激光深熔焊接车身安全件的热循环研究

在热电偶标定测试的基础上，通过实验获得了焊缝热影响区的实际热循环曲线。将高温等离子体简化为点热源，薄板焊接时的热源简化为线状热源后，采用叠加原理建立激光焊接高强度镀锌钢热循环的数学模型。对模型进行了解析计算，获得了热影响区的理论热循环曲线。对比研究后认为，热循环数学模型能反应激光深熔焊接的实际热循环过程。焊缝显微组织中存在少量的马氏体的事实表明，激光焊接高强度镀锌钢的热循环特点是加热冷却速度快。     

Nd∶YAG激光焊接殷钢材料的工艺研究

利用Nd:YAG脉冲激光作为焊接热源,对殷钢材料Invar36进行了对焊实验,分析了工艺参数(激光功率、焊接速度、脉冲宽度和离焦量)变化对焊缝的表面形貌、熔宽以及熔透性的影响。对2 mm厚度的殷钢对焊接头的硬度变化进行了检测,同时对比分析了焊缝和基体的金相组织。结果表明,激光功率和脉宽是影响焊缝熔深、熔宽和热影响区大小的主要因素,激光焊接速度的选择范围相对较小,离焦量主要影响焊缝的宽度和熔透性,焊缝的组织成分没有发生明显变化,显微硬度略低于基体,焊缝处的金相组织为奥氏体柱状晶,并且呈现奥氏体晶粒粗化现象。     

Nd:YAG激光焊接殷钢材料的工艺研究

利用Nd:YAG脉冲激光作为焊接热源,对殷钢材料Invar36进行了对焊实验,分析了工艺参数(激光功率、焊接速度、脉冲宽度和离焦量)变化对焊缝的表面形貌、熔宽以及熔透性的影响.对2 mm厚度的殷钢对焊接头的硬度变化进行了检测,同时对比分析了焊缝和基体的金相组织.结果表明,激光功率和脉宽是影响焊缝熔深、熔宽和热影响区大小的主要因素,激光焊接速度的选择范围相对较小,离焦量主要影响焊缝的宽度和熔透性,焊缝的组织成分没有发生明显变化,显微硬度略低于基体,焊缝处的金相组织为奥氏体柱状晶,并且呈现奥氏体晶粒粗化现象.     

热源顺序对HG785D高强钢激光-电弧复合焊耦合机理与接头性能的影响

采用激光-电弧复合焊的方法焊接了HG785D高强钢,研究了不同热源顺序下激光功率和送丝速度对焊接过程的影响。观察了复合焊过程中等离子体的动态变化,并获取了不同热源顺序下等离子体的电子温度和电子密度,揭示了焊接过程热源耦合机理。结果表明,随着激光功率的增大,焊缝熔深先减小后增大;随着送丝速度的增大,焊缝熔深逐渐减小。相较于电弧先导,激光先导等离子体的体积较大且电子温度较高,焊缝熔深较大,同时接头的抗拉强度较大,但塑性较弱,且接头各区域的显微硬度较大。     

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。     

热输入对纳米析出强化钢激光焊接接头组织及纳米力学性能的影响

研究了激光焊接热输入对纳米析出强化钢焊接接头熔深、显微组织及纳米力学性能的影响。利用体视显微镜和扫描电子显微镜对焊接接头的熔深、显微组织进行了分析,通过纳米压入实验对激光焊接接头各区域的纳米硬度和弹性模量进行了研究。实验结果表明:随着焊接热输入增加焊缝熔深逐渐增大,两者之间呈一元线性关系;当焊接热输入低于94 J/mm2时,焊缝为全马氏体组织;当焊接热输入超过125 J/mm2时,焊缝中出现贝氏体组织和铁素体组织;且随着热输入的增加,贝氏体和铁素体含量有所增加。随着焊接热输入的增加,焊缝区的纳米硬度逐渐降低,其原因为热输入增大致使贝氏体和铁素体的形成。焊接热输入对焊缝的弹性模量影响不明显,弹性模量在200 GPa左右。     

激光深熔焊接薄板不同传热模型对比研究

将激光深熔焊接薄板传热过程简化为三个不同数学模型并结合实时检测温度变化及焊缝形状进行对比研究. 激光深熔焊接薄板时,可将激光传热简化为线热源模型;若考虑等离子体的作用激光传热可简化为点热源加线热源模型.实际焊接时,激光能量沿厚度方向逐渐衰减.因此,在前两种模型的基础上,考虑激光能量的衰减,可将激光热源等效为点热源加逐渐衰减的线热源模型,并为此提出了分层求解技术,编制软件可绘制工件上任一点热循环曲线及任一时刻的温度场.计算结果与实际检测的结果表明:点热源加能量逐渐衰减的线热源模型与实际检测结果有较好的近似性.激光焊接具有比普通焊接方法快得多的加热和冷却速度,实际测得:P=2400 W,V=0.8 m/min,在工件背面距焊缝中心0.8 mm处,最高温度Tm为1060℃, t8/5为1.2 s.(OE29)     

5A06铝合金激光-MIG复合焊接焊缝微观组织及硬度分析

采用激光-熔化极惰性气体保护(metal inert-gas,MIG)复合热源对厚度为6.9 mm的5A06铝合金开展焊接试验.分析不同焊接工艺参数下的焊缝宏观形貌,研究了随温度梯度变化焊缝内微观组织的改变趋势,解释了显微硬度的变化原因.研究结果表明:试验所采用的四组参数均可实现焊缝成型良好,焊缝不存在未熔透、咬边等缺...     

钢/铝异种金属光纤激光焊接数值模拟

为了研究钢/铝异种金属激光深熔焊接的温度分布情况,采用有限元ANSYS软件建立了钢/铝异种金属激光对接焊的数学模型,对焊接温度场进行了模拟。通过计算模拟得到了不同时刻的温度场分布云图、试件表面节点的热循环曲线以及焊接速率对温度场变化的影响,并与实际焊接试验结果进行了对比。结果表明,焊接温度场呈非对称分布,钢一侧的温度梯度大于铝合金一侧的温度梯度;随着焊接速率的增大,热源中心的最高温度会逐渐降低,焊接熔池的熔宽也会随之逐渐变小。模拟的焊缝形状与实际焊接实验得到的焊缝截面的熔合线基本一致,熔池熔宽的模拟结果与实验结果误差在5%以内,验证了模拟结果的准确性。     

激光焊接过程温度场的模拟

激光焊接是一个快速而不均匀的热循环过程,准确地认识焊接热过程,对焊接结构力学分析、显微组织分析以及最终的焊接质量控制具有重要意义.在计算机模拟过程中,利用高斯热源模型,采用ANSYS的APDL语言编写子程序,运用离散的思想,利用多步循环来实现对激光焊接过程的模拟,得到相应的温度场分布、当量应力场分布.从模拟结果可看出,激光焊接过程温度场呈椭圆分布,焊缝区的当量应力比焊前有所提高.     

碳钢连续-脉冲激光焊接工艺对比实验研究

采用脉冲激光和光纤激光分别对碳钢进行激光焊接工艺研究。通过优化焊接工艺参量, 均可以得到较好的焊接焊缝, 而且焊缝的显微硬度均大于母材。对两种不同类型激光焊接的焊缝形貌、微观组织、显微硬度进行对比分析, 发现光纤激光焊接的外观更平整, 焊缝质量更好, 焊缝组织的显微硬度提高了43%。     

工艺参数对激光填丝搭接焊成形的影响

介绍了镀锌钢板激光填丝搭接焊接的方法及设备,对1.0mm镀锌钢发现板与0.7mm普板的搭接接头进行光纤激光填丝焊接。研究了不同焊接参数下焊缝的外观形貌、焊缝宏观截面以及显微组织。发现在合适的工艺条件以及参数下能获得美观的焊缝接头。焊缝显微组织主要为铁素体、珠光体以及贝氏体,填丝焊热影响区比单激光自熔焊要大,其主要组织为粗大铁素体。实验结果显示随着激光功率的增大焊缝熔深熔宽均增大,随着光斑远离焦距位置,焊缝熔宽增大,熔深略减小。随着焊接速度的增大,焊缝熔深减小,熔宽也呈减小趋势。     

镍镀层对微波组件用铝合金壳体激光焊接的影响

研究了镍镀层对铝合金壳体激光焊接工艺的影响。采用不同的焊接参数和不同的镀镍类型分析了镍对铝合金的激光焊接影响;然后通过X-ray荧光厚度测试仪、金相显微镜、扫描电子显微镜、切片分析及显微硬度等手段对镀镍铝合金壳体激光焊接的焊缝形貌、焊缝与基体的硬度变化进行了分析。研究结果表明,在合适的焊接参数下,镀镍的铝合金壳体可以实现激光焊接。不同类型的镍镀层对激光焊接影响不同,电镀氨基磺酸镍和磷质量分数小于10%的化学镍对铝合金壳体激光焊接影响较小,均可实现激光焊接。而镍镀层中磷质量分数大于10%易使焊缝产生裂纹、气孔等缺陷,影响铝合金壳体的密封性能。金相分析也显示,镀镍铝壳体的焊缝熔深大于0.5mm,焊缝形貌致密,内部无裂纹等缺陷。显微硬度结果显示,硬度沿着热影响区方向由大逐渐变小,说明镍元素对焊缝的强度起到了增强作用。可靠性验证结果显示,在温湿度和机械应力作用下,电镀镍和化学镍(磷质量分数小于10%)样品的密封性能无恶化。     

激光焊接镀锌钢/冷轧钢异种板材工艺试验研究

为了研究镀锌钢/冷轧钢异种板材间激光焊接性能,采用光纤激光器及其配备的机器人对其进行了焊接试验,并对接头进行了显微组织和力学性能分析。在试验的基础上,分析了激光功率、焊接速度、离焦量等主要工艺参量对焊缝性能的影响。结果表明,在一定范围内,随着激光功率的增大和焊接速度的降低,焊缝宽度和熔深增加;焊缝及热影响区硬度均高于母材,焊接接头的强度与母材冷轧钢板相当;为保证焊接接头强度和性能的有效过渡,克服因其物理性质差异所导致的焊缝与拼接中心间的偏离,激光光斑中心宜向冷轧钢板一侧偏移。     

不锈钢低功率脉冲活性激光焊的试验研究

为了研究活性焊接技术对低功率脉冲激光焊焊缝熔深增加的可行性,提高脉冲激光焊的焊接效率和降低焊接成本,采用低功率脉冲活性激光焊接方法,就TiO2,SiO2,Cr2O3,CaF2和NaF5种活性剂对SUS304不锈钢板焊缝熔深的影响进行了理论分析和试验验证,取得了焊缝熔深、深宽比及熔宽变化的数据。结果表明,活性剂对焊缝熔深均有不同程度的影响,其中TiO2和SiO2分别使熔深增加38.290%,17.175%;在焊缝深宽比方面,Cr2O3,TiO2,SiO2活性剂均使深宽比有不同程度的增加,而氟化物则对深宽比没有明显增加效果;同时,活性剂的存在不仅提高了激光的吸收率,还改变了熔池流动状态,使得焊缝中的显微组织发生变化。这一结果对于进一步探讨活性剂在激光焊接技术中的实际应用是有帮助的。     

14 mm厚EH36高强钢光纤激光-MAG复合焊工艺及接头组织性能

利用光纤激光-MAG复合焊工艺焊接了14 mm厚的EH36高强钢,研究了激光功率、焊接速度和焊接电流对焊缝成形的影响,并分析了优化工艺下焊接接头的组织和性能。结果表明,随着激光功率的增大,焊缝的熔深增大,熔宽基本不变;随着焊接速率的增大,焊缝的熔宽减小;随着焊接电流的增大,焊缝的熔宽基本不变。最佳焊接工艺下得到的焊缝成形良好且无焊接缺陷存在;焊缝及热影响区的组织主要由板条马氏体组成;焊缝金属的硬度大于母材的;拉伸试样断裂位置在母材;焊缝横向侧弯试验后,拉伸面没有出现裂纹;焊缝冲击试样断面为准解理断口形貌。     

不锈钢薄板非熔透激光搭接焊热源模型

基于不锈钢薄板非熔透CO_2激光搭接焊和光纤激光搭接焊获得的实际焊缝形状,采用表面高斯+柱状体复合热源模型,得到热源比例系数分别为0.85和0.70。对其余4个热源描述参数,包括高斯热源半径和深度、柱状热源半径和深度进行正确设置,就可以获得不同焊接功率和焊接速度下,搭接焊缝形状表征参量(表面缝宽、中间熔宽和熔深)的变化规律。模拟结果与试验结果符合很好。     

焊接方向对光纤激光-MIG复合焊接钛合金焊缝成形的影响

新型光纤激光器具有光束质量好、电光转换效率高、维护费用低、抽运寿命长、可光纤传输及体积小等显著优势,并且由于波长短,几乎可以被大多数的金属和合金吸收,因此可适用于各种材料的焊接和切割,受到工业界广泛的关注。采用光纤激光与惰性气体保护(MIG)电弧复合热源进行了TC4钛合金的焊接工艺试验,研究了激光引导电弧(LL)和电弧引导激光(AL)两种焊接方向对钛合金焊缝表面成形、横截面形貌、熔深、熔宽和余高的影响。试验结果表明,与AL方向焊接获得的焊缝相比,LL方向焊接获得焊缝的表面成形较好,焊缝的熔宽较宽,但熔深较小,而改变焊接方向对焊缝的余高影响很小。     

基于体热源的激光透射焊接PA66温度场模拟

目前国内激光透射焊接温度场模拟大多采用面热源,无法考虑炭黑含量的影响。为此,文中使用Ansys的APDL语言构建了基于体热源的三维瞬态有限元模型,采用该模型对PA66的激光透射焊接温度场进行了模拟,并将模拟结果与面热源下的模拟结果、实验结果分别进行对比。结果发现,由体热源模型模拟得到的焊缝热影响区形貌与实际热影响区形貌较为接近,模型预测的热影响区尺寸也与实测值保持着较高的吻合度,表明体热源能较好地表征炭黑含量对焊接结果的影响,并在温度场模拟方面明显优于面热源。     

CO2激光焊接高强度镀锌板的试验研究

为了研究汽车专用高强度镀锌钢板的CO2激光焊接性能,采用侧吹保护气体的方法,进行了大量的焊接试验,并对焊缝进行了显微组织分析和相关的机械性能试验.在试验的基础上,选择了焊接保护气体的种类,分析了热输入工艺参数对材料深熔焊接熔化特性的影响,解决了因锌的蒸发及环境中水分等因素的影响下,在激光焊接时焊缝中易于形成气孔的问题.结果表明,在侧吹保护气体的条件下,激光深熔焊接能有效地避免高强度镀锌钢热影响区的软化和控制焊缝气孔及焊接接头裂纹的产生.