焊接工艺对高强度贝氏体钢激光-电弧复合焊接头组织和性能的影响

针对高强度贝氏体钢,对比研究了单层单道和两层两道激光-电弧复合焊对焊接接头组织和硬度、拉伸、冲击等力学性能的影响。结果表明:两种工艺下所得到的接头焊缝区组织存在明显差异,而热影响区组织未见明显不同;两种工艺下的接头全厚度试样和分层试样的抗拉强度接近,而单道焊接头全厚度试样塑性较差;两种工艺下焊缝区和焊接热影响区的冲击吸收功均低于母材,且单道焊焊缝的不同区域的韧性存在较为明显的差异。     

钛合金与铝合金复合接头的搅拌摩擦焊

为了避免搅拌头轴肩磨损及防止根部未焊透工艺缺陷,设计一种Ti/Al复合式接头,采用组合式搅拌头偏置扎入TC4钛合金与5A06铝合金对接界面进行焊接,研究其搅拌摩擦焊(FSW)工艺及组织性能. 在最佳FSW工艺条件下,完成对Ti/Al异种接头的组织结构及机械拉伸性能分析. 结果表明,接头拉伸强度达到铝合金母材强度的88.3%,断裂主要发生在铝侧焊核区内. 根据对接界面的形貌特征分析,重点讨论了Ti/Al对接界面的形成机制,认为采用较低的搅拌头转速和较小的搅拌针钛侧偏置量,可获得焊接质量较高的Ti/AlFSW接头.     

焊接热输入对2219薄板铝合金焊接接头性能的影响

针对2219薄板铝合金,采用不同焊接热输入的TIG焊开展了对比试验,分析了焊接接头的力学性能、组织形貌和断裂特征。研究结果表明,单道焊比双道焊的接头抗拉强度的平均值提高了19.6%,断后伸长率基本相同;双道焊的接头在熔合线附近,焊缝区形成柱状枝晶,组织大小不一、形状不规则,热影响区晶粒粗化,几何形态变化,组织形态不均匀,接头在焊接温度升高时,晶粒粗化,强度降低,断口呈现了沿晶界撕裂扩展的痕迹,局部呈“河流花样”特征;单道焊的接头在熔合线附近,焊缝区等轴晶分布较多,组织均匀一致,晶粒细小,接头在经历了加热、快速冷却、常温放置后,强化相溶于固溶体,Cu原子扩散、聚集,产生点阵畸变,晶粒得到细化,强度升高,断口呈现了典型的塑形断裂痕迹,韧窝形态明显。     

搅拌摩擦焊接缺陷的补焊方法

搅拌摩擦焊接方法在某些条件下也会造成焊接缺陷的产生,其中对接头性能有显著影响的缺陷包括沟槽、孔洞和未焊合.针对这三种类型的缺陷,用搅拌摩擦焊接方法进行补焊,以此研究补焊接头的焊缝成形和力学性能.结果表明,采用搅拌摩擦补焊方法能够消除沟槽、孔洞和未焊合等搅拌摩擦焊接缺陷;在优化的补焊工艺参数下,能够获得焊缝成形良好的补焊接头,其性能与优质原始接头的性能相当;补焊接头在拉伸测试中均在焊缝的后退侧发生断裂,拉伸断口具有明显的韧窝特征.     

焊接参数对5A06铝合金搅拌摩擦焊接头性能的影响

采用搅拌摩擦焊工艺对10 mm厚的5 A06铝合金板进行焊接,研究了搅拌头转速(150～400 r/min)、焊接速度(50～200 mm/min)对接头显微组织、拉伸性能和硬度的影响.结果表明:在试验参数范围内焊接均可获得无宏观缺陷且成形良好的搅拌摩擦焊接头;接头焊核区晶粒细小、组织均匀,热机影响区晶粒相比焊核区的粗...     

35mm厚板铝合金搅拌摩擦焊接头组织和性能

采用搅拌摩擦焊双面焊工艺,对35 mm厚板6005A-T6铝合金型材进行了搅拌摩擦焊接,获得成形良好、表面光滑、无隧道孔和沟槽缺陷的焊接接头.应用光学显微镜、扫描电镜、显微硬度仪及电子拉伸试验机等对搅拌摩擦焊接头组织与性能进行研究.结果表明,接头焊核区组织为细小等轴晶;前进侧出现明显的螺旋纹及清晰的结合线,热力影响区晶粒被明显拉长呈条状组织,热影响区受热晶粒粗大;后退侧未见螺旋纹,晶粒比前进侧细小,过渡区较前进侧宽.在搅拌头旋转频率为650 r/min,焊接速度为200 mm/min工艺条件下接头抗拉强度为213 MPa,达到母材强度的84.8%,断裂起始于焊缝前进侧的热影响区,扩展至双面焊接重合区时,沿着焊缝后退侧热影响区直至断裂;接头显微硬度最低值出现在前进侧热影响区,最低值为50 HV.     

根部缺陷对搅拌摩擦焊接头拉伸性能影响

采用DIC观察结合扫描电镜观察的方法对进行拉伸试验中有根部缺陷的搅拌摩擦焊6082-T6铝合金焊接接头进行了分析,揭示焊接接头根部缺陷对铝合金搅拌摩擦焊接头拉伸性能的影响.结果 表明,随着焊接速度增大,接头根部易产生缺陷且缺陷严重情况会增加.由于根部缺陷的存在,导致6082-T6铝合金搅拌摩擦焊接头拉伸性能显著降低,焊...     

MIG焊叠加对6A01-T5铝合金FSW焊接头组织及性能的影响

研究了MIG焊叠加对6A01-T5铝合金FSW焊接头组织及性能的影响. 结果表明, MIG/FSW叠加焊缝熔合良好,叠加位置未出现气孔等缺陷,FSW焊核区及热影响区组织发生粗化,叠加位置附近微观组织出现明显改变;叠加区域硬度明显降低,尤其是FSW焊缝热力影响区和热影响区. FSW、中心叠加、前进侧热力影响区叠加和后退侧热力影响区叠加MIG焊接头的抗拉强度分别为219.8, 188.0, 195.4和191.4 MPa,MIG焊叠加降低了接头的抗拉强度,断口均表现韧性断裂特征;FSW焊接头及带有MIG叠加焊缝余高的三种接头中值疲劳强度分别为76.7, 65.0, 67.5和65.0 MPa,MIG焊叠加也使FSW接头的疲劳性能有所下降.     

84 mm厚6082铝合金型材搅拌摩擦焊双面焊工艺研究

采用搅拌摩擦焊双面焊工艺,对84 mm大厚板6082-T4铝合金型材对接接头进行了焊接,获得表面成形美观、光亮、无隧道孔和未熔合缺陷的焊接接头。应用光学显微镜、显微硬度仪及电子拉伸试验机等对搅拌摩擦焊接头组织与性能进行研究。试验结果表明,在焊接旋转速度为400 r/min,焊接速度为150 mm/min的工艺参数条件下,接头的抗拉强度达到217 MPa;接头断裂位置开始于焊缝前进侧热影响区与热力影响区的结合处;接头显微硬度最低值出现在双面焊重合区,为HV54。     

不同焊接方法对09CuPCrNi薄板搭接接头组织和性能的影响

采用电阻点焊、胶接点焊和塞焊三种焊接方法,对3mm+3mm 09CuPCrNi钢搭接接头的组织和力学性能进行对比研究。结果表明:三种焊接方法下焊接接头的剪切拉伸性能均满足标准,其中塞焊时接头剪切拉伸性能较好;电阻点焊和胶接点焊接头各区域硬度相近且高于塞焊下接头各区域硬度;塞焊接头的组织与电阻点焊和胶接点焊接头组织有所不同;点焊及胶接点焊焊接接头的熔透率均满足相关标准。     

SMA490BW耐候钢窄间隙激光填丝焊接头组织与性能

采用窄间隙激光填丝焊的方法并选取优化的焊接工艺参数焊接了高速列车转向架用16 mm厚的SMA490BW耐候钢,焊后通过拉伸、弯曲试验、显微硬度测试及微观组织观察,分析了窄间隙接头的组织与性能。试验结果表明:焊接接头成形良好,未见明显缺陷;填丝焊的焊缝中心组织由针状铁素体和少量粒状贝氏体组成,冲击韧性良好;热影响区主要有针状铁素体、粒状贝氏体及魏氏组织,接头的最高硬度值出现在焊接热影响区的细晶区。接头拉伸试样断于母材,试样弯曲180°未开裂,在-40℃进行冲击试验,冲击性能良好,因此焊接接头的力学性能良好。     

焊接热输入对2219薄板铝合金焊接接头性能的影响

针对2219薄板铝合金，采用不同焊接热输入的TIG焊开展了对比试验，分析了焊接接头的力学性能、组织形貌和断裂特征。研究结果表明，单道焊比双道焊的接头抗拉强度的平均值提高了19.6%，断后伸长率基本相同；双道焊的接头在熔合线附近，焊缝区形成柱状枝晶，组织大小不一、形状不规则，热影响区晶粒粗化，几何形态变化，组织形态不均匀，接头在焊接温度升高时，晶粒粗化，强度降低，断口呈现了沿晶界撕裂扩展的痕迹，局部呈“河流花样”特征；单道焊的接头在熔合线附近，焊缝区等轴晶分布较多，组织均匀一致，晶粒细小，接头在经历了加热、快速冷却、常温放置后，强化相溶于固溶体，Cu原子扩散、聚集，产生点阵畸变，晶粒得到细化，强度升高，断口呈现了典型的塑形断裂痕迹，韧窝形态明显。     

304不锈钢TIG焊与激光焊工艺对比研究

采用TIG焊与激光焊分别进行304不锈钢平板对接试验,通过万能试验机、显微硬度计、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线荧光衍射(XRD)等对比分析2种焊接工艺条件下焊接接头理化性能。结果表明:2种焊接工艺下304不锈钢焊接接头成形良好且无明显缺陷;激光焊焊缝面积、正反面熔宽更小; 2种焊接工艺的焊缝组织均为奥氏体和δ铁素体树枝晶组成,但激光焊树枝晶数量更多、尺寸更加细小;激光焊和TIG焊拉伸试样断裂位置均在焊缝区,但激光焊抗拉强度和伸长率更大,断口韧窝更细小均匀且更深,激光焊焊缝相较于TIG焊的塑韧性更好;激光焊接头的焊缝区显微硬度整体高于TIG焊接头焊缝区的显微硬度,由于晶界强化作用,2种焊接工艺的焊接接头显微硬度的最大值均出现在熔合区附近。     

铝合金搅拌摩擦焊搭接接头工艺及组织性能研究

对铝合金3003进行一系列的搅拌摩擦搭接焊试验,并对焊接接头的工艺及组织性能进行了分析。试验结果表明:焊接接头可分为3个区域:焊核区、热机械影响区和热影响区,各区域的组织有明显的特征。当搅拌头的旋转速度为1120 r/min,焊接速度为50mm/min时,焊缝成型良好,当焊接工艺参数选择不恰当时,会产生飞边、沟槽、隧道型缺陷、钩状缺陷及波浪状曲线等缺陷。同时该旋转速度下各焊接速度所对应的抗拉强度普遍较高,基本可以达到母材抗拉强度的75%以上。在搭接焊核区硬度较高,有的甚至超过母材,在上板前进侧的热影响区硬度达到最低值。     

焊后热处理对水下摩擦叠焊焊接接头质量的影响

基于摩擦叠焊技术特点,研究不同的焊后热处理工艺对水下摩擦叠焊焊接接头质量的影响。结果表明:焊后热处理能够明显细化水下摩擦叠焊焊接接头的组织晶粒,降低焊接接头的硬度,提高拉伸强度和弯曲性能。     

不同焊接方法下316L不锈钢焊接接头组织性能研究

采用20%CO2+80%Ar气体保护MAG焊和焊条电弧焊对316L不锈钢进行焊接,通过对焊接接头进行拉伸、弯曲、硬度试验和显微组织观察,研究了焊接接头组织性能。结果表明,焊条电弧焊接头的抗拉强度和显微硬度比MAG焊接头的抗拉强度和显微硬度高;焊条电弧焊焊缝金属中δ铁素体含量比MAG焊焊缝金属中δ铁素体含量高;MAG焊焊缝金属含有少量的MC型碳化物;拉伸时,焊条电弧焊接头断裂在热影响区,而MAG焊接头断裂在焊缝中心位置;焊接接头的弯曲试验均合格。     

低于β相相变温度时TC4钛合金搅拌摩擦焊接头的成形及拉伸性能

利用轴肩直径为15 mm的钨铼合金搅拌头对2.5 mm厚TC4钛合金进行搅拌摩擦焊,重点分析接头成形、显微组织与拉伸性能。结果表明:焊核区的横截面形貌呈现典型的"碗形";当转速小于200 r/min时,焊接过程中的温度峰值低于β相相变温度。组成焊核的搅拌针作用区常出现"撕裂"型缺陷,其主要与焊接过程中的焊接拉应力有关;降低搅拌头的旋转速度有利于减小、甚至消除"撕裂"型缺陷。低于相变温度下获得的无缺陷焊接接头的抗拉强度几乎与母材的等同,拉伸测试后的断口由大量韧窝组成,为典型的韧性断裂。     

LF21铝合金双轴肩搅拌摩擦焊组织与性能

利用光学显微镜、扫面电子显微镜、显微硬度仪、拉伸试验机等方法,分析6 mm厚LF21铝合金单道对接双轴肩搅拌摩擦焊焊焊缝的微观组织、力学性能、缺陷成因。实验结果表明,转速1 200 r/min、焊接速度100 mm/min时可以获得较好的焊接性能;焊缝组织呈不完全对称的沙漏状;焊缝硬度在焊缝两侧的热影响区处发生不对称的软化,前进侧组织析出相发生了明显的长大现象;抗拉强度达到103.25 MPa,焊接强度系数为基材强度的70.4%,接头断口形貌呈典型的韧性断裂。     

30 mm 7A05铝合金搅拌摩擦焊接头组织及力学性能

采用搅拌摩擦焊方法利用新型搅拌头对30 mm厚的7A05-T6铝合金进行了单道对接,焊后分析讨论了焊缝接头微观组织和力学性能.结果表明,接头焊核区发生动态再结晶,生成细小的等轴晶粒;焊缝两侧热力影响区受机械和热的双重作用,组织存在较大差异,前进侧为窄条状组织,后退侧为扁平状组织;热影响区晶粒粗化;在焊接30 mm板时,工艺参数范围较窄,旋转频率为360 r/min,焊接速度为100 mm/min时,可获得无缺陷、成形好的焊缝;接头抗拉强度为367.7 MPa、屈服强度为280.8 MPa、断后伸长率为14.4%高于母材,接头抗拉强度可达母材的95%.接头显微硬度的分布呈类似W形分布,热影响区软化趋势比较明显.     

高速列车6N01侧墙激光复合焊接头软化行为分析

采用激光-电弧复合焊工艺焊接高速列车侧墙6N01铝合金型材,并对焊接接头的软化行为进行分析. 通过拉伸试验、显微硬度测试、微观金相试验和拉伸断口SEM试验,系统分析激光-电弧复合焊焊接接头软化行为,并与目前生产中应用的MIG焊接头的性能进行对比. 结果表明,采用复合焊,焊接接头强度均较MIG焊接头的强度提升10%以上,HAZ的软化区较MIG焊的减小了40%～60%;激光复合焊接头金相组织晶粒更细小,第二相质点数量多而且弥散细小,MIG焊热影响区晶粒长大倾向较大,强化相质点数量少并且尺寸较大. 采用激光-电弧复合焊方法对高速列车车体的侧墙所发生的焊接接头软化有较大的改善.