SUS304不锈钢超薄片脉冲激光焊接工艺及接头的显微组织和力学性能

在不同激光功率(140～420 W)和焊接速度(10～30 mm·s~(-1))(即不同热输入)下对SUS304不锈钢超薄片(厚度0.2mm)进行脉冲激光搭接焊,研究了热输入对焊缝成形的影响,并分析了最优成形接头的显微组织和力学性能。结果表明:当热输入在9～20J·mm~(-1)时可获得成形良好的焊缝,其中在激光功率320 W、焊接速度20mm·s~(-1)(热输入16J·mm~(-1))条件下的成形性能最优;最优成形接头焊缝中心为等轴晶组织,熔合线处为细小柱状晶组织,近熔合线的焊缝中形成了胞状树枝晶;最优成形接头熔合线处的硬度最高,其次为焊缝区;不同激光功率和焊接速度所得接头均在热影响区发生断裂,最优成形接头的抗拉强度最高,达到790.1MPa,接近于母材的,其拉伸断裂方式为韧性断裂。     

焊接速度对304不锈钢电子束焊接头组织与性能的影响

在加速电压为120 kV、聚焦电流为2460 mA、焊接电流为12 mA条件下,采用真空电子束对3 mm厚304不锈钢板进行焊接,研究了焊接速度(10～40 mm·s-1)对接头显微组织和力学性能的影响.结果表明:焊缝的显微组织主要由两侧的柱状晶及中心的等轴晶组成;随着焊接速度的增大,焊缝晶粒尺寸减小,铁素体体积分数增加,接头各区域的硬度均有提高,抗拉强度先增大后减小,拉伸后接头均在母材处断裂.试验条件下真空电子束焊接304不锈钢的最佳焊接速度为30 mm·s-1,此时焊缝的成形质量较好,铁素体体积分数为7.4％,硬度较高,抗拉强度最大,为640 MPa,拉伸断口呈现韧性断裂特征.     

焊接速度对TA2工业纯钛激光焊接接头性能的影响

在不同焊接速度(1.0,1.2,1.6m·min~(-1))下对TA2工业纯钛进行激光焊接,研究了焊接速度对接头显微组织、扩孔性能、冲压性能和拉伸性能的影响。结果表明:当焊接速度为1.0,1.2m·min~(-1)时,接头焊缝中心的显微组织为粗大α晶粒和少量针状α晶粒,当焊接速度为1.6m·min~(-1)时,焊缝中心的显微组织为针状α晶粒;接头热影响区的显微组织均为粗大α晶粒和不规则锯齿状α晶粒;随焊接速度的增大,接头的晶粒尺寸减小;随着焊接速度的增大,接头的扩孔率及杯突值增加,当焊接速度为1.6m·min~(-1)时,接头具有最优的扩孔性能、冲压性能和成形性能;接头的屈服强度、抗拉强度和断后伸长率随焊接速度的增大均呈先增后降的趋势,当焊接速度为1.2m·min~(-1)时,接头的拉伸性能最佳,断裂形式均为韧性断裂。     

焊接和热处理工艺对Q235B钢板焊缝微观组织和硬度的影响

采用金相显微镜、里氏硬度计、马沸炉等研究焊接方式、热处理工艺对Q235B焊缝区微观组织和硬度的影响。结果表明,在相同的焊接电流下,采用CO₂气体保护焊获得的焊缝组织均匀性优于采用焊条电弧焊、钨极惰性气体保护焊的焊缝;不同大小焊接电流CO₂气体保护焊获得的焊缝组织,成分区别不大,采用160A焊接电流的焊缝组织晶粒比190A焊接电流的要粗大,采用220A焊接电流的焊缝组织均匀性最好;不同焊接速度CO₂气体保护焊获得的焊缝组织,采用600 mm/min焊接速度的焊缝组织,成分分布最为均匀,组织致密性最好;采用230 mm/min焊接速度的焊缝组织晶体最粗大,采用375 mm/min焊接速度的次之,采用600 mm/min焊接速度的最为细小;退火处理工艺(温度650℃,保温1.5 h,随炉冷却到300℃,取出空冷到室温)总体上有利于焊缝组织的晶粒细化和均匀分布;退火处理前的焊缝硬度普遍高于母材的硬度,焊条电弧焊焊缝硬度平均值最大,退火处理后的焊缝硬度,除了第一组试样中CO₂气体保护焊的焊缝之外,其余焊缝的硬...     

2A14厚板铝合金SSFSW角焊缝接头组织及性能

采用自主研制搅拌针长度为8.5mm的静止轴肩搅拌工具和2A14-T4厚板铝合金进行150°角焊缝接头静止轴肩搅拌摩擦焊工艺试验,探讨焊接工艺参数对接头组织和力学性能的影响规律。结果表明:在500~700r/min主轴转速与40~100mm/min焊接速度范围内均可获得表面光滑无内部缺陷的角焊缝接头,其外观尺寸可精确控制基本无残余焊接角变形。焊缝区主要由焊核(Stir zone,SZ)组成,SZ形状类似搅拌针圆锥台状或椭圆状、其宽度沿厚度方向分布比较均匀;热力影响区(Thermal mechanical affected zone,TMAZ)及热影响区(Heat affected zone,HAZ)宽度明显较小。焊缝区硬度分布具有明显不均匀特征,最薄弱区位于TMAZ与HAZ的交界处。主轴转速变化对焊缝区平均硬度影响较小,但随着焊接速度增加其平均硬度明显增大。角焊缝前进侧等效拉伸强度大于后退侧,等效拉伸强度随转速增加而减小,焊速的增大而增大。在500r/min-100mm/min焊接工艺下所得到的接头等效拉伸强度最高,可达到母材的79.24%。在拉-剪复合承载模式下,角焊缝拉伸试样宏观塑性变形很小呈现脆性断裂特征。     

高频微振条件下激光焊接组织研究

为了研究振动工艺在激光焊接方面的应用,选用工业纯铁为研究对象,进行不同激光焊接参数与振动频率下的高频微振光纤激光焊接,达到优化接头成形,提高焊接质量的目的。利用超景深显微镜观察焊接接头宏观形貌,利用扫描电镜分析接头微观组织,利用显微硬度计测量焊接接头显微硬度分布。结果表明:在高频微振激光焊接中,施加振动可增加焊接接头熔深。焊缝晶粒细化,表现为振动频率越快,晶粒越细小。振动加速度可以作为振幅的替代参量;当振动频率与材料本身固有振动频率相近时,振动加速度越大,晶粒细化作用不明显。当激光功率为3 000 W、离焦量为-10 mm、焊接速度为1.2 m/min、振动频率为118 Hz、振动加速度为36.1 m/s~2时,焊接接头的整体平均显微硬度由无振动条件下的273.3 HV降低到244.6 HV,且组织晶粒细化最明显。     

6mm厚304奥氏体不锈钢激光焊接工艺规律的研究

采用光纤激光器对6mm厚的304不锈钢进行焊接试验,通过对不同工艺参数下的焊接接头显微硬度、拉伸性能及显微组织进行测试与观察,研究激光功率、焊接速度对焊接接头中心等轴晶晶粒大小、柱状晶宽度的影响规律以及力学性能的影响规律.结果 表明:焊接接头硬度都比母材大,热影响区的硬度与母材接近;增大激光功率或减小焊接速度,焊缝柱状晶宽度以及中心等轴晶晶粒都逐渐增大,焊缝显微硬度逐渐减小,焊缝抗拉强度先增大后减小;当激光功率为2.9KW时,焊缝抗拉强度达到最大值711.5MPa,抗拉强度与母材强度接近,继续增加激光功率,焊缝组织粗化,焊接接头抗拉强度降低.     

搅拌摩擦焊工艺参数对2198铝锂合金焊缝成形及接头力学性能的影响

对2198铝锂合金薄板进行了搅拌摩擦焊试验,分析了搅拌头旋转速度和焊接速度对焊缝成形及接头力学性能的影响。结果表明:旋转速度(n)与焊接速度(v)的比值大于15.7时,能形成表面成形良好,且内部致密无缺陷的焊缝;接头焊核区形成了细小的等轴晶,前进侧热力影响区大部分为等轴状晶粒,后退侧热力影响区的板条状组织发生了变形,其周围出现了细晶粒;焊接速度为30mm·min-1时,接头的抗拉强度随旋转速度的增大而变小,其最大值为432.17MPa,焊缝的硬度低于母材的,热力影响区的硬度最低,焊核区的硬度略高于热力影响区的。随着n/v的增大,热影响区的软化区间变宽。     

DOGAL 800DP镀锌高强钢数控C02激光焊接工艺参数的优化

采用正交方法优化试验方案,对DOGAL 800DP镀锌高强钢进行激光焊接试验,并对激光焊接试样进行了多种焊接质量的检测.结果表明:数控CO2激光焊接1.5 mm厚镀锌高强钢时,在试验条件下保证焊缝成形、强度和质量的优化工艺参数是以氮气作为保护气体,同轴气流量为3.0 m3·h-1,激光功率1300 W,离焦量-0.4 mm,焊接速度0.80 m·min-1,侧吹气流与水平方向成40°夹角,侧吹气流量2.1 m3·h-1.     

2219铝合金双轴肩搅拌摩擦焊工艺及接头组织性能研究

通过对8mm厚2219铝合金进行双轴肩搅拌摩擦焊试验,研究了不同焊接速度对接头成形、组织演变及其对力学性能的影响规律。工艺试验结果表明:在固定转速(200r/min)下,不同焊接速度下的接头均成形良好,未出现微裂纹、隧道以及疏松等焊缝表面缺陷。随着焊接速度的增加,接头区域晶粒尺寸减小;接头显微硬度受到晶粒尺寸与沉淀相分布的制约,硬度分布曲线呈“W”形,热影响区硬度最低。并且随着焊接速度的增加,接头最低硬度和抗拉强度逐渐提高,断裂位置发生在热影响区与热影响区交界处。在焊接速度为350mm/min时,接头抗拉强度达到最大值335MPa,约为母材的72.8%。     

机械振动对激光焊接接头组织的影响

振动焊接工艺能有效细化接头组织晶粒,降低残余应力,提高焊接质量。为了研究振动焊接工艺在激光焊接方面的应用,选用316不锈钢作为试验材料,利用机械振动辅助激光焊接的工艺方法,通过改变机械振动参数和焊接速度,利用光学显微镜和扫描电镜观察焊后接头组织,对比分析不同振动频率和焊接速度下接头的微观组织形貌。结果表明,机械振动可以细化焊后组织中形成的柱状晶,使柱状枝晶破碎且向不同方向生长,晶轴间与焊缝中心处的等轴晶增加。提高焊接速度后,振动的加入能够细化焊缝区出现的粗大柱状晶。同时,振动可以减少焊后在奥氏体基体晶界处形成的网状高温铁素体和点状碳化物,使其趋于弥散。试验还对焊接接头进行显微硬度测试,发现振动焊接下得到的焊缝区接头组织硬度较高,且较高共振频率下硬度增加明显。     

不同冷却条件下激光焊接接头性能研究

分别利用焊后空冷和随焊水冷两种随焊冷却方式对2 mm厚低碳钢板进行光纤激光焊接。选择不同激光功率、焊接速度和离焦量进行试验。分析焊后空冷条件下和随焊水冷条件下两种焊接接头成形、金相组织和显微硬度。研究结果表明,随焊水冷条件下的焊缝宽度和热影响区宽度分别小于焊后空冷条件下的焊缝宽度和热影响区宽度;在热输入相等和正离焦的前提下,熔宽随着离焦量的减小而增大。两种冷却条件下的焊缝组织为板条状先共析铁素体和珠光体。随焊水冷条件下热影响区晶粒尺寸较焊后空冷下的晶粒有明显细化。空冷条件下焊缝中柱状晶的生长方向与焊缝中心线成70°~80°,而随焊水冷条件下的柱状晶生长方向几乎与焊缝中心线垂直。焊后空冷和随焊水冷的焊缝区域平均硬度分别为316.7 HV0.2和331.5 HV0.2,均高于母材硬度平均值181.8 HV0.2;同时,随焊水冷条件下焊缝硬度稍高于焊后空冷条件下的焊缝硬度。     

DOGAL 800DP镀锌高强钢数控CO_2激光焊接工艺参数的优化

采用正交方法优化试验方案,对DOGAL 800DP镀锌高强钢进行激光焊接试验,并对激光焊接试样进行了多种焊接质量的检测。结果表明:数控CO2激光焊接1.5 mm厚镀锌高强钢时,在试验条件下保证焊缝成形、强度和质量的优化工艺参数是以氮气作为保护气体,同轴气流量为3.0 m3.h-1,激光功率1 300 W,离焦量-0.4 mm,焊接速度0.80 m.min-1,侧吹气流与水平方向成40°夹角,侧吹气流量2.1 m3.h-1。     

5mm厚6082-T6铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头的组织与性能

采用双轴肩搅拌摩擦焊技术对5mm厚6082-T6铝合金板进行了对接焊,研究了接头的显微组织与力学性能。结果表明:在主轴转速为500r·min~(-1)、焊接速度为400mm·min~(-1)条件下焊接后,接头的组织致密,焊核区晶粒细小均匀,热机影响区的晶粒变得狭长,热影响区晶粒粗化;接头的抗拉强度和屈服强度分别为232.75,161.04 MPa,均略低于母材的(272,229 MPa),其弯曲性能合格;显微硬度呈W形分布,硬度最小值出现在前进侧热影响区,为67 HV,焊核区的硬度为77.6HV。     

焊接速度对TRIP590高强钢激光焊接接头组织与力学性能的影响

采用光纤激光器对1.5mm厚TRIP590钢板进行对接焊,观察了接头的宏观形貌和显微组织,测试了其硬度和拉伸性能,分析了焊接速度(0.050,0.067,0.083m·s~(-1))对焊缝成形、接头组织与力学性能的影响。结果表明:较低和较高的焊接速度均不利于焊缝成形,焊缝表面均有较大的凹陷,焊接速度对组织与性能影响不大;焊缝区和近焊缝热影响区组织主要为马氏体组织,该区硬度较高,约为母材的2倍;近母材侧热影响区组织主要为铁素体和马氏体组织,且距焊缝越远,马氏体组织越少,硬度也急剧下降;焊接接头的屈服强度和抗拉强度均稍高于母材的,塑性略低于母材的;接头均在母材区发生断裂,且为韧性断裂。     

AL6061铝合金厚板电子束焊接性能分析

为了研究中厚板铝合金的真空电子束焊接性能,采用THDW-6真空电子束焊机对AL6061-T6铝合金中厚板进行焊接,研究了加速电压、工作距离和焊接速度对焊缝深宽比和金相组织的影响。分析了焊接参数为:工作距离110mm、工作电压70kV、电子束流40mA、聚焦电流638mA、焊接速度540mm/min的力学性能和显微组织结构,焊缝的抗拉强度约为母材的87%,焊缝的显微组织晶界明显,晶粒呈立方化,焊接的铝合金箱体的漏率优于10-9Pa·m3/s。试验结果表明,焊接接头的力学性能高,宏观形貌和金相组织良好。     

304不锈钢大功率光纤激光焊成形研究

为了研究大功率光纤激光焊在304不锈钢上的焊缝成形,使用5~7kW的激光功率,10~100mm/s的焊接速度在16mm厚的304奥氏体不锈钢上进行全覆盖参数试验。随后观察了焊缝的熔深、熔宽、焊缝形状等成形参数。结果表明,焊接速度低于20mm/s时,焊缝表面会形成隆起,熔深随速度减慢,迅速增加;焊接速度在30~40mm/s时,焊缝表面变得凹凸不平且两边存在咬边,熔深随速度减慢且小幅增加;焊接速度介于50mm/s和90mm/s之间时,焊缝的熔深和熔宽几乎不变;而当速度达到100mm/s时,熔深急剧减小,且钉头形焊缝的形状发生了很大的改变。通过以上试验结果结合小孔效应和熔池特性分析了激光焊缝的成形机理,对大功率光纤激光焊接形成了更全面的认识。     

不同焊接速度下Z K60镁合金自持式搅拌摩擦焊接头的显微组织

在不同焊接速度(100～400mm·min~(-1))下对3mm厚ZK60镁合金进行自持式搅拌摩擦焊接,研究了接头的显微组织。结果表明:接头焊核区截面呈哑铃形,在1/4轴肩半径处的后退侧焊核区上表面存在流动图案,在前进侧热机影响区存在向焊核区生长的带状组织;在不同焊接速度下,前进侧热机影响区与焊核区之间存在明显的界面,热机影响区材料发生塑性变形,并发生部分动态再结晶;在不同焊接速度下,前进侧焊核区均发生了动态再结晶,当焊接速度为300,400mm·min~(-1)时,此焊核区由细小的等轴状再结晶晶粒组成,其定向流动形貌消失。     

TC4钛合金水下激光填丝焊接工艺研究

TC4钛合金的激光填丝焊成功地被应用到水下领域。通过调节焊接速度和送丝速度,研究TC4钛合金的水下激光填丝焊接工艺,来获得高质量的水下焊缝。焊接结束后,分析了不同工艺参数下焊缝的宏观形貌,微观成形,以及微观组织和力学性能。结果表明,当焊接速度和送丝速度分别为20mm/s和60mm/s时,可以得到成形良好、连续稳定的焊缝。焊缝中心区是分布散乱的针状马氏体,热影响区主要可以分为近焊缝区和近母材区两部分,近母材区的α'相比近焊缝区的α'相少,这是因为近焊缝区的温度更高,更多的β相转变成α'相。随着焊接速度(或送丝速度)的增大,接头的屈服强度与冲击韧度均表现出先增加后减少的趋势,并且在焊接速度为20 mm/s,送丝速度为60 mm/s时,二者均达到最大值,屈服强度为813.42 MPa,冲击韧度为39.07 J/cm2。较大的深宽比和焊缝横截面积可以提高接头的力学性能。通过扫描电镜观察分析断口形貌,发现断口为解理和韧性混合断裂形式。     

6061-T6铝合金搅拌摩擦焊接头的组织和性能

对4mm厚6061-T6铝合金进行了搅拌摩擦焊焊接,采用组织观察,拉伸试验和静态腐蚀失重试验对搅拌摩擦焊接头的显微组织和力学性能及腐蚀性能进行了研究。结果表明:接头焊核区发生了动态再结晶,形成了细小的等轴晶,热机影响区晶粒发生了较大程度的变形,热影响区晶粒发生了粗化;焊接速度为160mm·min-1时,接头的抗拉强度达到215MPa,为母材的76%,接头的断裂形式为韧性断裂;接头显微硬度分布曲线呈W形,沿焊缝中心线基本对称,前进边热影响区硬度低于母材的,是接头的薄弱环节;焊接速度为160mm·min-1时,焊缝的耐蚀性比母材的好。