铝合金激光-MIG复合焊气孔缺陷影响规律研究

针对铝合金激光-MIG复合焊接气孔缺陷突出的问题,系统研究了激光功率、电弧电流、焊接速度、热源间距、离焦量等工艺参数对气孔缺陷分布、大小及含量的影响规律.研究结果表明:保证实现全熔透焊接时,激光功率对焊缝气孔缺陷的影响较小;气孔缺陷含量及大小均随电弧电流增加而增加,当电弧电流大于150 A时,因电弧压力较大,气孔缺陷主...     

铝合金高功率激光-MIG复合焊热源形态特征

为深入理解铝合金大功率激光-MIG复合焊热源空间分布特征,设计了以激光功率、电弧功率以及激光与电弧之间的距离为因素的全因子试验,采用高速摄影和图像处理技术得到等离子体的宽度和面积.结果表明,复合焊中热源功率存在一定的阈值,随着功率的增加低于这个数值等离子体尺寸减小而超过这个数值等离子体呈膨胀趋势,在高功率复合焊中等离子体宽度随光束功率的增加而增大.激光束与电弧之间的距离影响等离子体空间的几何分布,但是随着激光束与电弧之间距离的逐渐增加,复合焊焊接过程中的等离子体存在一个维持、膨胀和恢复的不断重复的周期过程.     

铝合金激光-MIG复合焊中两种焊接方向对焊缝的影响

以高铁用6N01铝合金为试验材料,采用激光-MIG复合焊接方法,进行了焊接工艺试验,对两种不同的焊接方向进行了对比研究。对比分析了不同焊接方向下,焊缝形貌的变化、焊缝硬度和组织的改变;对两种条件下的焊缝进行了拉伸强度测试;经过X射线探伤,讨论了不同的焊接方向对气孔数量和分布的影响。结果表明:不同焊接方向下焊缝的成形、熔合区的晶粒生长取向、气孔分布不同,而硬度和拉伸强度差别不大。     

中厚板铝合金激光-MIG复合双层焊接方法

提出了激光-MIG复合双层焊接中厚板铝合金方法,该方法分两层进行焊接：第一层为打底焊,解决焊接熔深不足的问题;第二层为盖面焊,解决焊缝成形不良的问题.结果表明,在激光器额定功率为4 kW时,采用激光-MIG复合双层焊接方法焊接ZL114A材料的熔深可达10 mm,接头抗拉强度平均值为238 MPa,大于母材抗拉强度的8...     

激光-MIG复合焊中激光与电弧前后位置对焊缝成形的影响

为了便于激光束焊接高反射率的铝合金,研究了激光-MIG复合焊方法中激光与电弧前后位置对焊缝成形的影响。激光入射角度在电弧和激光束前后相对位置不同情况下,分别对应不同的焊缝成形机制会对焊缝的表面和内部成形产生比较大的影响,激光束在前电弧在后,焊缝上表面成形均匀饱满;而电弧在前激光束在后,焊缝表面会出现倾斜沟槽。通过对焊缝不同位置进行EDX和微观硬度分析可以明显发现两种情况下Mg元素含量从焊缝上表面到底部依次增加,但硬度分布略有差别:激光在前电弧在后焊缝上部的硬度小于底部,而电弧在前激光在后焊缝上部的硬度大于焊缝的底部。对铝合金施焊之后的焊缝表面及其两侧会有一层黑色物质,通过EDX分析可以确定为铝、镁的氧化物。     

激光的加入对激光-MIG复合焊熔滴过渡的影响研究

对比研究3 kW激光的加入对铝合金MIG焊熔滴过渡和过程稳定性的影响,结果表明,激光的加入使焊接过程更稳定。小电弧参数时,在等离子流力、电磁收缩力和激光匙孔金属蒸汽反冲力的共同作用下,激光-MIG复合焊熔滴落点更靠近焊丝;大电弧参数时,等离子流力和电磁收缩力起主要作用,激光匙孔金属蒸汽反冲力的作用可以忽略不计,激光加入前后熔滴均沿焊丝延长线落入熔池。     

激光热源偏移对6mm A7N01铝合金激光-MIG复合焊焊接头的质量影响

针对铝合金激光-MIG复合焊接过程中的热源偏移问题,采用激光-MIG复合焊对6 mm厚A7N01P-T4铝合金进行焊接,给定热源对中偏移,并分析无对中偏移及有对中量偏移的焊接接头宏观成形、微观组织、力学性能,以此研究热源对中偏移对6 mm厚A7N01铝合金激光-MIG复合焊接接头的影响。研究结果表明,有热源对中偏移的试板接头内部存在少量的气孔缺陷,与无对中偏移试板相比,拉伸性能下降21 MPa。     

超声振动辅助A7N01铝合金激光-MIG复合焊接组织及力学性能

文中针对铝合金激光-MIG复合深熔焊过程易出现气孔缺陷问题,设计了超声振动辅助的焊接方法。通过对堆焊试样的X射线探伤和截面的宏观金相观察,对比了超声振动对气孔的数量、大小以及分布位置的影响。同时研究了超声振动作用对A7N01铝合金激光-MIG复合熔覆层的成形、组织及力学性能的影响。结果表明,在超声振动作用下,激光-MIG复合堆焊熔覆层气孔的数量明显减少,小尺寸气孔发生聚集并有上浮趋势;熔合线附近的柱状晶组织宽度明显小于无超声辅助的熔覆层;超声振动辅助激光-MIG复合焊接接头各区的冲击吸收功和抗拉强度都有一定程度的提高,具有一定的应用优势。     

焊接工艺对6005A铝合金激光-MIG复合焊焊缝成形的影响

采用CO2激光-MIG复合焊焊接2.5 mm厚的6005A铝合金板,基于正交试验方法研究了焊接工艺参数对焊缝成形的影响.试验结果表明,对复合焊焊缝熔透状态影响显著性从大到小的工艺参数依次为:焊接速度、MlG电流、MIG电压和激光功率,其中前两者影响最为突出.在熔透状态不发生显著变化时,对复合焊焊缝表面成形影响显著性从大到小的工艺参数依次为:MIG电压、焊接速度、激光功率和MIG电流.根据正交试验结果优化了激光-电弧复合焊接6005A的工艺参数,建立了工艺参数选择原则,根据此原则选择合适的参数获得了最佳的焊缝成形.     

振动时效时间对激光-MIG电弧复合焊铝合金焊接接头残余应力的影响

焊接是轨道车辆铝合金车体组装过程中的关键技术,焊接过程中不可避免地会产生焊接残余应力,残余应力的存在会影响接头的疲劳强度和结构的稳定性,因而研究消除和改善焊接接头残余应力的方法具有重要意义。通过对比轨道车辆用6005A铝合金焊接接头在不同振动时效时间条件下残余应力的变化情况,分析了不同振动时效时间对铝合金焊接接头残余应力的影响。结果显示,焊接后铝合金接头存在高残余拉应力,而振动时效可以有效降低残余拉应力的峰值,并能使铝合金焊接接头残余应力均匀化,振动时效时间为20 min时消除应力效果最好。     

A7N01铝合金激光-MIG复合焊电参数特性分析

针对A7N01铝合金激光-MIG复合焊接过程,研究不同保护气氛下电参数的变化规律,以及保护气成分对熔滴过渡周期的影响规律。采用不同占比的氦-氩混合保护气对A7N01铝合金进行了焊接过程的电参数采集以及熔滴过渡周期统计;研究不同成分的氦-氩混合保护气对焊缝成形及气孔缺陷的影响。结果表明,当混合气氛中的氩气所占比例较高时,电参数规律性较强、较为稳定;氦气所占比例大于50%的情况下,伴随着短路电压的出现,焊接过程电参数不再具有周期性。氦气所占比例越高,熔滴过渡周期越长;当氦气的比例超过50%后,焊缝成形质量下降,出现焊瘤及飞溅现象;氦气的加入会改善高纯氩保护氛围下不可避免的气孔现象,降低气孔率及气孔尺寸。     

焊接电流对铝锂合金激光-MIG复合焊焊缝成形的影响

对3mm厚5A90铝锂合金板材进行YAG-MIG复合焊试验,发现复合焊虽能增加MIG焊缝的熔宽和熔深,但当焊接电流小于一定阈值时.复合焊效果并非大于二者单独施焊效果之和.即复合焊只能实现"1+1<2"的焊接效果;只有当焊接电流超过该阈值时,复合焊才会出现"1+1>2"的焊接效果.此时复合焊的优势才得以充分体现.这主要是在复合焊接过程中,电流的高低影响熔池的铺展性,进而影响激光对母材的穿透力所致.     

6005A-5083异种铝合金激光-MIG复合焊接

采用激光-MIG复合焊接方法对高速列车用6005A-5083异种铝合金进行焊接,分析焊接接头的显微组织及力学性能。研究结果表明,焊缝组织对异种铝合金材料的适应性良好,靠近5083铝合金的焊缝微观组织与靠近6005A铝合金的焊缝微观组织特征相同;5083铝合金与6005A铝合金的硬度分布有明显差别,5083铝合金的热影响区宽1 mm,6005A铝合金的热影响区宽10.5 mm,6005A铝合金热影响区的软化区是整个接头硬度最低的部位;接头平均抗拉强度225 MPa,拉伸试样在6005A铝合金热影响区的软化区发生断裂;接头抗弯性能良好;6005A铝合金的热影响区冲击功最高,焊缝的冲击功最低。     

10mm厚6005A铝合金激光-MIG复合焊接

采用双层激光-MIG复合焊接方法焊接10mm厚6005A铝合金,获得了外观成形良好、内部缺陷少的接头。对接头显微组织及力学性能进行研究,结果表明,焊缝由盖面焊缝与打底焊缝组成,盖面焊缝组织具有5XXX系铝合金铸造组织的特征,打底焊缝组织具有6XXX系铝合金铸造组织的特征;接头热影响区宽约13 mm,分为固溶区、过时效区和近焊缝区;打底焊缝与过时效区是接头硬度最低的区域;拉伸试样在过时效区发生韧性断裂,接头抗拉强度平均值为195.07 MPa,明显高于常规MIG焊接接头的强度。     

高速列车铝合金车体典型接头激光-MIG复合焊接特性研究

针对传统高速列车3 mm厚A6N01S-T5铝合金型材典型接头结构开展激光-MIG复合焊接试验,优化复合焊接工艺参数,分析接头组织性能,研究激光-MIG复合焊的工程适应性。结果表明,在最佳工艺参数下,焊缝成形良好、无气孔缺陷。焊缝中心为树枝状铸态组织,靠近熔合线焊缝为柱状晶组织,熔合区较窄但热影响区存在晶粒轻微粗大现象;焊缝区硬度低于母材区,硬度最小值位于熔合线附近的热影响区;最佳工艺参数下接头的平均抗拉强度为204.6 MPa,达到母材的83.5%;断裂发生在熔合线附近,断口形貌呈现典型的塑性断裂特征;接头的弯曲性能良好;组对间隙小于1.0 mm时,最佳工艺参数具有通用性,焊缝成形及接头抗拉强度良好;组对间隙增至1.5 mm时,优化工艺参数焊缝成形及接头抗拉强度依然良好。结果表明,激光-MIG复合焊对高速列车铝合金车体典型接头具有良好的焊接可行性和工程适应性。     

超声波辅助铝合金激光-MIG复合堆焊工艺特性研究

针对铝合金激光-MIG复合焊存在气孔数量多、晶粒粗大等问题,文中提出一种超声波振动焊丝辅助的方法。以6 mm厚6082-T6铝合金为研究对象,开展超声波辅助激光-MIG复合堆焊试验,研究超声波振动对焊缝成形、气孔缺陷、组织特征及力学性能的影响。结果表明：施加超声波辅助使焊缝熔深明显增加,但振幅过大会使焊缝表面成形质量下降;施加超声波辅助使接头气孔明显减少,但体积略有增加,随着超声波振幅的增加,气孔数量呈先减后增趋势;施加超声波辅助使焊缝区晶粒得到细化且晶粒取向性下降,接头抗拉强度得以提高。     

6005A铝合金激光-MIG复合焊接对板厚的工艺适应性

针对6005A铝合金激光-MIG复合焊接工艺适应性,研究了不同板厚条件下,焊接工艺对气孔缺陷、接头组织和力学性能的影响。实验表明,激光-MIG复合焊接对板厚具有良好的工艺适应性,适合焊接4~16 mm厚的6005A铝合金;6005A铝合金激光-MIG焊接工艺在采用单道焊一次成形的情况下有利于气孔的溢出,工艺适应性更优;针对不同板厚,应严格控制激光-MIG复合焊接对母材的热作用,减小焊接接头热影响区的宽度,从而提高其工艺适应性。     

铜对钢/铝激光-MIG复合焊接头组织及性能的影响

采用激光-MIG复合焊方法研究了铜对SYG960E超高强度度钢/6061铝合金焊接接头微观组织及力学性能的影响.结果表明,与MIG焊相比,激光-MIG复合焊有利于改善焊缝成形及焊接质量.钢/铝界面层具有双层结构,靠近铝焊缝侧为针状的FeAl₃金属间化合物,而靠近钢母材侧为条状的Fe₂Al₅金属间化合物.铜对钢/铝界面层及接头的力学性能具有显著的影响.添加铜后可以有效地减小界面层厚度和裂纹敏感性,降低钢/铝接头的最高硬度,明显提高接头的抗拉强度,接头强度可以提高110%,这主要与铜抑制界面层生长和改善界面层中Fe-Al金属化合物的脆硬性有关.     

A7N01铝合金激光-MIG复合焊接坡口选择

试验采用激光-MIG复合焊接方法对6 mm厚A7N01铝合金进行焊接,探寻最适宜的坡口型式。试验结果表明:激光-MIG复合焊接方法对6 mm厚A7N01铝合金坡口尺寸的适应性良好,单边30°坡口、单边40°坡口和单边50°坡口的无损探伤、显微组织、力学性能表现良好,三种坡口型式之间差别较小;单边30°坡口的焊接速度快,线能量低,充分体现了激光-MIG复合焊接的优势,单边30°坡口是6 mm厚A7N01铝合金激光-MIG复合焊接最适宜的坡口型式。     

镍中间层对304/5052激光-MIG复合焊接头组织与力学性能的影响

采用激光-MIG复合焊对304不锈钢/5052铝合金进行深熔搭接焊,研究不同熔深条件下镍中间层对截面形貌、界面层微观组织和力学性能的影响。结果表明,在低熔深条件下,添加镍中间层会恶化304/5052接头,使304/5052无法形成有效连接;在中熔深和高熔深条件下,添加镍中间层,可以有效抑制Fe-Al金属间化合物(IMCs)的生成,降低界面层IMCs的厚度。Ni可以替代IMCs的部分Fe,形成Al3Ni,降低IMCs的脆性和硬度。与不添加镍中间层的304/5052接头对比,添加镍中间层后,低熔深的接头抗拉力变低,中熔深的接头抗拉力提高但效果不明显,高熔深的接头抗拉力明显提高。