镁/钢填镍夹层激光-电弧复合对接熔化焊特性

利用激光-电弧(TIG)复合热源的能量密度梯度分布特征,通过添加镍箔夹层,开展了AZ31B镁合金与Q235钢对接熔化焊研究.采用电子万能拉伸试验机、扫描电镜、X射线衍射仪等手段分析了焊接接头的组织特征以及力学性能.结果表明,采用该方法能够实现镁/钢异质金属对接焊接成形,界面结合良好,接头钢侧形成了由Fe,Ni,Al元素构成的明显过渡区,焊缝主要由α-Mg和大量弥散分布的白色AlNi相颗粒组成.焊接接头断裂在钢侧界面附近,断口形貌呈现准解理断裂特征,接头平均抗拉强度为232 MPa,可达镁合金母材的90%.     

AZ31B/Q235激光诱导电弧填丝焊连接界面分析

利用激光诱导TIG电弧复合热源,通过添加AZ61镁合金焊丝,开展了1.6 mm厚AZ31B镁合金和1.0 mm厚Q235低碳钢板材对接焊研究.分别采用扫描电镜、电子探针、万能拉伸试验机、金相显微镜等仪器进行分析测试.结果表明,采用激光诱导电弧双面填丝焊接工艺,能够获得成形美观、连续的焊缝,焊接接头平均抗拉载荷为3.13 kN.连接界面包括两部分:镁与钢的对接界面为熔化焊接,主要以界面元素扩散为主;远离对接面的接头上下界面为镁合金在钢基体的润湿铺展连接.焊接接头断裂路径表明,连接界面发生的元素扩散是实现镁合金与钢高性能连接的关键.     

镀Cu层调控AZ31B/TC4激光熔钎焊接特性

采用钛表面电镀铜作为中间层,开展镁(AZ31B)/钛(TC4)对接激光填丝熔钎焊,对镁/钛非互溶不反应焊接体系进行调控. 主要研究了激光功率对镁/钛接头焊接质量的影响规律,进一步分析了不同工艺参数条件下镁/钛界面组织及接头力学性能. 结果表明,铜镀层提高了熔融焊丝在母材表面的润湿铺展并卷入到焊缝组织中,随着激光功率的增加,镁/钛界面形成Ti₃Al反应层的能力提高,界面结合强度随之提高. 在较高激光功率1 700 W时,接头拉伸载荷最高达到3 085 N,为镁母材的76.2%,而接头在较高激光功率下的断裂模式也由完全界面断裂转变为部分界面断裂.     

铜夹层AZ31B/TC4异种金属TIG熔钎焊研究

以厚度50μm的纯铜箔作中间层,利用交流TIG熔钎焊方法对AZ31B镁合金和TC4钛合金进行搭接焊,观察分析了焊接接头的宏观形貌及显微组织,测定了焊接接头的元素分布及抗拉强度。结果表明,在电流70 A、焊接速度120 mm/min的条件下可以实现镁钛异种金属的可靠连接,熔钎焊接头由焊缝区、镁合金母材的热影响区和镁/钛界面结合区三部分组成,其中镁/钛界面结合区呈锯齿状嵌入式结构,其显微组织由α-Ti、α-Mg及沿α-Mg晶界分布的Mg-Cu-Al共晶体组成;试样拉伸断裂发生在焊缝区与热影响区的交接处,抗拉强度达到140 MPa,锯齿状嵌入式结构提高了镁/钛界面结合强度。     

AZ31B镁合金焊接电弧图像处理

搭建了电弧图像采集系统,设计了一种复合滤光系统,获取了较为满意的镁合金焊接电弧图像。对原始图像进行了开小窗处理,降低了后续处理量。通过对比处理时间、轮廓平均厚度、轮廓整体尺寸以及电弧形态等四个方面,形态学处理较传统处理方法能取得更佳效果。     

TC4薄板激光对接焊温度场的数值模拟

采用锥状热源模型,利用有限元软件对1 mm厚TC4钛合金薄板激光对接焊的温度场进行了数值模拟,对比了不同激光功率和焊接速度时的熔池尺寸和高温停留时间。研究结果表明,使用锥状热源建立焊接温度场三维对称模型,可以有效模拟TC4钛合金平板激光对接焊过程中温度场变化规律;在熔透焊接参数情况下,选择较大的焊接速度或者较低的激光功率,能够减少高温持续时间和晶粒粗化程度。     

激光-电弧复合焊接AZ31B/ZM5异种镁合金组织及性能分析

采用低功率激光-电弧复合焊对变形镁合金AZ31B与铸造镁合金ZM5进行焊接,利用光学显微镜、显微硬度仪和万用力学试验机等对异种镁合金接头的组织特征、元素分布和力学性能进行研究。结果表明:在940 W激光功率,110 A电弧电流,880 mm/min焊接速度,15 L/min保护气流量时可获得成形良好的接头;接头AZ31B侧的热影响区宽度小于ZM5侧的,焊缝晶粒呈细小等轴树枝晶形貌、由α-Mg和β-Mg17Al12两相组成;接头元素分布Al含量呈阶梯分布,ZM5焊缝AZ31B;接头显微硬度从AZ31B至ZM5逐渐升高,硬度最低处为AZ31B热影响区,最高处为ZM5部分熔化区;接头抗拉强度高于ZM5母材,断裂于ZM5母材处。     

激光-熔化极电弧复合热源焊接特性

论述了激光-电弧复合热源焊接技术的热源特性和焊接特性,高速高焊接过程稳定性是其主要优势之一。针对工程应用关键问题进行了分析,研究表明,激光-熔化极电弧复合热源焊接技术具有单面焊双面成形能力强、焊接适应性强、焊接变形小、热损伤小、接头力学性能高、焊接效率高等优点,是提升高性能金属材料焊接质量的有效方法。     

TC4钛合金电弧超声TIG焊

进行了TC4电弧超声TIG焊接与传统TIG焊，利用X射线探伤检测接头质量，金相显微镜和SEM观察接头组织和断口，利用万能试验机测试接头拉伸性能。结果表明，严格按照航空标准进行TC4常规TIG焊与电弧超声TIG焊，所获得的接头均达到航空一级；随着加入超声频率的增加，激励电压的增大，电弧超声TIG焊焊缝组织细化、等轴化，枝晶破坏痕迹不明显，接头抗拉强度、屈服强度和延伸率均有所提高。     

等离子-熔化极气体保护焊电弧特性研究现状

等离子-熔化极气体保护焊的电弧形态和熔滴过渡方式直接关系到焊缝质量,采用不同的电极连接形式,如直流正接、直流反接,电弧形态及熔滴过渡方式均不同;主要介绍了目前等离子-熔化极气体保护焊在采用不同的电极连接形式下,不同的电弧形态和熔滴过渡方式,以及电弧成分组成和温度分布;通过对熔化极等离子弧静特性等方面的研究发现,熔化极电流的大小不是由焊丝与工件间的电压决定的,而是由导电嘴与焊丝端部处的等离子弧电位差决定的,并决定电流的方向.     

镁合金AZ31B搅拌摩擦焊研究

研究了镁合金AZ31B搅拌摩擦焊接工艺参数（搅拌头转速n、焊接速度v、焊接压力P）及搅拌头材料和形状对焊接头的影响。结果表明，采用高速钢制圆台带凹面形的搅拌头效果较好；其合适的工艺参数范围是n=950～1500r／min，v=37．5～60mm／min,P=3kN；最优工艺参数为：n；1500r／min，v=47．5mm／min，P=3kN。     

AZ31B/LY12的搅拌摩擦焊研究

针对异种材料AZ31B镁合金与LY12铝合金进行了搅拌摩擦焊技术研究,结果表明,当选定恰当的焊接工艺参数时,AZ31B/LY12搅拌摩擦焊接是可行的,能得到外观形貌基本良好的接头.同时镁铝合金的片层结构由于材料的彼此挤压而相互挤入,发生明显的变形,从而导致焊接接头的力学性能较母材有所降低.     

镁合金AZ31B搅拌摩擦焊研究

研究了镁合金AZ31B搅拌摩擦焊接工艺参数(搅拌头转速n、焊接速度v、焊接压力P)及搅拌头材料和形状对焊接头的影响。结果表明,采用高速钢制圆台带凹面形的搅拌头效果较好;其合适的工艺参数范围是n=950～1500r/min,v=37.5～60mm/min,P=3kN;最优工艺参数为:n=1500r/min,v=47.5mm/min,P=3kN。     

TC4钛合金激光焊对接接头超塑变形显微组织

采用金相显微镜观察了钛合金激光对接接头超塑性变形前后各区域显微组织,并分析其形成机理.结果表明,变形温度的增加或应变速率的降低有利于TC4合金接头超塑变形,母材晶粒发生一定程度的长大,且α相的数量相对减小,而晶间β相数量逐渐增加,两相都有等轴化趋势;焊缝超塑性变形时,针状组织增厚成为片层状.变形过程中片层组织被打断,片层长度变短,具有球化的趋势;超塑性变形后焊缝截面显微硬度最大为380 HV,与变形前焊缝相比降低约50 HV,满足实际承载需求.     

AZ31B镁合金与TC4钛合金之间的电阻点焊连接

为实现AZ31B镁合金与TC4钛合金异种材料的电阻点焊连接,借助扩散焊原理,探讨了在其之间添加铝箔和铝粉的电阻点焊工艺,并对焊点的力学性能及微观结构进行了分析.结果表明,以铝粉作为添加物,可以获得力学性能较好的焊点,元素间的扩散及合金化反应是焊点性能得以提高的主要原因.     

AZ31B镁合金的几种激光焊接特性研究

采用激光焊、激光-TIG、激光-MIG及激光-超声4种焊接方法对AZ31B镁合金进行焊接,并讨论分析4种焊接方法下的镁合金焊接特性、微观组织以及力学性能。结果表明,激光焊焊缝下塌严重,激光复合焊接技术(激光-TIG、激光-MIG和激光-超声)则能显著改善焊缝下塌缺陷,得到成形良好的连续焊缝。激光复合焊接可有效减小焊缝中的气孔缺陷,其中激光焊焊缝中气孔率为4.3%,激光-TIG和激光-MIG焊缝中气孔率分别为3.4%和3.9%,而激光-超声焊缝中气孔率最低,仅为0.9%;同时,施加超声有助于细化焊缝晶粒尺寸,提高焊接接头的力学性能,接头强度可提高至母材的88.9%,与激光焊相比,提高了7.7%。     

5A06铝合金激光-TIG电弧复合填丝焊的特性

进行5A06铝合金激光-TIG电弧复合填丝焊接试验,分析了堆焊条件下激光功率、离焦量、光钨间距、焊接速度、焊接电流、送丝速度等工艺参数对焊缝成型的影响规律。试验表明,激光-TIG复合填丝焊工艺适应性好,能在较宽的工艺范围内实现铝合金的良好连接;激光功率、离焦量、焊接速度及送丝速度对熔深的影响较大,而焊接电流在80~180 A,光钨间距在4~8 mm范围内时对焊缝熔深影响不明显;实现了6 mm厚对接接头激光-TIG电弧复合填丝工艺的焊接,获得了成型连续稳定、无气孔和裂纹等缺陷的优质焊缝。     

铜夹层Ti-6Al-4V/AZ31B异种金属的扩散连接

采用纯铜(Cu)箔作为中间过渡层在真空下对钛合金Ti-6Al-4V与镁合金AZ31B异种金属进行扩散连接。用冷场发射扫描电镜、能谱仪等对连接接头进行微观分析,利用拉伸试验获得接头强度。结果表明:530℃的扩散焊接头结合良好,界面区呈层状结构,相结构依次为γ-Cu固溶体、Cu3Ti、Cu2Al、Mg-Cu-Al三元金属间化合物、Mg17(Cu,Al)12及(α-Mg+Mg2Cu)共晶组织。520℃时,AZ31B/Cu界面无液相产生,无法实现AZ31B与Ti-6Al-4V的可靠连接;530℃时,共晶组织与金属间化合物共存于接头界面区,形成冶金连接;焊接温度为550℃时,共晶组织消失,接头界面区Mg-Cu-Al三元金属间化合物呈连续网状分布。焊接接头的剪切强度随保温时间的增加呈先上升再下降的趋势,30 min的接头剪切强度达到最大值,约为61 MPa。     

AZ31B镁合金搅拌摩擦焊工艺优化

采用搅拌摩擦焊(FSW)对AZ31B及加0.5%Ce的AZ3IB镁合金板材进行焊接试验.通过正交试验对FSW焊接工艺参数进行了优化.对于AZ31B镁合金,FSW最佳工艺方案为:轴肩下压量0.19mm,转速1400r/min,焊速40mm/min;对于添加0.5%Ce的AZ31B镁合金,FSW焊接的最佳工艺方案为:轴肩下压量0.17mm,焊速40mm/min,转速1300r/min.对加0.5%Ce的AZ31B镁合金FSW正交试验分析得出的最佳方案进行了验证,结果表明,焊接接头的拉伸强度为250.76MPa,延伸率为8.56%,断裂位置为热影响区.     

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.