PECT激光钎焊技术的研究

针对复合结构压电陶瓷变压器（ＰＥＣＴ）叠片式发电元件的侧电极引出问题,对钎焊工艺进行了研究分析,并建立了激光钎焊系统。实践证明,激光钎焊技术应用于ＰＥＣＴ侧电极引出,连接可靠,全连通率高,热影响小;所建立的钎焊系统应用于生产,运行精确可靠,符合激光钎焊要求。     

基于含In银基钎料连接Si_3N_4陶瓷/不锈钢的性能及组织分析

采用Ag-Cu-In-Ti钎料连接Si_3N_4陶瓷和3D打印316L不锈钢,研究了Si_3N_4陶瓷/Ag-Cu-In-Ti/Cu/Ag-Cu-In-Ti/316L不锈钢接头界面组织结构。随着钎焊温度的升高,钎焊中间层Cu箔不断被消耗,陶瓷侧和316L不锈钢侧的反应层厚度增加,钎料扩散加剧,钎焊接头的室温4点抗弯强度先增加后降低;随着钎焊中间层Cu箔厚度从0增加到200μm,钎焊接头连接更为紧密,接头处的裂纹消失,钎焊接头4点抗弯强度显著提升。随着钎焊保温时间的增加,钎焊接头4点抗弯强度先提高后降低,最优的钎焊工艺参数为加热温度800℃,保温时间10 min,中间层Cu箔的厚度为200μm。     

钛合金和陶瓷真空钎焊接头的组织与力学性能研究

将钛合金、Ti基非晶活性钎料和陶瓷按三明治结构进行装配,并将装配好的试样放入真空钎焊炉中进行钎焊,对钎焊接头的微观组织和力学性能进行测试分析。结果表明:钎焊接头包括五个区域,从TC4侧到陶瓷侧依次为:TC4钛合金区、钛合金侧反应区、中间的镶嵌结构区、陶瓷侧反应层区、Si C陶瓷区;钎焊接头剪切强度和反应层的厚度密切相关,反应层过厚或过薄均会降低接头强度。因此,合理控制反应层厚度是能否得到高强度钎焊接头的关键所在。     

真空钎焊工艺对Al_2O_3陶瓷/304不锈钢接头成形的影响

采用Ag-Cu-Ti钎料对Al_2O_3陶瓷与304不锈钢进行了不同工艺参数下的真空钎焊连接试验。通过SEM、EDS、XRD方法分析了钎焊接头的显微组织和界面反应产物,研究了钎焊温度和保温时间对钎焊接头组织和裂纹的影响。结果表明,Al_2O_3/304接头钎缝分为3个反应区,分别是靠近陶瓷的反应层,由Ti O反应层和Ti3Al反应层组成;钎缝区,由Ag(Cu)固溶体、Cu(Ag)固溶体和Ti Fe_2组成;靠近不锈钢的Ti Fe_2+Ti O反应层。随着钎焊温度升高,保温时间的延长,接头钎缝中Ti Fe_2数量增加,尺寸增大,这降低了通过塑性变形缓解接头残余应力的能力,同时陶瓷侧界面反应层增厚。这些使得接头陶瓷的裂纹现象越严重。     

B4C-TiB2-SiC-TiC复合陶瓷钎焊接头微观组织及力学性能

采用Ag-Cu-Ti钎料及Ag-Cu-Ti+B4C复合钎料对高性能B4C-TiB2-SiC-TiC(BTST)复合陶瓷进行了钎焊连接,分析了Ag-Cu-Ti钎料在复合陶瓷表面的润湿行为,研究了钎焊温度、保温时间以及B4C含量对接头界面组织及力学性能的影响。结果表明：钎料对BTST复合陶瓷具有良好的润湿性,界面反应主要发生在Ti与复合陶瓷之间,反应产物主要为TiC和TiB。钎焊温度和保温时间显著影响钎焊接头的界面组织和力学性能。随着钎焊温度的提高或保温时间的延长,BTST复合陶瓷侧界面反应层逐渐增厚,钎缝组织趋向于形成Ag-Cu共晶组织,钎焊接头弯曲强度先升高后降低。随着钎料中B4C含量的增加,接头中陶瓷侧反应层厚度急剧降低,钎缝区域组织得到细化,接头强度先升高后降低。当添加B4C颗粒含量为1wt.%,钎焊温度890℃,保温时间15 min时,钎焊接头弯曲强度最高为314.2 MPa。     

铝/钛异种金属激光/激光-CMT复合熔钎焊工艺及其组织与力学性能

选用5A06铝合金和Ti6Al4V钛合金为母材,ER4047焊丝和粉状Nocolok钎剂为填充材料,采用激光熔钎焊和激光-CMT复合熔钎焊两种焊接方法,并对两种焊接接头的微观组织和力学性能进行对比分析.结果表明,激光熔钎焊与激光-CMT复合熔钎焊在合适的焊接工艺下均容易获得连续、稳定的焊接接头.铝/钛激光熔钎焊和激光-CMT复合熔钎焊焊缝中部组织均为α-Al固溶体和Al-Si共晶组织.激光熔钎焊和激光-CMT复合熔钎焊均在钛合金上表面处界面反应层最厚,其厚度分别小于10和6μm.激光熔钎焊焊缝偏钛侧界面主要为锯齿状,激光-CMT复合熔钎焊焊缝偏钛侧界面主要为层片状.激光熔钎焊和激光-CMT复合熔钎焊焊接接头均断裂在焊缝区,焊接接头平均抗拉强度分别为252和209 MPa,激光熔钎焊比激光-CMT复合熔钎焊接头抗拉强度高20%,而激光-CMT复合熔钎焊比激光熔钎焊焊接效率提升约1.5倍.     

Ti-Zr-Ni-Cu非晶钎料钎焊Si3N4陶瓷的连接强度

采用Ti40Zr25Ni15Cu20非晶钎料钎焊Si3N4陶瓷,研究钎焊工艺参数对界面反应层和接头连接强度的影响。结果表明:随着钎焊时间的增加和钎焊温度的提高,接头弯曲强度都表现出先上升后下降的趋势;钎焊工艺参数对连接强度的影响主要是由于影响反应层厚度所致;在相同钎焊工艺条件下,采用Ti40Zr25Ni15Cu20非晶态钎料和晶态钎料相比,其接头连接强度提高了84%。     

铜基钎料钎焊SiC/Nb的接头组织及强度

为了连接SiC陶瓷与铌合金．用铜基钎料对SiC陶瓷与金属铌进行了钎焊,并对接头的微观组织、形成机理和高温强度进行了研究。结果表明,使用铜基钎料可以实现SiC陶瓷和铌合金的连接且在试验温度范围内。接头强度随钎焊温度升高呈上升趋势。通过扫描电子显微镜现察,钎料与SiC陶瓷钎焊接头明显分层,存在一层较厚的过渡层,性质介于金属与陶瓷之间。获得这种层状结构对缓和焊接残余应力十分有利,500℃下,三点弯曲强度试验测试达290MPa。     

Ti40Zr25Ni15Cu20非晶钎料钎焊Si3N4陶瓷的界面结构及强度

采用Ti40Zr25Ni15Cu20非晶钎料进行了Si3N4陶瓷真空钎焊连接,利用SEM、EDX等微观分析手段,研究了钎焊界面的微观结构,得出界面反应层有两部分组成,接头界面微观结构为Si3N4/TiN/Ti-Si,Zr-Si化合物/钎缝中心;在相同钎焊工艺条件下,研究对比了晶态和非晶态钎料钎焊接头的强度,发现非晶态钎料钎焊的接头强度大大超过用晶态钎料钎焊的接头.     

铝合金/钢异种金属熔-钎焊技术研究进展

文中分析了铝及铝合金与钢异种金属焊接时存在的问题,认为铝合金/钢熔-钎焊接是最适合铝合金/钢复合结构制造的焊接技术.介绍了熔-钎焊接的概念及特点,综述了国内外激光熔-钎焊、TIG熔-钎焊、MIG熔-钎焊、CMT熔-钎焊以及激光+MIG电弧复合熔-钎焊等焊接工艺方法在铝合金与钢异种金属连接中的研究现状,并对比了各种工艺方...     

电站锅炉用HR3C新型奥氏体耐热钢的激光焊接

超(超)临界电站锅炉用新型铁素体、奥氏体耐热钢对传统焊接技术提出了挑战.激光焊接技术作为一种可靠高效的先进焊接方法,为此类钢的焊接提供了经济可行的解决办法.采用窄间隙激光填丝焊接技术,研究了10 mm厚HR3C新型奥氏体耐热钢管的激光焊接性,并对接头显微组织及高温持久强度进行了分析.试验采用3 500 W Slab CO2激光器,填充焊丝为T-HR3C.结果表明,通过优化激光焊接工艺参数,可以获得X射线探伤和渗透检验合格的焊接接头;焊缝具有明显的沿中心对称形态,以细小的柱状晶为主,混夹着少量细小的等轴晶;热影响区晶粒没有明显长大,焊缝与母材的显微硬度相当,没有明显的软化区;焊态下的激光焊接接头高温持久强度较固溶处理的热丝TIG焊接头有明显提高.     

Nd:YAG激光焊接800 MPa TRIP钢的接头组织与性能

采用Nd:YAG激光对强度为800MPa,厚度为1.2mm的TRIP钢板进行焊接.研究焊接速度对焊缝外观和截面成形的影响及接头的组织特点、硬度、强度和成形能力.激光功率相同,焊接速度较低时焊缝易产生气孔,速度较高时易发生飞溅;焊接速度对焊缝熔深及熔宽也有影响.焊缝组织主要由马氏体构成,从焊缝、热影响区到母材,组织中马氏体含量下降,接头的最高硬度出现在焊缝或热影响区.在平行于焊缝方向,焊接接头的抗拉强度高于母材,垂直于焊缝方向,接头的抗拉强度与母材相当.由于焊缝中出现马氏体,接头的塑性和韧性降低,板材的冲压成形能力下降.     

GH3128合金激光焊接头组织与性能

采用激光焊方法对3 mm厚GH3128合金进行对接焊,研究焊接工艺参数对焊缝成形的影响,同时与非熔化极惰性气体保护焊(tungsten inert gas welding,TIG焊)进行显微组织及力学性能的对比分析. 结果表明,在激光功率4 kW、焊接速度1.5 m/min和离焦量 + 3 mm的焊接工艺参数下可以获得成形良好的焊缝. 激光焊与TIG焊焊缝区组织均由奥氏体γ' + 脆性碳化物组成. 与TIG焊相比,激光焊焊缝区的组织晶粒细小,且分布于枝晶间和晶界处的碳化物尺寸较小,激光焊接头室温抗拉强度低12%,高温抗拉强度相近,室温轴向低周疲劳应力循环次数高4.5倍. 与TIG焊相比,激光焊接头室温抗拉强度低和低周疲劳性能高,主要是受焊接过程元素烧损和碳化物尺寸的影响.     

Relationships governing slip in the structure of the weld metal of welded joints in heat-resisting pearlitic steels

Summary

Previous papers have shown the high‐current AC‐MIG welding process to be superior to the conventional DC‐MIG process in terms of welding efficiency and welded joint performance. The authors have used the AC‐MIG process to weld heavy‐gauge steel plates at a tensile strength level of 980 MPa. Weld metal with a very low hydrogen content is obtained by the newly developed process, resulting in a reduced preheating temperature during welding of high‐strength steels. The AC‐MIG process also produces an arc climbing effect with electrode negative polarity ‐ a desirable effect in narrow‐gap welding. AC‐MIG weld metal further contains low oxygen, conferring high toughness. As a result, a narrow‐gap AC‐MIG welding process has been developed to ensure high efficiency in processing and metallurgically high‐quality welds in welding of 980 MPa high‐strength steels for penstocks (pressure shafts) in hydroelectric power stations. Welding wires with chemical compositions satisfying suitable strength and toughness criteria have been trial‐manufactured. Suitable welding parameters have also been determined for narrow‐gap welding of penstocks.     

不锈钢SUS 301L激光填丝搭接焊工艺

以接头形式0.6+2mm的不锈钢SUS 301L为对象,研究激光填丝焊激光功率、焊接速度、送丝速度3个主要工艺参数对焊缝成形、接头截面形貌及连接强度的影响规律。结果表明,随着激光功率的增加,焊缝熔深和熔宽增大,余高减小;随着焊接速度的增加,焊缝熔深、熔宽、余高均减小;随着送丝速度的增加,焊缝熔深和熔宽减小,余高增大。接头的最大拉力为14.43 k N,断裂在上层薄板母材中,焊缝强度大于母材。     

Thermal cycle and its influence on the microstructure of laser welded butt joint of 8 mm thick Ti-6Al-4V alloy

Ti-6Al-4V alloy is extensively used in the manufacture of components in aviation. In the current study, the laser welding process is adopted to joint the Ti-6Al-4V alloy plate which has the thick of 8 mm. A three-dimensional finite element model is established to simulate the temperature distribution of laser welding process. The thermal cycle curves are produced on the strength of the simulation results. Meanwhile, the microstructure characteristics of the welded joint are investigated combined with simulation results. The results show that weld zone, heat affected zone and based metal experience similar thermal cycles process and the cooling rate has an important influence on the formation of microstructure. Moreover, the simulation results are well matched with experiment results.     

热塑性塑料PP半导体激光焊接工艺

随着产品轻量化的发展要求,塑料激光焊接以其优良的焊接质量、易于控制、可焊接微小零件等诸多优点成为人们研究的热点.利用波长为808 nm的半导体激光器,采用吸收剂Clearweld对聚丙烯(PP)进行了激光透射焊接,讨论了激光功率、焊接速度、夹紧力和吸收剂等工艺因素对其焊接质量的影响.结果表明,在有夹紧力夹持、且激光光斑大小一定的情况下,焊接热输入存在一个最佳范围以获得良好的焊缝成形和接头强度.     

API X52管线钢与Corus RQT 701超高强钢的焊接工艺

针对超高强钢在机械行业的广泛使用,焊接接头易出现淬硬脆化、裂纹等缺陷的情况,采用焊条电弧焊(SMAW)和药芯气体保护焊(FCAW-GS)组合的焊接方法,对API X52管线钢与Corus RQT 701超高强钢的焊接进行了工艺试验,并进行常规力学性能试验。结果表明,通过合理匹配焊接工艺参数,严格控制低热输入量及层间温度,实现了小熔合比的异种钢焊接,且焊接接头具有良好的力学性能,达到了标准和规格书的要求;异种高强钢焊接,采用SMAW打底焊接和FCAWGS填充并盖面的方法,焊接效率较单纯采用焊条电弧焊工艺提高2倍以上。     

Numerical simulation of temperature field in multilayer heterogeneity lamination laser soldering

A temperature field numerical simulation is carried out using the finite dement method for laser soldering on PECT (piezoelectric ceramics transformer). A three-dimensional model of laser soldering temperature field of multilayer materials is established. Then, the model was simplified in order to perform an efficient finite dement analysis. Moreover, the temperature distribution characteristic in the laser soldering is investigated and verified by experiments. In all cases, the numerical results are in good agreement with the experimental measurements.     

Ni/Al纳米金属箔自蔓延焊接钛/铜异种材料

以Ni/Al纳米多层自蔓延金属箔代替传统加热设备作为热源对钛和铜进行了钎焊,评价了焊接组件的平面度、焊接结合率、钎缝抗剪强度以及Ni/Al多层自蔓延金属箔与焊料的结合情况.结果表明,采用Ni/Al多层自蔓延金属箔作为热源,焊接组件在焊接前后温度变化较小,焊后平面度可控制在0.1 mm以内,焊接结合率达到98.3%,钎缝强度达到40.791 MPa.采用带EDX功能的扫描电镜对钎缝微观组织进行了分析,焊料与Ni/Al金属箔之间结合紧密,Ni/Al金属箔在应力作用下发生碎裂,降低了钎缝中残留的焊接应力,金属箔两侧焊料在压力作用下流过裂纹融为一体.