5A90铝锂合金激光填丝焊焊缝金属组织特征分析

采用激光填丝焊进行了5A90铝锂合金薄板的焊接试验,对填丝焊及激光焊接头的表面形貌、横断面、显微组织和硬度进行了研究.并通过透射电镜(TEM)分析了焊缝的析出相.结果表明,激光填丝焊可以改善激光焊焊缝表面的凹陷,有效改善焊缝成形;填丝焊与激光焊焊缝的显微组织差别不大,主要的析出相为δ'相(Li3Al),析出相种类一致,仅尺寸和数量不同;填丝焊与激光焊的接头硬度低于母材,但填丝焊的平均硬度值高于激光焊.     

薄板铝合金激光填丝焊组织性能分析

实现了薄板5A06铝合金的激光填丝焊.并采用扫描电镜和能谱分析仪对比分析了激光填丝焊和非填丝焊接头的显微组织及其成分分布,对比分析了这两种接头显微硬度和拉伸性能.结果表明,薄板5A06铝合金的激光填丝焊焊缝的成分主要取决于焊丝成分,由于激光焊冷却速度快,焊缝的成分和组织均匀性均较激光焊未填丝的低.其激光填丝焊接头的抗拉强度和断后伸长率均高于激光焊的接头,可以达到与母材等强,焊缝硬度低于激光焊焊缝.     

不同激光焊方法对5A06铝合金中厚板组织及性能的影响

采用单激光焊和激光填丝焊研究了6 mm厚5A06铝合金中厚板的焊接性,分析了焊缝的形貌、力学性能和显微组织。结果表明：2种激光焊方法的焊缝形貌存在一定差异,激光填丝焊的焊缝鱼鳞纹更加均匀,单激光焊时的飞溅较多,焊缝熔宽更小且有咬边的现象;焊接接头的抗拉强度和显微硬度均低于母材的抗拉强度和显微硬度,激光填丝焊的抗拉强度能达到母材的80%以上,且其抗拉强度、伸长率和显微硬度均值均优于单激光焊的;焊缝区组织、熔合区和热影响区组织均分别为等轴枝晶、柱状晶和纤维状组织,熔合区与热影响区的界限明显,激光填丝焊焊缝区的等轴枝晶晶粒更细,熔合区的柱状晶数量占比更小。     

激光填丝焊接超薄不锈钢工艺研究

对0.2 mm厚的1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢薄板脉冲激光填丝焊相关的工艺参数对焊缝成形质量的影响进行了研究,分析了焊接接头的组织和力学性能,比较了填丝与非填丝两种情况下获得的焊缝成形质量。结果表明:激光填丝焊相对于非填丝焊有更好的焊缝成形质量;抗拉强度较非填丝焊接接头强度提高了3%,可达到母材抗拉强度的99%;在最佳焊接工艺参数下激光填丝焊接接头的显微组织是由焊缝中心区的等轴晶区和焊缝边缘细小的柱状晶区组成;采用激光填丝焊接超薄不锈钢可为解决非填丝焊焊接接头的凹陷问题提供参考。     

铝锂合金激光填丝焊接接头组织性能研究

利用激光填丝焊接方法对5A90铝锂合金薄板焊接头的组织性能进行了研究。结果表明:激光填丝焊接头的主要组织特征为细晶层和焊缝区大范围等轴晶,与激光焊接头类似,而不同之处表现为激光填丝焊接头的显微组织相对细化,柱状晶区范围相对减小。激光填丝焊缝区硬度HV0.2(925.7MPa)略低于激光焊缝区硬度(956.5MPa),但前者硬度分布更加均匀。激光填丝焊接头的抗拉强度稍低于激光焊接头,分别达母材的79.22%和73.03%,但其断后延伸率却显著高于后者,分别达母材的38.65%和20.38%。综上所述,5A90铝锂合金激光填丝焊接头的组织性能略优于激光焊接头,若使激光填丝焊接头的综合力学性能达到使用要求,不仅需要焊后热处理强化,还需要与母材匹配性更好的焊丝。     

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。     

430铁素体不锈钢钢带光纤激光填丝焊接工艺研究

分别研究了激光自熔焊和激光填丝焊焊接工艺对2 mm厚430铁素体不锈钢钢带焊接的影响,分析了铁素体不锈钢激光焊的组织转变以及力学性能变化规律。结果表明,相对于激光自熔焊接,激光填丝焊焊接430铁素体不锈钢所获得的焊缝晶粒更细小、焊缝成形更均匀、饱满且焊缝无凹陷、咬边等缺陷,接头抗拉强度优于母材,熔合区硬度值分布更加均匀,最高可达320 HV左右,相对母材硬度值有显著提升。430铁素体不锈钢在0.1mm和0.3 mm对接间隙下进行激光填丝焊均获得成形良好且力学性能优良的焊接接头,从而可大大降低对焊接生产装配条件的要求。     

热输入对5A06铝合金激光填丝穿透焊的影响

在1.2mm厚5A06铝合金YAG激光填丝焊工艺试验的基础上,研究了热输入对激光填丝穿透焊焊缝成形的影响,进一步分析了典型接头的组织性能.结果表明,激光填丝穿透焊接头呈现为U形截面,且热输入被限定在一定狭长区域内.随着热输入的降低,激光填丝穿透焊接头组织更加细小,接头显微硬度提高.致使接头强度虽略有降低,但韧性却得以大幅度改善.     

AZ31镁合金CO2激光填丝焊工艺

采用CO2激光焊接试验系统,对AZ31镁合金的激光填丝焊工艺进行了研究.试验中采用AZ31焊丝作为填充金属,对各种焊接工艺参数的影响进行了较系统地研究,并获得了较好的工艺参数选择范围.焊后对典型的焊接接头的性能进行了研究,结果表明,在适当的填丝速率下,填丝焊工艺形成的焊缝成形更加美观,克服了不填丝焊接情况下焊缝的严重下塌问题.微观组织分析表明,焊接接头区域主要由细小的枝状晶组成,晶粒明显细化.焊接接头的显微硬度和抗拉强度都接近母材,说明获得的焊缝具有较好的力学性能.表明了CO2激光填丝焊工艺是实现AZ31镁合金焊接的有效方法.     

铝合金激光-MIG复合填丝焊稳定性分析

通过与铝合金激光-MIG复合焊方法相对比,主要研究了铝合金激光-MIG复合填丝焊的焊缝成形、熔深稳定性、余高稳定性、焊缝气孔率、激光匙孔特征、等离子体特征. 试验结果表明,在合适的工艺参数条件下,铝合金激光-MIG复合填丝焊焊接过程稳定,焊缝成形良好,额外填入的焊丝可以连续稳定地过渡到熔池中,激光匙孔具有明显的形成、长大、湮灭周期性变化特征;相同工艺参数条件下,铝合金激光-MIG复合填丝焊的焊缝熔深稳定性、余高稳定性与激光-MIG复合焊相当,激光匙孔开口面积约增加15.34%,等离子体+电弧总面积约增加1.95%.     

2A14铝合金激光-MIG复合填丝焊特性分析

针对2A14铝合金同时进行了激光-MIG复合焊和激光-MIG复合填丝焊试验,对比分析了激光功率、离焦量、焊接速度、焊接电流、光丝间距、填丝速度等工艺参数对两种焊接方法焊缝成形的影响规律.结果表明,铝合金激光-MIG复合填丝焊方法切实可行,工艺适应性良好,与铝合金激光-MIG复合焊相比,均能在较宽的工艺参数范围内实现良好的焊缝成形;相同试验参数条件下,铝合金激光-MIG复合填丝焊的焊缝成形特征与激光-MIG复合焊基本相同,但其熔敷速度明显大于激光-MIG复合焊,焊缝余高明显增加.     

聚变堆用奥氏体不锈钢不同激光输出模式熔丝特征

针对聚变堆用316LN奥氏体不锈钢材料,分别在连续激光和脉冲激光模式下进行了激光填丝焊接试验。主要研究了不同焊接工艺参数下的焊丝熔入特征及其对焊缝质量的影响,并对连续激光与脉冲激光焊接熔池流动及熔池形貌、接头的显微组织进行了研究。结果表明,连续激光填丝焊和脉冲激光填丝焊在合适的焊接工艺参数下均能获得焊丝液桥过渡,且熔池铺展均匀、焊缝成形良好。与脉冲激光填丝焊相比,连续激光填丝焊在坡口中的熔池长度约是脉冲激光填丝焊的3倍,温度梯度较大,更易产生侧壁未熔合和贯穿焊缝中心的凝固裂纹等缺陷。连续激光填丝焊的焊缝显微组织以柱状晶为主,由焊缝两边向焊缝中心生长,方向性强。脉冲激光填丝焊的焊缝两侧显微组织以柱状晶为主,各个区域都受到了相邻脉冲的重复作用,具有周期性,产生二次结晶,有助于熔池的搅动和晶粒细化,打乱了枝晶生长的方向性;焊缝中心区域为方向各异的柱状晶和等轴晶,枝晶间距减小,能够抑制裂纹的产生。 创新点： 首次提出通过脉冲激光调控结晶形态以抑制厚板焊接中裂纹的焊接工艺,可在不添加任何外部设备的基础上实现对裂纹的有效控制,打破了传统焊接工艺带来的局限性。     

铝硅镀层钢激光填丝焊接接头组织和性能

对铝硅镀层热成形钢进行激光填丝焊接试验,研究填充焊丝对焊接接头显微组织、力学性能及拉伸失效机制的影响. 结果表明,在激光自熔焊条件下,焊缝中平均Al元素含量为1.90%(质量分数),显微组织为马氏体和粗大的δ铁素体,焊接接头抗拉强度和断后伸长率分别为1 340 MPa和1.80%,因δ铁素体与马氏体之间存在显著的硬度差(142 HV),拉伸时裂纹源于δ铁素体和马氏体之间的相界面. 在激光填丝焊条件下,焊缝平均Al元素含量降低至0.96%,由于填充焊丝对铝的稀释作用使得焊缝为全马氏体组织,焊接接头抗拉强度和断后伸长率分别提升至1 510 MPa和4.4%. 因填充焊丝同时对焊缝中的碳也有稀释作用,焊缝中马氏体硬度(491 HV)低于母材中马氏体(523 HV),拉伸时裂纹于马氏体内部萌生并扩展,最终断裂于焊缝.     

填丝TIG焊TA15钛合金与18-8钢接头的微观组织

以铜焊丝为填充材料对TA15钛合金与18-8不锈钢进行填丝钨极氩弧焊（TIG）.利用金相显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、电子探针（EPMA）及显微硬度计对TA15/18-8接头的微观组织、相组成、元素分布及显微硬度进行了分析.结果表明,焊缝组织为铜固溶体枝晶;TA15钛合金侧熔化未混合区为α-Ti与磷化物脆性相Ti₃P,Ti（Cu,Fe）的混合组织;18-8不锈钢侧熔合区为Fe-P共晶组织;磷在18-8不锈钢侧熔合区的聚集促进了共晶组织的形成,未参与共晶反应的铜形成团状聚集区;两侧熔合区显微硬度明显高于热影响区和焊缝,Ti₃P脆性相导致钛合金侧熔化未混合区的显微硬度最高值达720 HV0.5.     

无镀层1500 MPa级热成形钢的激光拼焊性能

以无镀层B1500HS热成形钢激光焊缝为研究对象,采用金相显微镜、显微硬度仪和拉伸试验机对自熔焊和填丝焊两种焊接接头的力学性能、微观组织以及显微硬度进行了对比分析。研究发现:激光自熔焊未能得到性能优良的焊缝,焊后质量风险增加;激光填丝焊由于低碳钢焊丝填入过多而导致焊缝软化。通过工艺优化、严格控制焊丝填入量可得到性能优良的焊缝,并成功试制出拼焊B柱零件。     

40mm高强钢窄间隙激光填丝焊接头组织与性能

采用窄间隙光纤激光填丝多道焊的方法焊接了40 mm厚Q345D船用钢板,利用光学显微镜、扫描电镜和拉伸试验机分析了接头组织与性能。结果表明,选取合适的窄间隙激光填丝焊工艺可以得到成型好、无气孔和未熔合等缺陷的焊接接头,焊缝由13层构成,每层堆高约3 mm,焊缝宽度约为3.5 mm。填丝焊缝组织主要为铁素体和粒状贝氏体,焊缝中心冲击韧性良好。热影响区主要为马氏体组织,填丝焊的最高硬度值均出现在焊接热影响区,随着热输入的增加,热影响区最高硬度增加。拉伸试样均断于母材,焊接接头具有良好的力学性能。     

130mm铝合金扫描激光填丝焊接头微区组织和性能

针对船用130 mm 5A06铝合金厚壁结构件的扫描激光填丝焊接头,对其焊缝（weld metal,WM）、热影响区（heat affected zone,HAZ）及母材（base metal,BM）的显微组织进行研究,并通过维氏硬度和微型剪切试验研究了接头各区力学性能差异.结果表明,5A06铝合金单激光焊缝以等轴晶为主,填丝焊焊缝以柱状晶为主,HAZ和BM晶粒比WM粗,母材及热影响区为轧制的纤维状组织;由于焊接热循环作用,接头热影响区硬度略高于母材,抗剪强度二者差别不大,单激光焊缝硬度和抗剪强度略高于填丝层.总体而言,焊缝区强度低塑性好,母材及热影响区强度高塑性低.     

中厚板6082铝合金激光-MIG复合焊工艺与力学性能研究

采用激光-MIG复合焊工艺对中厚板6082铝合金进行焊接,焊接完成后,对焊缝进行了显微组织观察、硬度测试以及拉伸性能检测。结果表明,当激光功率为4.5 kW,焊接速度为1.2 m/min,离焦量为5 mm,送丝速度为8 m/min时,焊缝表面成形良好;焊缝熔合区显微组织均为等轴枝晶,晶粒较小,热影响区较窄,并且焊缝上部的组织相较于焊缝下部较为细小密集;焊接接头的热影响区硬度较母材和焊缝中心最高;焊缝的平均抗拉强度为251.9 MPa,接近于母材。     

激光填丝焊接铝锂合金T型接头的组织和力学性能

以铝锂合金2A97(底板)/2099(筋板)T型接头为研究对象,采用ER5356铝镁焊丝进行激光填丝焊接,分析了焊接接头的显微组织和力学性能。结果表明:接头的平均抗拉强度为425 MPa,达到2A97-T3母材抗拉强度的93%。T型接头首先在焊趾起裂,然后沿熔合线扩展,最终断在底板,呈穿晶断裂的特征。焊缝区硬度值在70~90 HV之间,比母材硬度低。焊缝区域晶粒形态主要有细等轴晶、柱状晶和等轴晶,其中细等轴晶主要在在熔合区靠近焊缝侧形成;焊缝中心等轴晶区的第二相粒子分别在晶间和晶内出现,并伴随明显的铜偏析现象。     

TC4钛合金激光填丝焊接工艺研究

针对钛合金激光自熔焊对毛坯和装夹精度要求高,焊接后表面存在凹陷、咬边、不饱满等问题,对1 mm厚TC4钛合金进行激光填丝焊试验,研究了焊丝送入条件、离焦量和送丝速度对焊缝成形质量的影响,并优选工艺参数,分析了焊接接头的显微组织、硬度和拉伸强度。结果表明:在工艺参数为离焦量+2 mm、激光功率800 W、焊接速度20mm/s、送丝速度25 mm/s、送丝角度50°、丝光间距0 mm时进行激光填丝焊,焊缝表面未出现凹陷、不饱满等缺陷,且焊缝微观组织致密。焊接接头的平均抗拉强度为1287 MPa,大约是基材的1.32倍,比激光自熔焊提高了20.96%左右。