激光焊接工艺参数对5A90红外温度场特征的影响

文中基于红外热像测量技术,对不同焊接速度、激光功率时,光纤激光焊接5A90铝锂合金过程的温度场进行了测量和分析. 小孔部位存在一个高温区域,中心温度值在1 400～1 800 ℃之间周期性波动,其面积随焊接速度的增加而减小;小孔前端温度上升梯度可达到3 000 ℃/mm,后端温度下降梯度可达到-2 400 ℃/mm,且随焊接速度的降低有减小趋势,熔化区域长度随焊接速度的增加而快速减小. 针对不同的焊接工艺参数,温度场的稳定性差异较大,基本规律为随焊接速度的增加趋同性增加. 小孔中心的温度明显随激光功率的增加而增加,当激光功率增加到4 kW时,很多温度点值超过1 800 ℃.     

激光透射焊接聚碳酸酯工艺参数对接触热导率的影响

实现聚碳酸酯(PC)材料高品质焊接是拓展其工程应用的重要方向. 焊接件残余应力聚集的位置易产生变形、裂纹等缺陷,使用过程中进而会形成应力腐蚀,导致强度降低,缩短焊接件的使用寿命. 为了实现PC材料的高质量焊接,提出了以表面涂有碳黑的铜膜为激光吸收材料的透射焊接新方法,并探究了不同激光工艺参数(激光功率和焊接速度)对焊接性能、铜膜变形量及残余应力的影响规律. 结果表明,随着激光功率和焊接速度的增大,焊缝抗剪强度和铜膜变形量均先增大后减小;焊缝宽度与激光功率成正比,与焊接速度成反比;残余应力与激光功率成正比,与焊接速度成反比;且发现铜膜变形在一定程度上有利于提高焊接性能和减小残余应力.     

激光工艺参数对PC/Cu/PC焊接性能及残余应力影响

实现聚碳酸酯(PC)材料高品质焊接是拓展其工程应用的重要方向. 焊接件残余应力聚集的位置易产生变形、裂纹等缺陷,使用过程中进而会形成应力腐蚀,导致强度降低,缩短焊接件的使用寿命. 为了实现PC材料的高质量焊接,提出了以表面涂有碳黑的铜膜为激光吸收材料的透射焊接新方法,并探究了不同激光工艺参数(激光功率和焊接速度)对焊接性能、铜膜变形量及残余应力的影响规律. 结果表明,随着激光功率和焊接速度的增大,焊缝抗剪强度和铜膜变形量均先增大后减小;焊缝宽度与激光功率成正比,与焊接速度成反比;残余应力与激光功率成正比,与焊接速度成反比;且发现铜膜变形在一定程度上有利于提高焊接性能和减小残余应力.     

薄不锈钢板激光焊接变形分析及控制

为了预测薄不锈钢板激光焊接变形量,并根据预测值采取措施来减小焊接变形,先要分析焊接过程中刚性约束作用、刚性约束和反变形同时作用两种条件下的残余塑性应变,用残余塑变理论计算焊接变形,再把计算值作为预变形量来设计专用夹具。在焊接前对工件施加对应量的反变形,进行激光焊接实验,再用三坐标测量仪测量焊接件。实验结果表明:通过使用夹具对整个工件进行刚性约束和反变形约束,变形量明显减小,跟用残余塑变理论计算出的值基本吻合,工件满足焊接要求。通过对实例的分析,表明对于简单构件的激光焊接,残余塑变理论可以用来预测变形,反变形法是控制焊接变形的有效方法。     

刚性约束时间对焊接残余角变形的影响

通过对低碳钢对接接头残余角变形量进行数据采集,得到了残余焊接角变形量与不同刚性约束时间的关系曲线,并进行了分析。认为:在焊接过程中,刚性约束对减小残余角变形量效果明显;随着刚性约束时间的增加,焊接残余角变形量明显减小;当焊接电弧熄灭后,继续增加刚性约束时间对减小残余角变形量没有明显效果。     

基于超声跨态处理的焊接热循环试验

设计了基于超声跨态处理条件下的激光焊接热循环测试试验,分析超声振动对焊接过程的热影响表明,功率超声对焊接过程的热影响主要集中在声学效应、传热学效应及机械搅拌作用三个方面;研究了不同超声振动功率对焊接最高温度、加热速度、高温停留时间以及冷却时间等特征参数的影响规律,并结合功率超声对焊接过程的热影响分析对其本质原因进行了深入研究.结果表明,随超声功率的增加,焊接最高温度和高温停留时间均呈先降低后升高最后再降低的趋势,并且焊接最高温度在超声振动功率为1200 W左右达到最大值;升温时间呈持续增加的趋势,但不同超声功率所对应的增加速率各不相同,而冷却时间则保持减小趋势.     

天然气管道在役焊接径向变形数值模拟

采用焊接模拟软件SYSWELD研究了压力及修复时间对天然气管道在役焊接径向变形的影响,并进行了试验验证.结果表明,在0~4 MPa压力范围内,径向变形量随压力的增大而增大,在4~6 MPa压力范围内,径向变形随着压力的增大而减小,并在6 MPa压力时近似等于常压焊接的变形量;随着焊接修复时间的增加,径向变形量逐渐增大,具有时间效应;预测焊接烧穿时,瞬时径向最大变形法优于内部点径向变形法.     

基于SYSWELD的地铁底架枕梁焊接变形的数值模拟

针对地铁枕梁采用的激光复合焊建立了相应的复合热源模型,并利用有限元软件SYSWELD进行求解。对枕梁在3种不同焊接顺序的方案下进行数值模拟,得到不同方案下各方向的变形量。结果表明,在不同焊接方案下,焊接变形分布情况基本一致,但产生的最大变形量有所不同;可以通过设计合适的焊接顺序来减小焊接过程中产生的变形。     

激光-TIG复合热源焊接参数对镁/钢异种材料焊接接头的影响

采用激光-TIG复合热源的焊接方法对镁和钢异种材料进行焊接,探讨了焊接工艺参数包括激光功率、激光离焦量、焊接速度以及TIG焊接电流对焊缝抗拉强度的影响.结果表明,在焊接过程中,随着激光功率的增大、焊接速度的减小,焊缝抗拉强度随之增大;随着激光离焦量的增加,焊缝抗拉强度呈现先增大后减小的特点;而TIG电流的变化对焊缝抗拉强度影响不大.试验证明,在合适的工艺参数下,能够得到成形良好、力学性能优良的镁/钢异种材料的焊接接头,并且在焊接过程中,激光对镁和钢的连接起主要作用.     

Q345B钢板焊接热循环及实时角变形测试

对Q345B钢板进行多层多道焊接,使用K型接触式热电偶测温模块和激光位移传感系统测量焊接过程中的热循环和角变形。结果表明,多层多道焊的热循环峰值温度随焊道的逐渐靠近而升高;距离焊缝越近,峰值温度越高,对应的升温速度也越快;焊接角变形主要产生于焊接阶段,表现为逐渐增加,而在层间冷却阶段很小,最终焊接角变形约为4.78°。     

铝合金先进焊接工艺

介绍了铝合金焊接的几种先进工艺：搅拌摩擦焊、激光焊、激光-电弧复合焊、电子束焊。针对于焊接性不好和曾认为不可焊接的合金提出了有效的解决方法，几种工艺均具有优越性，并可对厚板铝合金进行焊接。     

铝合金厚板激光扫描填丝焊接气孔抑制

为减少大厚板5A06铝合金激光焊接缺陷,提高焊接过程稳定性,采用激光光束以一定方式运动的扫描焊接的新焊接方法,研究了激光束不同的运动轨迹、幅度、频率对铝合金激光深熔焊接焊缝气孔率的影响,并在焊接坡口设计优化基础上应用窄间隙扫描激光填丝焊接技术进行130 mm厚5A06铝合金焊接试验. 结果表明,采用圆形扫描方式,当激光光束的扫描幅度大于1 mm,扫描频率选择最高频率附近时,能够大幅降低焊缝气孔率;采用窄间隙激光扫描填丝的焊接方法,获得了焊缝平均气孔率1%,无侧壁未熔合、层间未熔合、裂纹等焊接缺陷的130 mm厚5A06铝合金优质焊接接头.     

铝合金厚板搅拌摩擦焊焊缝金属流动行为研究进展

为减少大厚板5A06铝合金激光焊接缺陷,提高焊接过程稳定性,采用激光光束以一定方式运动的扫描焊接的新焊接方法,研究了激光束不同的运动轨迹、幅度、频率对铝合金激光深熔焊接焊缝气孔率的影响,并在焊接坡口设计优化基础上应用窄间隙扫描激光填丝焊接技术进行130 mm厚5A06铝合金焊接试验. 结果表明,采用圆形扫描方式,当激光光束的扫描幅度大于1 mm,扫描频率选择最高频率附近时,能够大幅降低焊缝气孔率;采用窄间隙激光扫描填丝的焊接方法,获得了焊缝平均气孔率1%,无侧壁未熔合、层间未熔合、裂纹等焊接缺陷的130 mm厚5A06铝合金优质焊接接头.     

Effect of welding processes on joint characteristics of Ti–6Al–4V alloy

Abstract

Although Ti–6Al–4V alloys show reasonable weldability characteristics, the joint properties are greatly influenced by the welding processes. Microstructures and tensile and impact properties of welded Ti–6Al–4V alloy were evaluated for high vacuum electron beam welding, CO₂ laser beam welding and gas tungsten arc welding. The resultant tensile and impact properties of the welded joints are correlated with the weld metal microstructure and hardness. The results indicate that the electron beam welding is more suitable for Ti–6Al–4V sheet welding and the welding seam without defects can be obtained. The full penetration butt welds are obtained by gas tungsten arc welding process, but they have many drawbacks such as wide weld seam, big deformation and coarse grains. Laser beam welding has many advantages such as the narrowest weld seam, the least deformation and the finest grains, but it should be studied again for the reasons of unstable welding technologies and strict condition.     

采用填充焊丝的外加电流铝合金CO2激光焊接

在铝合金CO2激光焊接时,通过填充焊丝向焊接熔池注入外加电流,直流电源的一极与填充焊丝相连,另一极在熔池后方与工件相连,由此构成电流回路.研究结果表明,随着外加电流的增加,焊缝熔深和面积增大,且焊缝表面成形更加均匀,鱼磷纹更加细密,即外加电流提高了焊接效率,改善了焊接过程的稳定性.进一步研究表明,外加电流的电阻热对焊接结果的影响极小.外加电流对铝合金CO2激光焊接的影响归因于电流的磁流体效应.     

铝合金薄板MIG焊焊接变形仿真预测的工程应用

铝合金薄板因其材料和结构的特殊性,其焊接变形很难控制,由此造成的焊接质量问题一直是轨道交通行业的焦点问题,文中以MIG焊制造铝合金车体薄板为研究对象,应用数值模拟技术开展焊接变形的仿真预测,基于成熟的移动热源法,以分段温度函数法的高效计算方法,模拟了2.2 mm厚度车体端墙顶板的焊接过程,得到了焊接仿真熔池和焊后变形数值,与实测变形值误差在20%以内.结果表明,仿真熔池形貌与焊接熔池形貌基本吻合,反变形及仿真结构与现场焊接趋势吻合,控制压臂力度、压头位置、焊接顺序、反变形量等参数优化了端墙顶板的焊接工艺.     

铝合金激光焊接过程有限元模拟与分析

激光焊接铝合金过程非常复杂,针对铝合金激光焊接过程的实际情况建立了有限元模型,试图通过有限元模拟的方法揭示激光焊接过程的特点.建模过程中激光热源模型考虑了表面热源和体热源,分别反映等离子体的影响和激光束的作用.利用有限元模型分析了激光焊接过程中小孔的形成和长大过程,同时将模拟结果与试验结果进行比较,模拟出的焊缝宏观截面形状与试验结果表现出较好的一致性,证明所建立的有限元模型是合理的.有限元模型可以用来预测实际焊接过程中不同焊接工艺参数下焊缝的成形情况,可以为激光焊接工艺参数的选择提供理论指导和参考,更好地发挥铝合金激光焊接的优势.     

YAG激光与脉冲MIG复合焊接

研究了YAG(掺钕钇铝石榴石 ,Nd 3:Y3Al5O1 2 )激光与脉冲MIG电弧复合焊接铝合金的新工艺 ,设计制造了复合焊接机头 ,探讨了各种规范参数对焊缝成形的影响规律及激光与电弧的复合作用。结果表明 ,在比较宽的参数范围内YAG激光 -脉冲MIG复合焊接铝合金焊缝成形美观 ,无气孔等缺陷 ,熔深与激光单独焊比增加 4倍 ,与脉冲MIG焊接比增加 1倍以上 ,焊速显著提高 ,是一种理想的焊接工艺。     

Effect of welding sequence on residual stress and deformation of 6061-T6 aluminium alloy automobile component

Four different welding sequences of double-pulse MIG welding were conducted for 6061-T6 aluminum alloy automobile bumpers by using nonlinear elastoplasticity finite element method based on ABAQUS software. The post-welding residual stress and deformation were definitely different among the four welding sequences. The results showed that the highest temperature in Solution A was approximately 200 °C higher than the melting point of base metal. High residual stress was resulted from this large temperature gradient and mainly concentrated on the welding vicinity between beam and crash box. The welding deformation primarily occurred in both of the contraction of two-ends of the beam and the self-contraction of crash box. Compared with other welding sequences, the residual stress in Solution A was the smallest, whereas the welding deformation was the largest. However, the optimal sequence was Solution B because of the effective reduction of residual stress and good assembly requirements.     

铝合金激光-电弧复合焊接工艺研究

对LF6铝合金的激光-电弧复合焊接工艺进行了初步研究。通过工艺试验,分析研究了焊接速度、激光焦点位置、钨极与激光束之间的距离、焊接电流对焊缝质量(熔深、熔宽)的影响规律。