SUS301L不锈钢激光焊接头疲劳损伤行为研究

研究SUSS301L不锈钢激光焊搭接接头的疲劳性能,并获得相应的S-N曲线及条件疲劳极限,通过宏观断裂形貌和疲劳断口分析,探讨SUSS301L不锈钢激光焊搭接接头的疲劳断裂模式与损伤行为。结果表明:SUSS301L不锈钢激光焊搭接接头失效概率为1.0%和0.1%的疲劳极限最大力分别为2.22、2.08 kN;通过有限元模拟分析得出,板材加载端的焊缝连接处是应力集中强烈部位,疲劳裂纹从该区域萌生并扩展;根据加载疲劳应力的大小,焊接接头在最终的断裂模式出现低应力疲劳断裂与高应力疲劳断裂两种模式,低应力疲劳断裂典型特征为"穿板断裂",而高应力疲劳断裂表现为"穿板+穿缝"特征。     

TC4钛合金窄间隙激光填绞股焊丝焊接特性研究

研究了窄间隙激光填丝焊过程中激光功率、焊接速度、送丝速度、离焦量等对TC4钛合金焊缝成形的影响规律,并进行20 mm厚TC4钛合金板的工艺验证及焊接接头的组织性能分析。结果表明：在圆形摆动的激光束模式下,焊缝熔深主要受激光功率和离焦量的影响,焊接速度和送丝速度对熔深的影响较小;焊缝熔宽、焊接速度和送丝速度的关系紧密,受激光功率和离焦量影响较小;用激光功率为4 kW、焊接速度为0.42 m/min、送丝速度为3.5 m/min、离焦量+15 mm的工艺参数得到的焊缝成形良好,无明显外观缺陷,获得的焊接接头力学性能较优异,热影响区主要由针状α’马氏体+初生α_p相组成;焊缝区由粗大的原始β柱状晶粒和内部网篮状针状α’马氏体组成,焊接接头的平均抗拉强度为940 MPa,拉伸断裂位置为母材区。     

轮式装甲车体非均匀焊接裂纹修复方法

为增强轮式装甲车体强度,用ER100焊丝焊接母材AZF3465修复非均匀焊接裂纹.焊后进行2.5 h×250℃消氢处理.结果表明:焊接热输入、焊接电流对修复裂纹接头的熔深与熔宽影响显著;修复后焊缝区硬度较修复前下降,不同区域硬度均低于规定值250HV,且焊后钢材应力符合材料强度要求,说明接头组织未产生淬硬,应用性能较好.     

50CrV钢激光填丝焊焊缝成形多元非线性回归模型

在焊接50CrV薄板时,焊缝熔深要求控制在2 mm.为获得特定要求的熔深,基于响应面设计方法,采用实验设计软件Design-Expert 8.0对50CrV钢激光填丝焊焊接工艺进行了实验设计。实验过程中,以特定的焊缝熔深(2 mm)、最小化熔宽及余高为响应;以激光功率、焊接速度、送丝速度与离焦量作为控制变量,测量描述焊缝特征的响应数据,并建立其与焊接参数之间相关性的数学模型,通过方差检验确定了所建立的数学模型准确性。模型分析结果表明：激光功率、焊接速度、送丝速度与离焦量4个主因素对焊缝成形有直接的影响;根据优化结果得到最佳焊接条件,激光功率3.17～3.33 kW,焊接速度1.30～1.40 m/min,送丝速度4.0～4.23 m/min,离焦量3.1～4.5 mm,此时可获得满足焊接要求的熔深、熔宽和余高;实验验证了预测结果与实际焊接结果相一致,可用于指导实际生产。     

5052铝合金CO2激光- MIG复合焊接工艺对焊缝成形的影响

以10 mm厚的5052铝合金为研究对象,研究CO2激光-MIG复合焊接工艺参数对其焊缝成形的影响规律。结果表明:焊缝熔深及熔宽随电弧电流的增加先增加后减少而后再增加,随激光功率的增加逐渐增加,随焊接速度的增加迅速下降;热源间距对焊缝熔深影响较大,对焊缝外观形貌影响很小。在He气中加入Ar气对改善焊缝表面成形和咬边等有明显的效果,随着加入的Ar气量增大,效果越明显;加入少量的Ar气有利于提高焊缝熔深,过量反而降低焊缝熔深。激光功率低于1 500 W有轻微咬边,在2 500 W有激光"匙孔"现象出现;当焊接电流为130～145 A、激光功率为3.5～4.5 kW、焊接速度为1～2 m/min、离焦量为-1～0 mm、热源间距为2～3 mm、Ar气流量为5～15 L/min、He气流量为10～20 L/min时,得到较好的焊缝形貌及焊缝熔深。     

焊接工艺参数对A-TIG焊的焊缝成形影响

研究了奥氏体不锈钢A-TIG焊和普通TIG焊在焊接工艺参数不同时对其焊缝成形的影响。试验结果表明;在相同的焊接工艺参数下,与普通TIG焊相比,涂活性化焊剂的A-TIG焊的焊缝熔深有显著增加,而熔宽明显减少;在涂敷的活性化焊剂成分和涂层厚度相同时,与普通TIG焊一样,A-TIG焊的焊缝熔深也是随焊接电流的增加或焊接速度的减少而增大的。     

铝钢异种金属搅拌摩擦焊搭接接头组织与性能研究

通过对5052铝合金和Q235钢板搅拌摩擦搭接焊进行试验研究,获得质量良好的接头,通过剪切试验、断口形貌扫描电子显微镜和能谱分析对搭接接头组织和性能进行测试研究。结果表明:采用搅拌摩擦焊可以获得焊缝成形良好、无孔洞和裂纹等缺陷的搭接接头,强度可达到225 MPa,基本接近铝合金侧母材的强度,焊缝接头获得良好的机械连接和冶金连接。针对铝钢搭接的接头形式构建了组织模型,将接头分为搅拌扩散区、机械结合区和冶金结合区,揭示了铝钢搅拌摩擦搭接焊的连接机理。     

粉煤灰活性剂对LD10钨极氩弧焊接头性能的影响

为提高高强铝合金钨极氩弧焊的效率,以LD10铝合金为实验板件,将粉煤灰作为活性剂涂敷在试件表面,采用TIG方式进行焊接。研究粉煤灰作为活性剂对焊缝形貌、微观组织和接头显微硬度的影响。结果表明:活性剂的涂敷均会使焊缝熔宽增加、熔深加大,添加粉煤灰活性剂焊件的焊缝硬度和过时效软化区的硬度高于常规焊接件。     

粉煤灰活性剂对LD10钨极氩弧焊接头性能的影响

为提高高强铝合金钨极氩弧焊的效率,以LD10铝合金为实验板件,将粉煤灰作为活性剂涂敷在试件表面,采用TIG方式进行焊接。研究粉煤灰作为活性剂对焊缝形貌、微观组织和接头显微硬度的影响。结果表明：活性剂的涂敷均会使焊缝熔宽增加、熔深加大,添加粉煤灰活性剂焊件的焊缝硬度和过时效软化区的硬度高于常规焊接件。     

SiO2,TiO2复合活性剂对LD10钨极氩弧焊接头性能的影响

为提高高强铝合金钨极氩弧焊的效率,以LD10铝合金为研究对象,将SiO2,TiO2混合物作为活性剂涂敷在试件表面,采用TIG方式进行焊接。研究SiO2,TiO2混合物作为活性剂对焊缝深宽比、显微组织和接头显微硬度的影响。结果表明:SiO2,TiO2混合物活性剂的涂敷均会使焊缝熔宽增加、熔深加大;添加活性剂焊件的焊缝晶粒较常规焊缝粗大,其焊缝硬度低于常规焊接件。     

TiO2和SiO2活性剂对LD10钨极氩弧焊接头性能的影响

为提高高强铝合金钨极氩弧焊的效率,以LD10铝合金为研究对象,将TiO2,SiO2作为活性剂涂敷在试件表面,采用TIG方式进行焊接。研究TiO2,SiO2作为活性剂对焊缝深宽比、显微组织和接头显微硬度的影响。结果表明:活性剂的涂敷均会使焊缝熔宽增加、熔深加大;添加SiO2活性剂焊件的焊缝和热影响区硬度低于常规焊接件,添加TiO2活性剂焊件的焊缝硬度低于常规焊接件,但TiO2活性剂焊件焊接热影响区的硬度高于常规焊接件。     

TC4钛合金激光-MIG复合焊接研究

通过激光-MIG复合热源焊接参数优化,获得15 mm厚钛合金对接焊接接头,利用金相分析、拉伸试验和显微硬度对焊接接头的显微组织和力学性能进行研究。结果表明:坡口角度60°,钝边5 mm焊接过程最稳定,打底层焊缝熔深和熔宽随激光功率和焊接电流的增加而增加,随焊接速度的增加而减小;采用摆动焊接进行填充和盖面,焊接过程熔滴过渡稳定,无焊接缺陷,焊缝由单一的α'马氏体组成,热影响区显微组织为初生α相和α'马氏体;接头抗拉强度高于母材,断后伸长率为11.5%,略低于母材,拉伸试样断裂在母材处。焊缝区显微硬度最高,热影响区居中,母材最低。     

粉煤灰及SiO_2复合活性剂对LD10钨极氩弧焊接头性能的影响

为提高高强铝合金钨极氩弧焊的效率,以LD10铝合金为研究对象,将粉煤灰、粉煤灰+SiO2作为活性剂涂敷在试件表面,采用TIG方式进行焊接。研究了粉煤灰、粉煤灰+SiO2作为活性剂对焊缝深宽比、微观组织和接头显微硬度的影响。结果表明:活性剂的涂敷均会使焊缝熔宽增加、熔深加大,添加粉煤灰、粉煤灰+SiO2活性剂焊件的焊缝硬度和焊接热影响区的硬度均高于常规焊接件。     

薄壁钛合金T形接头摆动激光填丝焊组织与性能

在摆动激光填丝焊接中,热输入是影响焊接接头组织与性能的关键因素,因此开展热输入与组织和力学性能的相关性研究,为进一步提高薄壁钛合金接头的力学性能提供数据支撑及相关理论依据。采用摆动激光填丝焊对2 mm厚的TC4钛合金T形接头进行焊接试验,对比分析不同位置的微区组织与力学性能。研究结果表明：焊缝表面成形良好,无未熔合、气孔、夹渣等焊接缺陷;焊缝组织主要由α′马氏体和初生β相组成,并有少量的孪晶和位错产生;热影响区主要由母材中未发生相变的α相和α′马氏体组成;焊接接头硬度值在286～413 HV之间浮动,其中焊缝区硬度值最高,与母材相比硬度值约提升38%,随着焊接热输入增大,相变生成α′马氏体越多,显微硬度增大;焊接接头平均抗拉强度为1 076 MPa,略高于母材,拉伸试件断裂位置为母材,断口呈现出韧性断裂特征;焊接接头平均剪切强度为679 MPa,剪切试件断口起裂位置为焊缝内部,焊缝区断口呈沿晶断裂特征,热影响区断口呈解理和准解理穿晶断裂特征。     

AZ31B镁合金DE-GMAW焊接头组织与力学性能研究

为研究DE-GMAW(双电极气体保护焊)焊接2 mm厚AZ31B镁合金板材时旁路电流对焊缝成型、焊缝显微组织和力学性能的影响,利用光学显微镜和X射线衍射分析技术(XRD)对接头的显微组织、相及相的成分进行分析,同时用维氏硬度试验计和万能试验机对焊接接头的显微硬度和抗拉强度分别进行测量。结果表明:焊缝区主要由α-Mg和β-Mg17Al12两种相组成;旁路电流为160 A时焊缝外观成型良好,没有焊接缺陷,焊缝质量高;随着旁路电流增加,熔宽基本保持不变,熔深逐渐减小,同时焊缝区晶粒尺寸逐渐减小;焊接接头显微硬度逐渐增大,接头抗拉强度呈先增大后减小的变化规律,在旁路电流为160 A时达到最大值。     

激光-电弧复合焊等离子体特性与焊缝熔深相关性研究

利用光谱仪、高速相机对激光-电弧两脉冲复合焊接过程的等离子体辐射光谱及电弧形态进行了采集。基于Boltzmann作图法和Stark展宽法计算了等离子体电子温度和电子密度,研究了不同激光脉冲作用时间和不同频率脉冲电弧对电子温度和电子密度的影响。结合等离子体发射光谱图和高速图像信息,分析了激光-电弧两脉冲复合焊等离子体物理特性。结果表明：随着激光脉冲作用时间的增加,电弧收缩,亮度提高,电子温度降低,电子密度升高,熔深值增大,光谱强度增加,焊缝中氮含量降低;随着电弧脉冲频率的增加,电弧体积变大,亮度提高,电子温度和电子密度均下降,熔深值呈现逐渐降低的趋势,焊缝区上部的电弧焊特征明显增强。     

轴肩压入量对2524铝合金FSSW接头组织性能的影响

对2524铝合金薄板进行搭接搅拌摩擦点焊试验,探究轴肩压入量对FSSW焊接接头组织与性能的影响。结果表明:随压入量增加,飞边增多,上板减薄严重,有效连接宽度逐渐增大,有效厚度逐渐减小;焊核区硬度随压入量增加逐渐增大;在单向拉伸试验中,接头最大剪切载荷随压入量增加,先增大后减小,压入0.6 mm时达到最大值,为4 092 N;接头存在低压入量剪切焊核断裂和高压入量撕裂上表面断裂两种模式;断口存在大量韧窝和细小弥散分布的第二相粒子,接头呈韧性断裂。     

7B52铝合金激光-MIG复合焊接头组织与性能

用激光-MIG复合焊接7B52叠层铝合金板材,对接头显微组织、硬度、拉伸力学性能等进行分析.结果表明:复合焊接头由于激光和电弧热源特性不同,导致接头电弧区与激光区组织、性能存在显著差异;电弧区与激光区焊缝内部组织为等轴晶,激光区平均晶粒尺寸为7.4μm,明显小于电弧区平均晶粒尺寸13.6μm;电弧区平均硬度为85HV,低于激光区平均硬度108HV,复合焊的热影响区宽度小于单一MIG焊接;复合焊接头的平均抗拉强度为356 MPa,断裂机制为韧脆复合型断裂.     

转向架钢板对接焊结构力学及疲劳性能研究

选用15 mm厚Q355NHC钢和G20Mn5N铸钢两种板材,采用CHW-55CNH和JM55-Ⅱ两种焊丝的相同对接焊工艺焊接成对接试板。对焊接接头进行拉伸、弯曲、冲击、硬度试验,以及宏观、微观金相分析、疲劳性能分析,比较两种焊丝焊接的异种钢板焊缝两侧基本性能及疲劳性能的差异。研究发现,JM55-Ⅱ焊丝焊接的焊缝接头强度高于铸钢母材强度,异种钢板的化学成分、焊接和焊后热处理工艺对异种钢板焊缝两侧基本性能没有产生明显影响,焊缝的疲劳性能优于铸钢侧母材性能,验证了JM55-Ⅱ焊丝代替CHW-55CNH焊丝用于城市客车生产的可行性。     

6A01铝合金激光-MIG复合焊和MIG焊接头性能研究

分别采用激光-MIG复合焊和MIG焊对3 mm厚的6A01-T5铝合金型材进行焊接,使用体式显微镜、金相显微镜、维氏硬度计、电子万能试验机等研究两种焊接接头的宏观金相、显微组织、硬度分布、拉伸性能和弯曲性能,并用高频疲劳试验机对比分析两种焊接接头平滑件的疲劳性能。结果表明:激光-MIG复合焊和MIG焊接头成形良好;激光-MIG复合焊抗拉强度高于MIG焊,激光-MIG复合焊接头中的焊缝区硬度最低,MIG焊的在离熔合线5 mm的母材"过时效"软化区;激光-MIG复合焊疲劳强度高于MIG焊,焊缝第二相尺寸较小且弥散;激光-MIG复合焊接头综合性能优于MIG焊。