焊接参数对铝合金激光填丝焊缝成形的影响

采用ER5356焊丝对1.2mm厚5A06铝合金和3mm厚5A90铝锂合金进行激光填丝焊接实验,探讨了焊接参数包括光丝间距、送丝速率、激光功率和焊接速率等对焊缝成形的影响.结果表明:光丝间距必须控制在一定范围内才能获得成形较好的焊缝,且其优化范围受焊接速率的影响显著;母材板厚较小有利于激光填丝焊优化送丝速率的提高及其范围的扩大;焊接速率对焊缝成形的影响较大,随着焊接速率的增加,激光功率应随之增加与其匹配;激光填丝焊时在保证熔透性且较好成形的基础上,应尽量采用较小的焊接热输入.     

7075高强铝合金激光填丝焊接组织与力学性能研究

采用光纤激光器对4mm厚的7075铝合金进行激光填丝焊接,对焊接接头的显微组织、相结构、断口形貌、力学性能进行观察和分析。结果表明:焊缝(FZ)边缘组织为柱状枝晶组织,焊缝中心为等轴晶组织;热影响区(HAZ)保留了母材(BM)的轧制长条状形态,但晶粒有所长大。母材的相组成主要为α-Al固溶体、S-Al_2CuMg强化相和η-MgZn_2强化相,焊缝无强化相析出。焊缝区硬度值为各区中最低,热影响区显微硬度呈阶梯式增长。焊接速度为2~4m/min的接头拉伸试样均在焊缝处断裂,抗拉强度最大为母材的67.5%。接头拉伸试样均出现了颈缩现象,断口由大量的等轴状韧窝构成,为韧性断裂。     

6009铝合金光纤激光-MIG电弧复合焊和光纤激光焊工艺对比研究

采用光纤激光-MIG 复合焊和光纤激光焊分别对6009铝合金进行焊接,研究两种焊接方式下焊接接头的成型性、显微组织、拉伸性能、显微硬度、断口形貌的不同。研究表明：激光电弧复合焊的焊接速度是激光焊接的3倍;相比于激光焊,激光电弧复合焊焊缝中心显微组织更加细小;接头的抗拉强度达到母材的63%以上,而激光焊接的抗拉强度仅仅只有母材的38%;显微硬度试验表明：复合焊存在软化区,而激光焊接几乎没有软化区;断口分析表明：复合焊和激光焊的拉伸断口都是典型的韧窝状态,但是复合焊接的韧窝更加均匀。     

大厚度奥氏体不锈钢筒体填丝激光焊接变形和应力分析

目的 研究大厚度奥氏体不锈钢筒体填丝激光焊接,优化结构设计和工艺设计。方法 建立大厚度奥氏体不锈钢筒体填丝激光焊接数值分析模型,通过数值模拟的方法,定量分析大厚度奥氏体不锈钢筒体焊接变形和应力。结果 零件下部38 mm厚焊缝位置处的最大径向收缩量为1.2 mm;零件下部60 mm厚焊缝位置处的最大径向收缩量为2.0 mm;零件中部60 mm厚焊缝位置处的最大径向收缩量为1.9 mm;零件上部60 mm厚焊缝位置处的最大径向收缩量为1.8 mm。填丝激光焊接轴向收缩量为0.55 mm。焊接残余应力最大值在450 MPa左右,应力主要分布在焊缝附近。热处理后,焊接残余应力都有明显降低,最大残余应力从450 MPa左右降低到200 MPa左右,焊接残余应力范围存在一定程度减小;焊接残余变形变化较小,热处理后某些位置的变形略微有所增大。结论 模拟结果表明,大厚度奥氏体不锈钢筒体填丝激光焊接变形和应力在可接受范围内,焊后热处理对释放残余应力有重要作用。     

脉冲激光击穿水介质特性的实验研究

针对激光击穿水介质过程中的微观及宏观特性研究,利用调QNd：YAG激光聚焦击穿水介质形成激光声源,采用高速摄像机、高频测量水听器对激光击穿水介质过程中的等离子腔体闪光、空泡脉动、近／远场声波特性等综合效应进行了实验测量。实验表明：激光空泡的特征与水动力空化空泡相似;激光声信号强度在光击穿条件下与入射激光能量具有一定的线性关系;声脉冲高频段占声能的主要部分。研究结果可为水下激光加工、激光医学、激光声的研究提供一定的理论和实验支持。     

铝合金激光焊与复合焊焊缝气孔形成机理研究

利用金相显微镜、扫描电镜观察6009-T6铝合金激光焊和激光-电弧复合焊焊缝中气孔的分布情况及形貌,结合焊缝气孔内壁EDS点扫描分析,并通过图形计算软件计算出焊缝区气孔率。结果表明,相比激光焊,激光-电弧复合焊焊缝中的气孔大小及气孔率显著降低;激光焊焊缝中气孔比较大、形状不规则,而复合焊气孔是比较小的椭球形;进一步分析表明,激光焊主要以工艺类气孔为主,其根本原因是匙孔的失稳;激光-电弧复合焊接以冶金类气孔为主,主要与氢在熔池的析出和氧化物的存在有关;激光焊焊缝气孔内的Mg含量高于焊缝区,而激光-电弧复合焊时焊缝气孔内的Mg含量和焊缝区几乎一样。     

304不锈钢局部干法水下激光填丝焊接工艺及焊缝性能研究

目的 采用自主研制的水下激光填丝焊接装备,在304奥氏体不锈钢板材表面进行U形坡口激光填丝焊接试验,为304不锈钢水下修复工作提供技术参考。方法 在功率为5 600 W、焊接速度为6 mm/s、送丝速度为205 cm/min、保护气体流量为15 L/min、排水气体流量为30 L/min的条件下进行焊接试验,并对空气和水下环境下的焊缝进行对比检测分析。通过光学显微镜分析2种环境下焊缝的显微组织;对2种焊缝进行拉伸、弯曲等力学性能测试;采用显微硬度计测试1 kg载荷下不同区域的显微硬度;使用VersaSTAT3F电化学工作站测定在3.5%（质量分数）的NaCl溶液中2种焊缝的开路电位和极化曲线。结果 2种环境下的焊缝均无明显裂纹、气孔等缺陷;显微组织主要由奥氏体和铁素体组成,但2种环境下焊缝的奥氏体晶粒大小和铁素体形状均略有差别,焊缝拉伸断口均为典型的韧性断裂形貌且抗拉强度符合304不锈钢标准。2种环境下焊缝的微观组织和晶粒大小不同,水下焊缝硬度高于空气的。通过分析2种环境下焊缝的开路电位和极化曲线,可知水下焊缝的耐腐蚀性略高。结论 所开发的局部干法水下激光填丝焊接工艺可以满足实际工程中...     

焊接位置对激光-电弧复合焊接底部驼峰的影响

目的 通过改变焊接位置来抑制底部驼峰的形成进而降低生产成本。方法 使用高速摄像机观察平向焊接和横向焊接2种不同焊接位置下熔池的匙孔和底部驼峰的形成过程,并对底部凸起受到的金属蒸气反冲压力、熔融金属重力以及表面张力进行受力分析。结果 在S355J2W耐候钢的激光-电弧复合焊接平焊过程中,受金属蒸气反冲作用力的影响,熔融金属迅速从匙孔底部排出,流入匙孔底部凸起区域,底部凸起的增长速度极快,仅需7.5 ms即可形成大尺寸的驼峰。而在横向焊接中,匙孔前壁凸起数量减少,导致金属蒸气反冲压力减小,匙孔排出的熔融金属量减少,底部凸起的增速减缓,在13.6 ms时才达到最大高度,使驼峰在底部熔池凝固之前难以形成。结论 采用横向焊接的方式可以有效避免驼峰的产生,降低生产成本。同时,该方式在焊缝背部成形效果方面也表现良好,为优化焊接工艺提供了重要参考。     

Nd:YAG激光与半导体激光复合焊接对铝合金焊缝组织和性能的影响

目的 提高铝合金的焊缝抗拉强度,解决铝合金焊接过程中的裂纹缺陷。方法 采用脉冲Nd:YAG激光与半导体激光复合焊接铝合金,先用Nd:YAG激光形成焊接熔池,然后用半导体激光对熔池进行加热保温,获得无裂纹的焊缝,并对焊缝进行抗拉强度测试。结果 与单独的Nd:YAG激光焊接相比,Nd:YAG激光与半导体激光复合焊接的铝合金焊缝抗拉强度提高了50%,达到193MPa,为母材抗拉强度的90%。结论 2束激光的结合延长了熔池的冷却凝固时间,从而有效避免了热裂纹,减少了焊接缺陷,提高了焊接质量。     

钛合金窄间隙激光填丝焊接工艺及接头组织性能分析

采用自主研发的Ti-Al-V-Mo系钛合金药芯焊丝为填充金属,进行TC4钛合金板窄间隙激光填丝焊接工艺实验,研究激光功率、摆动参数、焊接速度和送丝速度等工艺参数对焊缝成形的影响规律;借助高速摄像系统研究焊接过程羽辉及等离子体特性,并对获得的焊接接头组织性能进行分析。研究结果表明：采用激光功率4.0 kW、圆形摆动模式、摆动频率100 Hz、摆幅2 mm、焊接速度0.42 m/min、送丝速度0.6 m/min的工艺参数组合下得到的焊缝成形良好,无明显外观缺陷;当焊丝末端与液态熔池接触距离为0 mm时,过渡方式为液桥过渡,可以实现焊丝熔化金属向熔池的稳定、有序过渡;该焊接工艺获得的20 mm厚TC4钛合金板窄间隙激光填丝焊接头组织性能良好。     

TA5钛合金激光填丝焊接工艺研究

采用激光填丝焊,实现了4 mm厚TA5钛合金I型坡口单道焊双面成型,研究了工艺参数对焊缝成型、气孔率和力学性能的影响,结果表明,焊缝成型美观,抗拉强度最高可达797.5 MPa,为母材的98.2%。激光功率增加,背面焊透量增加,焊缝气孔率先降低后增加,抗拉强度增加;离焦量由负离焦增加到正离焦时,焊缝的咬边缺陷消失,气孔率呈先增后降的趋势,抗拉强度增加;随着焊接速度的增加,背面焊透量降低,气孔率降低,抗拉强度略微降低。金相分析结果显示,焊接时焊缝区完全发生α→β转变,而焊后冷却速度较快,导致焊缝区在冷却过程中生成了大量的针状α′相;热影响区部分发生α→β,主要是由块状α相和锯齿状α相组成。硬度测试结果显示,焊缝中心硬度较高,母材区硬度最低,近母材热影响区到母材方向的硬度出现明显的降低;焊缝顶部的硬度值高于焊缝中心和底部的。     

Tri-Arc与Tandem双丝电弧焊的工作原理对比分析

目的 介绍一种称为Tri-Arc的新型双丝电弧焊接方法。方法 将Tri-Arc双丝电弧焊与应用较广的Tandem双丝电弧焊的系统构成和焊接电流波形进行对比分析。结果 Tri-Arc和Tandem两种双丝电弧焊接方法所使用的双丝焊枪相近,双电源相位同步控制和U/I脉冲控制方式类似。Tri-Arc和Tandem两种双丝电弧焊接方法的差异在于:Tandem双丝电弧焊的2个电弧是相对独立的,而Tri-Arc双丝电弧焊的2个电弧是相互耦合的,因此Tri-Arc双丝电弧焊又具有旁路耦合电弧的某些特点。结论 这种新型的Tri-Arc双丝电弧焊不仅具有与Tandem双丝电弧焊一样的高焊丝熔敷率,而且具有比Tandem双丝电弧焊更低的焊接热输入。     

Al-Mg合金电子束填丝焊接头的显微组织与力学性能

采用ER5183焊丝作为填充材料,对厚度为2 mm的Al-Mg合金进行真空电子束填丝焊接,并对焊接接头的微观组织及力学性能进行分析测试。结果表明,在合适的焊接工艺条件下,获得的Al-Mg合金接头焊缝成形良好。微观分析显示,接头熔合区为柱状晶和等轴状枝晶组织,主要由α(Al)基体相和β(Al₃Mg₂)强化相组成,焊缝中存在大量的缠结位错和第二相粒子。力学性能测试表明,与母材区的硬度相比,接头熔合区的硬度有所降低。在最佳工艺条件下获得接头的抗拉强度为311.2 MPa,达母材抗拉强度的96.9%。接头拉伸断口表面分布的韧窝数量较多,呈明显的韧性断裂特征。     

扫描激光-热丝焊接过程焊丝熔入行为分析

采用Red lake高速摄影系统观察了扫描激光-热丝焊接过程中焊丝熔入行为,分析了光丝间距、扫描激光及焊丝加热等工艺因素对焊丝熔入行为的影响。研究结果表明,当光丝间距处于-1 mm~1 mm范围内时,填充焊丝可实现连续稳定的液桥过渡;加入扫描激光后,焊丝在熔入过程中会出现一定程度的摆动,且随着激光扫描幅度增加,焊丝摆动幅度先增后减;对焊丝进行加热后,焊丝熔入方式包括连续液桥过渡、熔滴过渡和电弧过渡3种,且焊丝摆动幅度较焊丝不预热时明显减小。     

超薄铝合金胶粘接及激光焊接工艺研究

目的为了解决厚度为0.05 mm的铝合金在激光焊接过程中,材料发生变形导致的焊穿或者虚焊问题。方法采用在下层铝合金材料表面均匀涂覆粘胶剂,将上下2层铝合金材料进行预固定,然后采用激光焊接,形成焊缝。通过控制涂覆粘胶剂的次数,得到胶层厚度为11.2μm,对涂覆粘胶剂的铝合金进行激光焊接实验。结果当激光平均功率为150W,焊接速度为100mm/s,离焦量为2mm时,焊缝剪切强度最大,为124 MPa,达到母材剪切强度的82%。结论通过粘胶剂预固定后,在激光加热过程中,可以很好地克服材料的变形,让上下材料形成熔池,熔池冷却凝固后熔合在一起形成焊缝,可以解决材料发生变形导致的焊穿或者虚焊问题。     

双束激光焊接的研究现状

双束激光焊接技术是高能束焊接领域的研究热点之一,其主要目的是解决激光焊接时存在的问题。文章首先根据单束激光焊接冷却速度过快、装配要求精度过高等缺点,提出了采用双束激光焊接技术进行改善,并对其机理进行了概括分析;其次介绍了多种双束激光焊接同种/异种材料的研究现状,包括不同的工艺参数(束间距、光强比、热源布置方式等)、匙孔内的等离子体行为、焊缝性能以及焊接缺陷等方面。     

环形光斑激光塑料焊接工艺研究

目的 为了提高塑料焊接焊缝的剪切强度,满足实际生产要求.方法 采用环形光斑进行激光焊接试验,通过对激光功率、焊接速度、离焦量工艺参数进行三因素三水平正交试验,得到最佳工艺参数.结果 在最佳工艺参数条件下,即激光功率为50 W,焊接速度为150 mm/s,离焦量为5 mm时,PA66塑料焊缝最大剪切强度为21.6 MPa...     

6063铝合金单模光纤激光焊接工艺研究

目的 针对采用脉冲激光点焊的6063铝合金焊点拉力较低,无法满足实际需求的问题,研究6063铝合金激光焊接的最优工艺方案,以提升焊点拉力.方法 采用单模光纤激光对6063铝合金进行焊接,通过极细的线宽组成螺旋点,代替单个脉冲激光点焊.对激光功率、焊接速度及离焦量等工艺参数进行正交实验,得到最佳工艺参数,并通过分析焊缝外...