铝合金激光-TIG复合焊接工艺研究

文章对2A14铝合金进行激光-TIG复合焊接实验,分析不同电弧电流对焊缝成形质量、显微组织以及显微硬度的影响,并对复合机理进行分析。结果表明,激光电流为110 A,电弧电流为100 A时,可以获得成形较好的焊缝,并且焊缝区域的显微硬度较高。电弧等离子体与光致等离子体存在耦合作用,而电弧电流的变化会影响两类等离子体的耦合效果,耦合效果会影响复合焊接过程中的能量利用率,从而最终影响焊缝的显微组织和显微硬度及其分布。     

新型激光-TIG双面复合焊微观组织和显微硬度实验研究

采用实验方法对1Cr18Ni9Ti不锈钢新型激光-TIG双面复合焊接技术(即一面为激光和TIG复合热源的复合侧、一面为TIG热源的单TIG侧)进行了平板堆焊实验研究,对比研究分析了该新型焊接工艺下复合侧和单TIG侧1Cr18Ni9Ti不锈钢焊接区域的微观组织及显微硬度。研究发现:与TIG侧相比,复合侧焊缝中心晶粒有长大迹象,熔合区奥氏体组织大量增多,铁素体组织减少;复合侧显微硬度整体低于TIG侧,且硬度变化幅度没有单TIG侧明显。     

低功率激光诱导电弧复合焊接钛合金薄板工艺研究

采用低功率脉冲YAG激光诱导非熔化极惰性气体保护(Tungsten inert gas,TIG)焊电弧复合热源实现了1 mm厚TC4钛合金薄板的优质焊接,研究激光诱导电弧复合焊接过程中热源能量匹配、热源间角度、对接间隙对焊缝成形的影响规律。结果表明,钛合金薄板低功率脉冲YAG激光诱导TIG电弧复合热源焊接过程中,激光能量与电弧能量之间的相互匹配将显著影响焊缝的表面成形。相对于电弧功率的变化,焊缝成形对激光功率变化的敏感度更高。随着热源间角度减小,激光诱导电弧复合热源传热能力增强;由于复合焊接速度快、热输入小、焊接试板横向变形小,当对接间隙为0~0.5 mm范围内时均能获得良好的焊缝成形。为了使焊缝成形均匀连续,焊接过程中需要对焊缝背面采用氩气进行保护,当保护气体流量为5~8L/min时获得最佳焊接接头。     

6061铝合金激光填丝焊接接头的组织与力学性能

通过显微硬度计、拉伸试验机、扫描电镜和X射线衍射仪等研究了激光填丝焊接6mm厚6061铝合金接头的显微组织和力学性能。结果表明:焊缝中心区域的显微组织为等轴晶,由α-Al固溶体组成,无β(Mg_2Si)强化相析出,近熔合区的焊缝组织为柱状晶;焊接接头焊缝的硬度最低,约为73HV,母材的硬度最高,约为110HV,随着距焊缝中心距离的增大,热影响区的硬度先呈波浪式增大,在距焊缝中心2.2~3.8 mm处有所下降,此外为热影响区软化区,在距焊缝中心3.8~4.4mm处又快速增大;焊接接头的抗拉强度为234 MPa,约为母材的71%,高于熔化极惰性气体保护焊接接头的;焊接接头均在焊缝处断裂,接头与母材均为韧性断裂。     

黑化处理对2A14铝合金激光-TIG复合焊焊缝成形的影响

为了提高铝合金对激光的吸收率,改善焊缝表面成形质量,对3 mm厚的2A14铝合金黑化后进行激光-TIG复合焊接实验。黑化采用的是对激光具有较高吸收率的碳素墨汁,将其在焊接前涂覆于工件表面,然后施焊。对比研究了黑化处理对焊缝成形质量、显微组织以及显微硬度的影响,并改变黑化宽度进行分析。结果表明:黑化处理可以提高激光吸收率。但是黑化宽度的变化对焊缝成形的影响不大。     

Nd:YAG激光+脉冲MAG电弧复合热源焊接参数对焊缝熔深的影响

试验研究Nd:YAG激光 脉冲MAG电弧复合热源焊接过程中焊接参数对焊缝熔深的影响.研究结果表明,复合热源焊缝熔深随电弧功率和激光功率的增大而增大,随焊接速度的增大而减小,并且在相同参数下,复合热源焊缝熔深稍大于激光焊缝熔深而显著大于脉冲MAG焊缝熔深.对于不同焊接电流,光丝间距在0～3 mm内复合热源焊缝取得最大熔深,且取得最大熔深的光丝间距与焊接电流大小有关;复合热源焊缝熔深在离焦量为2 mm时取得最大值.试验结果分析表明,在激光 电弧复合热源焊接过程中激光功率不仅决定复合热源焊缝熔深,而且可以极大地提高焊接速度:MAG电弧也可提高Nd:YAG激光焊的热效率.     

基于“热导拘束+局部变形强化”的铝合金焊轧复合成形方法

铝合金尤其是热处理强化铝合金焊后不可避免会出现热影响区软化现象,导致焊接接头的力学性能显著下降。基于热导拘束+局部变形强化构想,提出一种铝合金焊轧复合成形方法,系统分析铜垫强制冷却非熔化极惰性气体保护电弧焊(Tungsten inert gas, TIG)填丝对接焊及焊后轧制复合工艺对5083-O和6061-T6异种铝合金焊接接头组织和力学性能的影响。结果表明,采用焊轧复合成形方法,能够得到成形良好且无缺陷的铝合金对接接头,通过轧制使焊接接头同时发生了纵向变形和横向变形;焊后轧制可以压实铝合金焊缝组织,有效降低焊接接头部分熔化区的宽度,同时热影响区(包括固溶区和过时效软化区)晶粒发生位向改变甚至转动现象;与自由冷却焊接工艺相比,采用铜垫冷却的焊接接头6061-T6侧软化区硬度升高且向焊缝中心产生明显偏移,焊后轧制使两种冷却方式的焊接接头的整体硬度均得到大幅度提升,其中软化最严重位置硬度值由59.5HV提高到84.4HV,提升幅度为41.8%;两种冷却方式的焊接接头轧制后接头的抗拉强度均大幅度提升,其中铜垫冷却焊轧复合成形与自由冷却焊接接头相比,试样抗拉强度由197.0MPa提升到288...     

无取向低碳低硅电工钢的激光填丝焊焊接特点

运用15KW CO2激光焊机在不同的焊接参数下对无取向低碳低硅电工钢进行了激光填丝焊焊接试验,并对试样进行了拉伸试验、显微硬度测试及焊缝显微组织观察,得到了在不同线能量焊接条件下焊缝组织及性能的变化规律.结果表明:其显微组织随着焊接线能量的减少,从粗大的多边形铁素体变为针状铁素体和粒状贝氏体,进而出现方向性明显的M-A组元;同时母材中的硅使得此电工钢熔透性较低碳钢差,并使得焊缝更容易出现M-A组元;降低焊丝的硅含量可减少焊缝中引起焊缝脆性的M-A组元的产生,从而提高该钢激光填丝焊的焊缝质量.     

5R60铝合金焊接接头微观组织与力学性能研究

针对中国兵器工业集团第五二研究所开发的高性能5R60铝合金在应用中对熔焊的需求,使用五二所研发的?1.6mm高性能5R59铝合金焊丝,采用MIG焊接方法焊接13mm厚5R60铝合金板材,并对焊接接头显微组织、断口形貌、拉伸力学性能和显微硬度等内容进行研究。研究结果表明：焊缝区和靠近焊缝一侧的热影响区晶粒为均匀细小的等轴晶,平均晶粒尺寸分别为9.6和18.4μm;焊缝组织中分布大量由Al、Sc、Zr、Ti元素组成的初生第二相,该相对提升促进焊缝组织晶粒细化、提升接头强度具有积极作用;显微硬度测试结果分析焊接接头热影响区宽度约为30mm;焊接接头最高抗拉强度和延伸率分别为367MPa和13%,平均抗拉强度和延伸率分别为358.3MPa和12.5%;焊缝区由于铸态组织缺陷成为性能最薄弱区域,平均显微硬度为90.5HV。     

TA2薄板电弧辅助激光高速焊接的焊缝成形稳定性

针对0.5 mm纯钛TA2薄板的电弧辅助激光焊高速焊接(Arc-assisted laser welding,AALW),建立自熔焊在全熔透条件下两种热源模式激光引导(Laser lading,LL)和电弧引导(Arc leading,AL),焊接参数变量与焊缝成形指标的较高精度非线性回归模型,分析AALW焊接参数变量对焊缝成形稳定性的影响.结果表明,在AALW高速焊接条件下,由于LL模式后置TIG电弧对熔池的扰动和铺展作用,LL模式的正面熔宽大于AL模式约13.5％,正面余高低于AL模式约7.5％.AL模式下,4个焊接主效应变量(激光功率P、焊接速度v、焊接电流I、热源间距D)单独变化对焊缝成形指标的影响较小,而v×D、I×D和P×D 交互作用的变化对焊缝成形指标影响较大;LL模式下,焊缝成形指标受单个主效应变量的影响显著,而焊接参数变量之间交互作用的影响极不显著.结合实际工程应用,以最大背正比Rbw、最小正面熔宽W和最小背面余高H2作为优化目标,分析两种热源模式下优化的焊接参数范围;在优化的焊缝成形指标条件下,AL模式的背正比系数高于LL模式约12％,AL模式的优化焊接参数窗口范围的宽泛度比LL模式大7％.     

钛合金裂纹激光修复工艺研究

采用CO2激光器对TC2钛合金板材进行焊接,通过显微组织、显微硬度对比,优化工艺参数,获得了焊缝外形平整、组织细密、变形小的焊接接头,实现了TC2钛合金的激光精密焊接.激光焊焊缝区的组织较均匀,为典型网篮组织,热影响区较窄,为等轴晶.晶粒度在热影响区较高,从焊缝到基材呈先升后降趋势.焊缝中心显微硬度可达HV420,高于基体约HV80,热影响区的硬度最低,约为HV300～330.     

6061铝合金T型接头热力耦合模拟及试验验证

基于Sysweld仿真软件,采用双椭球热源分布模型,对6061铝合金T型接头焊接过程进行热力耦合数值模拟仿真。对焊接过程温度云图及焊件整体形变进行分析,并通过试验验证模拟结果的正确性。结果表明:熔池金属在焊缝边缘且体积较小,加热面积小、功率密度大,对周围金属的热影响较小,位移误差最大处2.64 mm,焊接应力在夹具处最大,焊缝处应力约70 MPa,热源选择误差不大,焊缝成形良好,波纹细密,焊缝区枝晶细小且薄,熔合区宽度窄,热影响区有少许第二相析出,低熔点共晶引起的晶界粗化不明显,焊缝区显微硬度接近母材,试验参数可信,可以为后续实验提供指导。     

5083/6063不等厚铝合金双丝CMT角焊接头的组织与性能

对3mm厚5083铝合金和16mm厚6063铝合金进行双丝冷金属过渡(CMT)角接焊,通过分析焊缝成形性能和抗拉力确定了最佳焊枪角度、焊接速度以及后丝焊接电流等参数,研究了最佳参数焊接后接头的显微组织和硬度。结果表明:最佳工艺参数为焊枪角度60°、焊接速度2.0m·min-1、后丝焊接电流140A,所得焊缝表面过渡圆滑,无咬边、驼峰等缺陷,单位长度拉力最大,为548.7N·mm-1;5083铝合金侧熔合区和热影响区界线分明,热影响区中的杂质相在晶界上富集,6063铝合金侧熔合区较窄,焊缝组织由枝晶组成,且出现晶粒大小不同的条带组织;焊缝区硬度最高,熔合区和热影响区未发生硬化或软化。     

低功率脉冲激光-电弧复合热源高效焊接过程中的“匙孔”行为研究

激光-电弧复合热源焊接技术由于具有焊接熔深大、效率高、质量好等优点而受到广泛关注。采用低功率脉冲激光-钨极惰性气体保护(Tungsten inert gas,TIG)焊电弧复合热源技术进行镁合金板材的焊接,研究激光脉冲作用消失之后的等离子体行为和激光"匙孔"行为。在上述试验结果的指导下优化工艺参数,对比研究采用单独激光焊、TIG电弧焊和复合热源焊这三种方法实现镁合金板材对接焊相同效果时焊接效率的差异。研究结果表明,激光"匙孔"和"匙孔"等离子体的形成是实现复合热源高效焊接的前提条件,恰当的工艺参数可以使得激光"匙孔"维持稳定的开口状态,这种状态提高了电弧的稳定性和能量密度,延长了镁等离子体的恢复时间,因此能够提高复合热源的焊接效率。达到相同焊接效果时复合热源的焊接效率分别达到单独激光焊接效率的7.14倍和单独TIG电弧焊接效率的4.29倍。     

高氮钢复合焊接接头组织与力学性能研究

热输入对焊接接头组织与力学性能有重要影响。采用激光-电弧复合焊接方法,研究了不同电弧能量和激光能量下的接头组织、焊缝氮含量、拉伸与冲击性能及接头显微硬度。研究表明：焊缝组织为奥氏体+少量δ铁素体,焊缝中析出的δ铁素体随热输入加大而增多;当电流达到200A后,熔池液态金属中氮的溶解近于饱和,即使焊接电流增大,焊缝氮含量依然趋于恒定;而当激光功率增至2.0kW后,焊接过程中的匙孔维持在稳定状态,焊缝氮含量也近于恒定;拉伸断裂位置均在焊缝区,当焊接电流为200A时,平均拉伸强度最高,达到967.58MPa,当激光功率为1.6kW时,平均拉伸强度可达962.88MPa;焊缝冲击功随激光功率的增大呈先降低后升高的变化趋势,但随电流的增大其变化趋势相反;熔合线的冲击功随着焊接参数的变化呈现出相同的变化趋势,焊缝和熔合线的最大平均冲击功分别为47.60J和62.85J;拉伸和冲击的断裂形式均为韧性断裂;焊缝区显微硬度最低,导致拉伸测试时均断裂于焊缝区。     

不锈钢AA-TIG焊接法

针对不锈钢,提出一种新型活性TIG焊方法——电弧辅助活性TIG焊,即AA-TIG焊。采用CO2+Ar作为小电流钨极电弧的保护气体进行单弧AA-TIG焊,分别研究小电流钨极电弧和正常TIG焊工艺参数对焊缝熔深的影响,并针对试验范围内的最佳焊接规范研究不锈钢AA-TIG焊的焊缝成形、焊缝显微组织、化学成分和焊缝性能。采用AA-TIG焊可以单道焊透10mm厚的不锈钢板材,单面焊双面成形。与传统TIG焊相比,焊缝组织和化学成分几乎没有变化,焊缝的耐Cu/CuSO4腐蚀性能和低温冲击韧度都满足相关标准要求。     

A6N01铝合金激光-MIG复合焊接接头工艺研究

激光电弧复合焊是一种低成本、高适应性的焊接方法,在铝合金、不锈钢等难焊金属中,可不同程度的减少和消除了焊接缺陷。以A6N01铝合金为研究对象,进行了焊接坡口设计,研究了间隙变化量对焊缝成形的影响以及进行了焊接接头残余应力检测。结果表明:为了满足激光-MIG复合焊接的工艺,需要设计单独的坡口型式。通过降低焊接速度,间隙为2.0 mm时仍可获得良好焊缝成形。MIG焊接,激光-单丝MIG焊接、激光-双丝MIG焊接,沿着焊缝的应力除个别区域外,皆为小于150MPa的压应力,激光-单丝MIG焊接的焊件整体应力值较小。     

铝及铝合金激光焊接特性

概述了以激光为热源的铝及铝合金激光焊接技术特性.包括铝及铝合金激光焊接稳定性的影响因素和激光焊接缺陷(气孔、裂纹、焊缝不规则等)及改进措施,并介绍了铝及铝合金激光-电弧复合焊接方法和双光束激光焊接方法.     

2219铝合金激光电弧复合焊接及其温度场的模拟

研究了在激光电弧复合焊接条件下,2219铝合金的焊接工艺参数及其温度场的变化。通过调节激光功率、焊接速度等,得到了最佳焊接工艺参数;利用ANSYS有限元软件,采用均匀分布的高斯分布热源、柱体热源与椭球热源模型相叠加的组合热源模型,对6 mm厚2219铝合金的激光-MIG复合焊接温度场进行了数值模拟。实验所得焊缝接头平均抗拉强度为155 MP,达到铝母材的51%;且数值模拟结果与焊缝截面尺寸基本一致,表明了所选热源模型可适用于2219铝合金激光-MIG复合焊接温度场的数值模拟。该研究为铝合金的激光-MIG复合焊接的工艺研究以及数值模拟提供了有益的参考。     

硬质合金/因瓦合金激光-氩弧复合焊缝界面的显微组织与元素扩散

采用激光-氩弧复合焊接技术实现了硬质合金与因瓦合金的焊接,采用扫描电镜、能谱仪以及电子探针等研究了焊缝界面的显微组织、化学成分和元素扩散情况.结果表明:激光和氩弧双热源的作用消除了焊缝界面硬质合金侧的η相,同时在因瓦合金侧形成Fe4WC2枝晶;焊缝硬质合金侧的界面元素扩散系数远高于单独使用氩弧焊焊接条件下的,镍、铁元素...