焊焊缝组织

42CrMo合金钢C含量高、合金元素含量多、淬硬倾向大,焊接性能差。激光焊接具有功率密度高、焊接变形小等优点,适合焊接传统工艺难焊的同种或异种金属。通过额定功率为3kW的Nd∶YAG固体激光器焊接42CrMo,采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X衍射、硬度仪分析了焊缝区域组织、成分和硬度变化。研究结果表明:焊缝区域组织为马氏体,热影响完全淬火区的组织为马氏体+贝氏体组织,热影响不完全淬火区的组织为贝氏体。从焊缝正面到焊缝背面的硬度分布表明:由于焊缝正面有保护气体的作用提高了焊缝正面熔池的冷却速度,使焊缝背面的硬度低于焊缝正面的硬度。     

光纤激光辅助TIG焊焊缝成形特点及影响因素分析

在活性焊接法研究的基础上提出了激光辅助TIG焊方法.焊前在氧气保护下采用小功率激光器熔化焊道表面,然后用常规TIG焊覆盖激光预熔焊道,从而可使熔深增加,熔宽减小.结果表明,激光预熔和未预熔焊道熔深、熔宽均随焊接电流的增加而增加,但激光预熔焊道熔深增加的更快;焊接速度的增加使激光预熔和未预熔焊道熔深、熔宽均减小;随激光功率增加,焊道熔深增加,熔宽减小;随预熔速度的增加,熔深先增大后减小,熔宽先减小后增大.综合最佳参数后可以得到焊缝熔深增加明显、焊缝表面成形良好的焊道,从而可以发展为一种新的活性焊接法.     

10CrNiCu钢激光-MAG复合焊热影响区组织与性能热模拟分析

采用热模拟技术分别对激光-MAG复合焊及常规MAG焊热影响区各微区进行组织模拟,并通过金相显微镜及力学试验机分析热模拟试样的组织及性能。结果表明,与常规MAG焊相比,复合焊热模拟试样晶粒尺寸更为细小,粗晶区内有低碳板条状马氏体生成,两相区内晶粒大小不均匀程度减弱;复合焊热模拟试样拉伸强度及低温冲击韧性较常规MAG焊高,强韧性匹配更好。     

等离子焊连续油管焊接热影响区组织及性能热模拟分析

采用热模拟技术、显微分析方法和力学性能测试等手段,对连续油管用粒状贝氏体钢等离子熔化焊焊接接头热影响区不同部位的微观组织和宏观力学性能进行了分析,并与母材组织及力学性能进行了对比.结果表明,在接头热影响区中,过热粗晶区以长条状铁素体组织为主,断口形貌以均匀的韧窝为主,韧窝大且深,韧性较好,冲击功相对较高;正火区和不完全正火区组织以多边形铁素体为主,晶粒之间晶界清晰,断口以准解理断裂为主,冲击功较低;回火区没有发生明显相变,晶粒尺寸比母材略有增加,组织发生了微小的回复再结晶,材料的冲击功有所回复.     

TIG焊Mg-Nd-Gd-Zn-Zr合金焊缝组织和性能

采用钨极氩孤焊(TIG)连接了Mg-Nd-Gd-Zn-Zr稀土镁合金.利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪等分析了焊接接头的组织特征,并对显微硬度和抗拉强度进行了测试.结果表明:焊缝的相组成主要为α-Mg和GdMg5相,未检测到母材中存在的Mg41Nd5.焊缝的显微硬度在焊缝边缘存在低点,焊缝强度约为母材的80％.     

钻杆摩擦焊接焊缝及热影响区的组织和力学性能

对钻杆摩擦焊接焊缝及热影响区的组织和力学性能进行了观察和测定。结果表明,钻杆摩擦焊接焊缝及热影响区的结构共分为9个区;管体端热影响区的边缘区拉伸强度最低;焊缝的冲击功最低。建议对焊缝及其热处理工艺作进一步研究。     

SiCp/LD2复合材料的激光焊焊缝组织及性能研究

用连续CO2激光焊焊接了SiCp/LD2复合材料，用光学显微镜和X射线衍射仪分析了焊缝组织，结果表明，在所用的热输入范围内，焊缝中均发生了界面反应，生成了针状Al4C3。随着热输入的增大，针状Al4C3的尺寸增大，而焊缝中的气孔由圆形变为不规则状。SiC与Al发生界面反应时产生的Si分布较均匀，大部分以Al-Si共晶的形式存在。通过在工件之间添加一LD2嵌条进行对接焊，较好地控制了Al4C3的形成，得到了性能良好的接头。