HG785高强结构钢激光与CO2气体保护焊接接头组织性能对比

采用高功率CO2激光焊接8 mm厚HG785材料,研究了其激光焊缝组织特性和机械性能,探索了高强中厚板的激光焊接适应性.结果表明:当激光功率3 500W,焊接速度1.5m/min时进行双面焊接,获得了无缺陷的良好焊缝.与CO2气体保护焊接相比,激光焊接速度快,变形小,焊缝宽度窄(最宽处2 mm),热影响区小(0.4mm),焊缝晶粒细小;-20℃焊缝冲击韧性CVN=50 J,最高硬度为383 HV,焊缝各项性能指标满足高强结构钢的焊接要求.     

异种金属激光焊接关键问题研究

现代工程结构要求对异种金属材料进行焊接.激光焊接具有密度高、焊缝深宽比大、热影响区窄以及变形小等特点,成为异种金属材料焊接的有效方法.异种金属激光焊接过程包含多种效应,机制复杂.比如,材料性能差异对焊缝微观组织与宏观性能的影响;焊接熔池的形成、演化机制;熔池凝固过程焊接缺陷及残余应力形成等.围绕异种金属激光焊接过程中的关键问题,国内外开展了诸多研究工作,对此进行了全面阐述.在此基础上,指出异种金属材料激光焊接研究中的不足及发展方向.     

传感器控制的填充焊条激光焊接

传感器控制的填充焊条激光焊接１．引言激光辐射虽具有焊接速度快、变形小等特性，但焊接坡口的加工费用显著增加。焊接参数不变时，焊缝空隙或焊位偏差会导致焊缝质量显著降低。在焊接过程中使用填充焊条能填满焊缝空隙，防止用高功率激光器焊接时所产生的焊缝缺陷。这种...     

SUS301L-HT不锈钢激光焊接与MIG焊接对比试验研究

进行了2 mm SUS301L-HT不锈钢激光焊和惰性气体保护(MIG)焊试验,对比了两组焊缝在成形、显微组织、力学性能等方面的差别。两种焊接方法焊得的焊缝在成形上有较大不同,激光焊焊缝成形均匀稳定,接头角变形小,熔宽小,热影响区(HAZ)窄,优于MIG焊缝。两种焊接方法焊得的焊缝的金相组织差异较大,激光焊焊缝组织由细小柱状奥氏体枝晶和枝晶间δ铁素体组成,HAZ发生了回复和再结晶,晶粒有一定程度的长大;MIG焊缝由粗大的块状奥氏体组织和少量δ铁素体组成,HAZ组织变化丰富,组织随着与熔合线距离的改变而不同。两种焊接方法焊得的焊缝的力学性能差异明显,激光焊焊缝拉伸性能优于MIG焊缝,激光焊接头拉伸断裂在焊缝,断口为典型韧性断口,接头抗拉强度达到979.1 MPa,延伸率达到48.2%。     

预置填充稀土对铝合金激光焊接组织和性能的影响

激光焊接技术具有单位热输入量少、热变形小、焊缝深宽比大、焊接速度高、可焊接复杂结构件、易于实现远程焊接和自动化等明显优势,在汽车制造中得到广泛应用。本文分析了预置填充稀土粉末对1mm厚6061铝合金激光焊接组织和性能的影响。试验表明,直接焊接的焊缝平均显微硬度为44.5 HV,填充稀土粉末的焊缝平均显微硬度为50.1 HV,达到母材硬度的83.1%;但稀土含量过高容易促进焊缝氢气孔的产生,使得焊缝硬度分布不均匀;降低焊缝的抗拉强度,未填充稀土粉末的焊缝平均抗拉强度为111.04MPa,达到母材的89.5%,而填充稀土粉末的焊缝平均抗拉强度为89.06MPa,仅为母材的71.8%。     

双面超薄不锈钢复合板激光焊接接头组织性能研究

以高Cr、Ni合金粉为填加材料,采用Nd∶YAG脉冲激光对0.1 mm+0.8 mm+0.1 mm双面超薄不锈钢复合板进行对接焊,对焊接接头的组织、抗拉强度、焊缝区显微硬度以及焊缝表面耐腐蚀性能进行了研究。结果表明,激光焊接的表面成形性好、变形小、无缺陷,焊缝金属与覆层不锈钢及基层碳钢连接良好;焊缝中心为晶粒取向不规律的细小等轴晶,其他区域为柱状晶,几乎看不到热影响区,焊缝表面为奥氏体+少量铁素体+少量马氏体组织;焊接接头的抗拉强度达到了母材的92%,伸长率为母材的25%;焊缝区显微硬度与母材相比有显著提高;不锈钢复合板焊缝表面和母材覆层抗电化学腐蚀性能接近。     

薄板长直结构激光-电弧复合焊条件下焊接变形数值模拟

基于通用有限元软件MSC. Marc开发了考虑材料非线性、几何非线性和边界非线性的热-弹-塑性有限元计算方法来模拟薄板长直结构的焊接变形。采用所开发的数值模拟方法，计算了含有两条焊缝的薄板长直焊接结构在激光-电弧复合焊接条件下的焊接变形，并研究了焊接顺序、焊接热输入和两条焊缝的热输入比对焊接变形的影响。数值模拟结果表明：在本研究所采用的拘束条件下，焊接顺序对焊接变形有显著影响；对于非对称焊接结构，先焊局部刚度较大焊缝产生的焊接变形相对要小些；在两条焊缝热输入相同的情况下，焊接结构的变形大小与焊接热输入大小呈现正相关关系；两条焊缝的热输入比对于非对称结构的焊接变形也有较大的影响。     

大厚度不锈钢板的激光焊接

随着核电工业的发展,对厚板不锈钢的焊接要求越来越高,传统的弧焊方法效率低、变形大、组织粗大、抗核辐照性能差,难以满足使用要求.采用3500 W Slab及20 kW快轴流CO2激光器,研究了厚板万瓦级激光自熔焊接、窄间隙激光填丝焊接及激光-钨极氩弧焊(TIG)填丝复合焊接,实现了厚度超过10 mm的不锈钢对接焊,并对接头的显微组织和力学性能进行了研究.结果表明,激光焊接可以获得焊缝成型良好,无气孔、裂纹等缺陷的焊接接头;焊缝组织细小,热影响区窄,接头显微组织和力学性能优良.     

传动轴总成滑移端壳体-法兰激光深熔焊接试验研究

为了解决传统焊接工艺(填丝TIG焊)焊接传动轴总成滑移端壳体-法兰存在的焊缝余高太高, 造成应力集中; 焊缝熔化不均匀、气孔, 造成壳体和法兰在传递扭力时脱落; 整体焊缝外观成型质量差; 焊丝损耗比较大; 焊接效率低等问题。采用激光深熔焊接对传动轴总成滑移端壳体-法兰进行焊接, 并研究激光焊接后焊缝表面形貌、焊缝宽度和热影响区宽度、焊缝熔深、焊缝余高和焊缝显微硬度。结果表明: 激光深熔焊接后, 传动轴总成滑移端壳体-法兰焊缝熔化均匀、无气孔等缺陷; 焊缝表面形貌美观, 热影响区以及焊缝宽度远小于传统工艺焊接时的热影响区及焊缝宽度, 焊缝和热影响区的硬度均高于母材, 热影响区未出现软化, 焊接熔深达到焊接要求, 焊缝余高为0.3 mm, 同时激光焊接效率较高, 满足传动轴总成滑移端壳体-法兰的焊接要求。     

铝合金T型接头激光双侧填丝焊接工艺研究

以2 mm厚6056铝合金为试验材料,采用激光双侧填丝焊接方法进行铝合金T型接头焊接工艺试验,主要研究了光束入射角度、光束入射位置、送丝速度与焊接速度等工艺参数对焊缝成形的影响;分析了T型接头焊缝的显微组织特征与拉伸性能.试验结果表明:光束入射角度过大时,两侧焊缝重合面积较小且蒙皮热变形较大;当光束入射位置偏移立筋0.2～0.3 mm时可以显著改善蒙皮背部的热变形.焊缝中心组织与两侧无明显差别,均为细小的等轴晶.焊缝熔深是T型接头拉伸载荷的重要影响因素,接头起裂于蒙皮焊趾处,断裂于焊缝与母材金属之间的熔合区.     

气流纺机框架结构件激光焊接工艺研究

气流纺机框架结构件是某大型纺机厂自行设计的重要零部件且用量较大,该部件由左右两块350×400mm厚3mm激光切割成型A3板之间有一个斜拉连接件三个垂直连接件焊接而成。该框架结构件上装有高速运转纱筒和其他机件,设计要求框架不但有足够的强度而且有较高的尺寸精度和平面度。作者通过对气流纺机框架结合件结构特点和焊接过程热变形温度场、应力场的分析、与原设计焊接方案的焊接结果比较,对原设计焊接方案进行了更改,采取了榫孔焊接方式、选择最佳焊接顺序、预除氧化层和氩气保护措施,用5000WCO2激光器在3000W功率下进行激光连续热传导焊接.在焊接过程中不需要施加任何外力定位,无预应力的影响,因而焊接变形微小,工艺具有较高的稳定性、可靠性。工艺实验在西门子数控五轴四联动激光焊接机床上进行,程序自动化、工作效率高,产品一致性好。激光焊接后的框架结构件平面最大变形小于0.2mm,与原设计焊接方案的实验结果比较,平整度提高5倍以上,焊缝均匀平整、焊缝熔深0.9-1mm,宽度1.75mm,强度达到设计要求。     

大型三线框架焊接变形原因分析及改进

某产品框架试制焊接成型后变形较大。为解决这一问题我们做了一系列实验。本文重点阐述的是通过实验确定合理的焊缝坡口以及确定合理的焊接顺序，制定适当的工艺余量以减小框架焊接变形。     

中厚板铝合金激光-MIG复合焊过程应力与变形研究

采用ANSYS对中厚板铝合金的激光-MIG复合焊接过程进行数值模拟，分析激光-MIG复合焊接过程中温度场、残余应力及焊接变形的分布情况。结果发现，由于工件表面与内部的散热速度差异，温度场呈现中间高、周围低、以焊缝为中轴线的椭圆形分布。随着焊接的进行，工件的等效应力在不断增大，焊接过程中工件两侧出现>300 MPa的高应力区；随着工件的冷却，工件两侧刚性固定面的应力集中开始不断消退，且高应力区在工件冷却后消失。工件完全冷却后，高应力区域主要集中分布在焊缝周围，最高值可达175 MPa,工件两侧应力分布较为均匀，在125～130 MPa范围内。焊后工件总变形呈现以焊缝为中轴线的椭圆形分布，焊缝两侧单位变形量最高可达0.19,焊缝部位单位变形量为0.09。     

汽车变速箱双联齿轮的激光焊接

采用高功率CO2激光器对汽车变速箱用双联齿轮进行焊接实验;分析了几个主要的工艺参数对焊接的影响;并对激光功率3kW、焊接速度1.5m/min、离焦量-0.5mm时的焊接产品进行了分析检验。结果得到外观饱满、美观、无焊珠和凹陷且深宽比大于2:1的焊缝;焊接热影响过渡区很小,熔区很快过渡到基体,熔区组织致密、无缺陷,呈细板条马氏体,而且熔区显微硬度达到450HV,较基体有显著的提高;通过力学性能测试发现,热变形在允许的0.05mm范围内,在15kNm的作用下进行扭矩试验未发现开裂和变形超差现象。选择合理的焊接工艺参数,激光焊接变速箱双联齿轮可以得到理想的焊接效果。     

焊接速度对激光-电弧复合焊接焊缝成形和低温冲击韧性的影响

开展了440 MPa级船用高强钢激光-电弧复合焊接试验,研究了焊接速度对焊缝成形和低温冲击韧性的影响规律。结果表明,焊接速度对焊缝成形具有较大影响：焊接速度较小时,焊接热输入较大,熔池易塌陷;焊接速度较大时,由于激光能量密度不足,激光小孔熔透不稳定,焊缝底部易形成驼峰。随着焊接速度增大,440 MPa级船用高强钢激光-电弧复合焊接焊缝的低温冲击韧性呈先增加后降低的趋势：当焊接速度低于1.0 m/min时,焊缝的-40℃冲击吸收功较低,小孔型气孔是主要影响因素;当焊接速度为1.2 m/min时,气孔倾向小,焊缝的冲击吸收功达到了175 J;当焊接速度增加到1.5 m/min以上时,贝氏体含量较大,焊缝的低温冲击吸收功下降。     

激光焊接工艺参数对NiTi形状记忆合金焊缝成形的影响

采用Nd∶YAG连续激光器对2mm厚NiTi形状记忆合金(SMA)进行激光焊接。研究了激光焊接过程中激光功率、焊接速度、离焦量、侧吹保护气流量等主要工艺参数对焊缝成形的影响。结果表明,激光功率、焊接速度、离焦量等工艺参数的合理匹配是实现NiTi合金良好焊缝成形的关键因素。线能量为59～75.6J/mm时能获得最佳焊缝成形;离焦量在-2～3mm时均能使厚度2mmNiTi合金试件焊透,其中离焦量在0～1mm可以得到最佳焊缝成形;当侧吹气流量为15～20L/min时,气体保护效果和焊缝成形最好。通过大量工艺实验得到2mm厚NiTi合金焊接速度与激光功率的不同匹配对焊缝成形影响的曲线,为NiTi合金焊接加工及工程应用提供参考。     

30CrMnSiA调质钢的激光焊接性研究

探讨了调质状态下 30CrMnSiA钢的激光焊接性、焊缝成形及焊接变形;研究了调质状态下激光焊接30CrMnSiA钢时焊缝的金相组织及热影响区性能变化;提出了焊深≥ 1 .5mm的调质状态下 30CrMnSiA钢激光焊接规范参数。结果表明,采用激光焊接调质状态下的 30CrMnSiA钢,易获得质量优良的焊缝,不会出现常见的焊接裂纹和明显的热影响区性能变化;工件加工误差对焊缝成形的影响可通过一定的措施加以改善,表面黑化处理对焊缝成形的影响机理有待进一步研究。     

三丝埋弧焊窄间隙工艺在中厚板角焊缝焊接上的应用

目前双丝埋弧焊越来越广泛的应用,其高熔敷率带来了较高的焊接速度,但也容易造成熔池熔深大,焊缝区域晶粒粗大,焊缝形状差,焊缝的韧性和塑形性能差等焊接缺陷。提出了窄间隙焊接工艺,减少金属的熔敷率,采用三丝焊接。该方案即满足了提高焊接效率又可以有效的改善焊缝质量,降低焊接变形,大幅降低成本。     

围框罩类折弯零件一体化焊接工装工艺技术

本文主要通过对围框罩类钣金折弯零件焊接工装工艺技术的研究与运用,逐步解决传统加工工艺流程中盒体类、围框类、罩类等薄板材料折弯焊接后零件变形量、焊缝内腔焊疤毛刺及工装装拆不便等方面问题,实现了该类零件一体化焊接工装工艺技术。该工装工艺技术的应用,很好地解决该类钣金折弯零件焊缝内腔焊疤毛刺问题、零件变形量等问题;同时还能方便其工装快捷定位、装夹及拆卸;既能保证零件质量、提高效率,又能缩短零件加工周期。该类零件一体化焊接工装工艺技术具有很好推广应用价值。     

不锈钢厚板万瓦级CO2激光焊接

采用20 kW CO2激光器对不锈钢厚板进行了焊接实验研究。发现激光束焦点位置在高功率输出时存在漂移,为简便地描述焊接位置,以聚焦镜中心与材料表面的距离h作为焊接位置的表征,研究了不同h时的焊缝成形及熔深变化情况。此外,万瓦级激光焊接对聚焦系统更加敏感,在聚焦镜焦距f=300 mm时不同焊接位置处的焊缝成形差别小,且熔深浅,深宽比小;在f=200 mm时不同焊接位置处焊缝成形变化明显。采用f=200 mm聚焦系统,在h＝208 mm、激光功率P＝18 kW、焊速v＝2 m/min时对12 mm厚1Cr18Ni9Ti实现了对接单道焊透,焊缝成形良好。结果表明:通过优化工艺参数,在不开坡口和未填充材料的情况下,采用20 kW CO2激光器可以实现12 mm不锈钢厚板的对接焊,焊缝成形良好、深宽比大、热影响区小,得到了较为理想的焊接接头。