激光液态填充焊的填材熔化与过渡稳定性

针对激光填丝焊过程中焊丝对入射激光能量的反射、匙孔不稳定等问题,提出了激光液态填充焊方法,采用电弧提前预熔焊丝,让填材以液态方式流入熔池中.分析了激光液态填充焊的熔化、过渡模式,以及工艺参数对过渡模式的影响规律.结果表明,在电弧热作用下焊丝有液桥过渡和滴状过渡两种模式,焊接电流较小时,焊丝的上部熔化,下部依然保持固态,形成稳定的液桥过渡;焊接电流较大时,焊丝端部全部熔化易回缩成球为滴状过渡,过渡稳定性变差.为改善滴状过渡的稳定性,可依靠间隙的毛细作用稳定流入熔池中.激光液态填充焊可降低对匙孔的冲击,提高匙孔的稳定性.     

焊丝熔化方式对激光焊接过程的影响

研究了两种焊丝熔化方法(电弧预熔丝激光焊、激光填丝焊)激光焊接过程对匙孔稳定性以及焊缝成形的影响,进一步研究了焊丝熔化方法对焊接接头质量的影响,并对比分析了两种焊丝熔化方式对焊接速度的适应性. 结果表明,电弧预熔丝激光焊过程中,熔池表面匙孔开口尺寸变化不大,匙孔较为稳定;激光填丝焊方法由于熔化的液态金属距离匙孔边缘很近,焊接过程中熔池表面匙孔开口尺寸变化较大,而且容易出现熔池表面匙孔的闭合. 与激光填丝焊相比,电弧预熔丝激光焊熔化的焊丝端部可以沿熔池边缘流入,与匙孔边缘的距离较远,匙孔稳定性较好,焊缝气孔数量较少. 当焊接速度为8 m/min时,电弧预熔丝激光焊的焊缝成形良好;而激光填丝焊焊缝背面成形不连续,并且出现了未焊透的缺陷.     

聚变堆用奥氏体不锈钢不同激光输出模式熔丝特征

针对聚变堆用316LN奥氏体不锈钢材料,分别在连续激光和脉冲激光模式下进行了激光填丝焊接试验。主要研究了不同焊接工艺参数下的焊丝熔入特征及其对焊缝质量的影响,并对连续激光与脉冲激光焊接熔池流动及熔池形貌、接头的显微组织进行了研究。结果表明,连续激光填丝焊和脉冲激光填丝焊在合适的焊接工艺参数下均能获得焊丝液桥过渡,且熔池铺展均匀、焊缝成形良好。与脉冲激光填丝焊相比,连续激光填丝焊在坡口中的熔池长度约是脉冲激光填丝焊的3倍,温度梯度较大,更易产生侧壁未熔合和贯穿焊缝中心的凝固裂纹等缺陷。连续激光填丝焊的焊缝显微组织以柱状晶为主,由焊缝两边向焊缝中心生长,方向性强。脉冲激光填丝焊的焊缝两侧显微组织以柱状晶为主,各个区域都受到了相邻脉冲的重复作用,具有周期性,产生二次结晶,有助于熔池的搅动和晶粒细化,打乱了枝晶生长的方向性;焊缝中心区域为方向各异的柱状晶和等轴晶,枝晶间距减小,能够抑制裂纹的产生。 创新点： 首次提出通过脉冲激光调控结晶形态以抑制厚板焊接中裂纹的焊接工艺,可在不添加任何外部设备的基础上实现对裂纹的有效控制,打破了传统焊接工艺带来的局限性。     

激光焊接过程的熔池动态行为研究

文中首先采用高速摄像在线监测系统对激光自熔焊、激光填丝焊熔池动态行为进行分析，并对焊缝成形进行对比分析，进一步采用数值模拟的方法对激光自熔焊、激光填丝焊填充金属作用下的焊接熔池动态行为进行对比分析.研究结果表明，激光自熔焊匙孔壁后方熔池表面附近出现由匙孔开口处向熔池尾部流动的情况，在匙孔开口后方出现了金属隆起，金属的隆起尺寸较大，激光自熔焊焊缝成形较差，表面有凹坑出现.激光填丝焊匙孔壁后方熔池表面出现由匙孔开口处向熔池尾部流动的情况，但在其下方出现由熔池尾部回流向匙孔的流动，虽然也会产生焊接飞溅，但焊接飞溅的尺寸相对较小，而且由于液态金属的填充作用，焊缝表面不易出现下凹的缺陷，焊缝成形良好.与激光自熔焊相比，液态熔滴进入熔池后，匙孔壁后方的熔体流动速度波动程度明显增大.     

激光填丝焊焊丝熔入行为特征

采用高速摄像技术和工艺试验相结合的手段进行铝合金光纤激光填丝焊焊丝熔入行为及工艺特性研究.分析了焊丝熔入行为及其主要影响因素,研究了送丝方式与送丝角度对焊缝成形及焊接过程稳定性的影响.结果表明,依据光丝间距的不同,焊丝熔入行为可分为3种典型特征,铺展过渡、液桥过渡和大滴过渡,其中液桥过渡最为理想;前置送丝焊丝熔化效率高,工艺窗口较宽;送丝角度影响焊丝吸收激光能量程度以及液态焊丝对液态熔池的冲击力的大小,随着送丝角度的增加焊缝背部熔宽有明显增加,而焊缝熔深基本不变.     

空间多位置摆动激光填丝焊接熔池动态行为及焊缝成形

以316L奥氏体不锈钢管道为研究对象,在摆动激光焊接研究基础上,对管道多位置激光填丝焊接熔滴过渡和焊缝成形展开研究,分析焊接熔池动态特征,优化各位置区间工艺参数,进而实现管道全位置激光焊接.结果表明,摆动激光束周期性的作用于填充焊丝,产生的反冲压力能够促进熔滴过渡,使得焊丝始终以"液桥"形式向熔池过渡;同时摆动激光增强了熔融金属侧向流趋势,提高熔池界面表面张力,削弱空间多位置下重力对熔池形貌的影响,保证各空间位置熔池均能稳定存在,焊缝成形连续均匀.     

大角度激光填丝双面焊碳钢车体T形接头工艺及性能研究北大核心

针对2.5 mm+3 mm的碳钢材料T形接头的激光填丝焊,采用ER50-G焊丝作为填充金属,对激光功率、光斑位置、离焦量、焊接速度和送丝速度等参数对焊缝成形的影响进行工艺试验,并对焊接接头的金相组织和硬度进行分析。结果表明:获得了优化的工艺参数,采用该参数焊接的接头成型良好,且硬化、软化倾向不明显;要保证该T形接头焊透,除需要保证一定熔深外,还需要有一定的熔宽;激光功率、光斑尺寸及光斑位置对焊缝质量影响较大。试验结果为激光填丝焊工艺的车体结构工程化应用提供技术支持。     

空心钨极同轴填丝焊接丝弧交互作用机制

空心钨极同轴填丝焊接焊丝与电弧(丝-弧)交互过程是决定焊接质量的关键.首先利用高速摄像观察分析了空心钨极电弧与实心钨极电弧形态,及其对焊缝成形特征的影响规律,然后构建了熔丝过程受力模型,系统分析了同轴填丝焊接过程中熔滴形成及过渡过程动力学特征.结果表明,空心钨极电弧表面辐照区域大于实心钨极,在大电流工艺条件下焊缝成形稳定;熔滴形成阶段,焊丝末端熔滴处于静力平衡状态,在较大表面张力作用下,无法自发从焊丝末端直接过渡进入熔池;熔滴过渡阶段,部分电流从焊丝流过,产生电磁收缩力,引起焊丝与熔池之间的熔滴摆动.     

大角度激光填丝双面焊碳钢车体T形接头工艺及性能研究

针对2.5 mm+3 mm的碳钢材料T形接头的激光填丝焊,采用ER50-G焊丝作为填充金属,对激光功率、光斑位置、离焦量、焊接速度和送丝速度等参数对焊缝成形的影响进行工艺试验,并对焊接接头的金相组织和硬度进行分析。结果表明:获得了优化的工艺参数,采用该参数焊接的接头成型良好,且硬化、软化倾向不明显;要保证该T形接头焊透,除需要保证一定熔深外,还需要有一定的熔宽;激光功率、光斑尺寸及光斑位置对焊缝质量影响较大。试验结果为激光填丝焊工艺的车体结构工程化应用提供技术支持。     

填充焊丝对6A02铝合金光纤激光焊接接头组织性能的影响

采用ER4043焊丝开展了1.0 mm厚6A02铝合金的光纤激光填丝焊接,对比分析了是否填丝对焊缝横截面形貌、接头组织、显微硬度分布和拉伸性能的影响.结果表明,激光填丝焊缝成形饱满,能够显著提高焊前装配的最大间隙容忍裕度.与自熔激光焊接接头相比,激光填丝焊接接头熔合区附近的柱状晶组织和焊缝中心的混合组织（柱状晶+等轴晶）均相对粗化,接头软化现象更加明显,焊态时接头抗拉强度基本相当,仅达到母材水平的83.2%,但经历固溶时效热处理后,接头强度得以恢复,并高于母材水平,断后伸长率获得显著改善,可以达到21.29%,远高于前者的8.13%.     

2060铝锂合金电流辅助激光填丝焊接工艺分析

为了改善2060铝锂合金激光填丝焊接的焊缝组织并进一步提高接头力学性能,使用了辅助激光填丝焊接的新方法.文中采用光纤激光器焊接2 mm厚2060-T8铝锂合金薄板,通过填充焊丝引入直流电流,研究电流对焊缝成形、焊缝结晶组织和接头力学性能的影响.结果表明,施加电流后,焊缝表面鱼鳞纹变得细密均匀,表明焊接过程更加稳定.同时,焊缝上、下熔宽趋于一致,焊缝结晶组织细化,熔合线附近等轴细晶区宽度减小.与无辅助电流相比,接头抗拉强度提高约5.8%.     

铝/钢电弧辅助激光对接熔钎焊铺展特性

采用小功率TIG电弧辅助激光热源进行5A06铝合金和热镀锌ST04Z钢的预置粉末对接熔钎焊工艺试验,通过SEM,Photoshop来研究预留间隙、背面填涂钎剂、激光热输入、辅助电弧电流、热源中心间距、填加焊丝对熔钎焊接头铺展宽度的影响. 结果表明,预留小于0.5 mm的间隙与背面填涂钎剂均可增大铺展宽度;在未焊穿的前提下,随激光热输入和辅助电弧电流的增加,铺展宽度增大;随热源中心间距的增大,铺展宽度先增加后减小. 焊接熔池中填加Al-Si焊丝较未填加焊丝的铺展性更好,获得连续、美观的焊缝表面形貌.     

Laser welding of high-strength aluminium–lithium alloys with a filler wire

The possibilities of using laser welding with a filler wire for joining sheet materials made of V-1469 and V-1461 high-strength aluminium–lithium alloys are investigated. The optimum conditions of placing the filler wire in relation to the laser beam in the weld pool are determined. The optimum welding parameters resulting in the high-quality formation of the welded joint with equal sagging and excess metal and the absence of porosity and cracks are also determined. The mechanical properties of welded joints are outlined and the microstructure of the welded joint is investigated. The corrosion resistance of the produced welded joints is studied.     

2A14铝合金激光-MIG复合填丝焊特性分析

针对2A14铝合金同时进行了激光-MIG复合焊和激光-MIG复合填丝焊试验,对比分析了激光功率、离焦量、焊接速度、焊接电流、光丝间距、填丝速度等工艺参数对两种焊接方法焊缝成形的影响规律.结果表明,铝合金激光-MIG复合填丝焊方法切实可行,工艺适应性良好,与铝合金激光-MIG复合焊相比,均能在较宽的工艺参数范围内实现良好的焊缝成形;相同试验参数条件下,铝合金激光-MIG复合填丝焊的焊缝成形特征与激光-MIG复合焊基本相同,但其熔敷速度明显大于激光-MIG复合焊,焊缝余高明显增加.     

A device for removing metal from the weld pool when studying the shape of the weld pool

The dimensions and shape of a weld pool have a strong effect on both the technological and service parameters of welded joints. To investigate the shape and dimensions of a weld pool, a device for removing molten metal from the pool cavity for different materials and thickness of the welded specimens was designed and constructed. Investigation of the shape of the pool in laser welding showed special features of the pool in comparison with arc welding