高温合金/不锈钢异种材料T型接头激光穿透焊工艺研究

针对飞行器发动机水冷壁结构,进行了GH3128/06Cr19Ni10异种材料T型接头激光穿透焊试验,主要研究了焊接参数对焊缝成形和焊接裂纹的影响规律,分析了焊接裂纹形成原因,得到了较合理的焊接工艺区间。结果表明,对于GH3128/06Cr19Ni10异种材料T型接头激光穿透焊,连续焊比脉冲焊更易实现稳定焊接,获得良好焊缝成形。焊接裂纹是接头主要缺陷裂纹都在高温合金一侧产生,控制激光功率、保证对中可降低裂纹产生概率。焊接接头的另一种缺陷是表面下塌,保证间隙小于0.2mm可抑制下塌缺陷的产生。对由41条焊缝组成的模拟件进行了10MPa,5min水压测试,每条焊缝都满足要求。     

激光-高频感应复合焊接技术

为了克服激光深熔焊易产生气孔、焊接高碳钢高合金钢等材料时接头组织性能恶化并容易出现裂纹以及材料对激光吸收率低等缺点,研究了一种将高频感应加热与激光相结合的复合焊接方法。以30CrMnSiA为对象,与激光焊接相比,采用激光高频感应复合焊的焊缝组织中马氏体成分减少,贝氏体成分增加,接头的裂纹倾向降低了,同时焊缝的熔深熔宽也有明显的提高,而并未使焊接热影响区变宽或组织恶化。实验结果表明,激光高频感应复合焊接与单纯激光焊接相比,可以起到改善接头组织性能、降低裂纹和气孔倾向以及进一步提高焊接效率的效果。     

激光深穿透焊接中裂纹的消除

通过开启应力释放槽、予热及后热等措施消除了激光深穿透焊接中出现的焊缝根部裂纹和表面纵向裂纹．     

高强钢的激光焊接性研究

激光焊接的热循环特点是加热冷却速度快,可细化高强钢焊接接头的晶粒,但仍然存在焊缝凝固裂纹、HAZ裂纹和软化等问题。本文主要分析高强钢激光焊接性的一些特征,介绍国内外目前就高强钢激光焊接所采取的防止裂纹和HAZ软化的工艺措施。     

可伐合金外壳激光封焊的裂纹原因分析

可伐(Kovar)合金作为一种功能材料,在较宽的温度范围内(-80℃～450℃)内膨胀系数与硬玻璃的膨胀系数相近,可以保证材料的匹配封接。主要分析了可伐合金外壳采用激光封焊时焊缝处产生裂纹的原因,并就改善焊接裂纹提出了改进措施,主要措施包括焊接工艺参数的优化、焊接结构的优化设计、焊接前的清洗及热处理。     

镍基高温合金激光焊接接头组织及裂纹形成原因

分析了激光焊接镍基合金时接头显微组织特征,对焊缝及焊接热影响区中热裂纹产生的原因,进行了初步探讨.研究认为,母材和焊缝中成分偏析及(γ+γ')低熔共晶的存在,是产生热裂纹的重要原因.     

超声热红外技术在无损检测领域中的应用

介绍了红外热超声技术的基本原理及其特点,用这种技术对一个碳纤维复合材料T形接头和一块埋有裂纹缺陷的有机玻璃板进行检测,检测出试件表面及亚表面的闭合裂纹缺陷;对两块不同焊接能量激光焊接钢板进行检测,并由实验结果对激光焊接能量和焊缝质量方面给出了分析比较.     

激光焊接工艺对K418与0Cr18Ni9焊接接头性能的影响

为了研究激光焊接工艺对K418与0Cr18Ni9异种金属焊接接头性能的影响,采用金相显微镜对焊缝的金相组织和形貌进行了分析,评价了焊缝及周边的硬度和强度。结果表明,在激光焊接K418高温合金与0Cr18Ni9时由于母材热物性参量存在较大的差异,为保证焊缝质量,激光光斑应偏向0Cr18Ni9合金一侧;为了防止热裂纹和液化裂纹的产生,应该尽量延长熔池凝固时间同时减少热影响的热输入;当保护气体流量为12L/min时,对焊缝的保护效果最好,与Ar₂相比N₂能有效减少焊缝中气孔的含量,但也会降低焊缝性能;焊缝的硬度值位于两母材硬度之间,焊接接头的强度约为母材的89%。采用合适的激光焊接工艺可以实现K418合金与0Cr18Ni9较好的焊接效果。     

铝合金2007的激光焊接

研究了采用高功率Nd:YAG连续激光器焊接铝合金2007的方法和工艺参数。通过观察焊缝截面,发现存在气孔和热裂纹。工艺实验表明,采用填充焊丝AlSi12激光焊接可有效抑制热裂纹的产生。     

2060铝锂合金光纤激光填丝焊接工艺研究

2060-T8铝锂合金是具有低密度、高比强度,及良好低温性能的新型轻量化航空材料。采用光纤激光器并填充5087(Al-Mg-Zr)焊丝焊接2mm厚2060-T8铝锂合金,研究了工艺参数对焊接接头热裂纹敏感性的影响,分析了焊接接头的显微组织及力学性能。研究结果表明,结晶裂纹敏感性随激光功率和焊接速度的增加而增加,随送丝速度的增加而降低。在激光功率为3kW、焊接速度和送丝速度为3m/min的工艺参数下接头成形良好,无焊接裂纹,焊接接头的平均抗拉强度为309MPa,断裂发生在焊缝区。同焊缝上部及下部相比,焊缝腰部熔合线附近细晶区等轴晶数量较多且柱状晶明显细化,这与熔池流动机制与边界层厚度有关。     

2198-T851铝锂合金激光焊接工艺研究

铝锂合金被认为是在航空航天领域中实现飞行器轻量化的理想结构材料之一。采用高功率光纤激光器焊接1.76mm厚的2198-T851铝锂合金,研究填充ER4047焊丝时激光功率、焊接速率和送丝速率对焊接热裂纹和焊缝组织的影响,以及最优焊接工艺下焊接接头的显微组织与力学性能。结果表明,当激光功率为4kW,焊接速率为4m/min,送丝速率为4m/min时,填充ER4047焊丝焊接可获得成形良好且无宏观裂纹缺陷的焊接接头。接头的平均抗拉强度为342MPa,拉伸断裂后接头断裂强度达到母材的65.4%,熔合区为薄弱部位。     

镀镍电池壳脉冲YAG激光缝焊工艺

研究了低功率脉冲YAG激光对电池壳封焊的应用.封焊接头由缝焊形成,焊接过程中熔入到焊缝中的镀镍可导致焊接裂纹产生,为此脉冲YAG激光焊接工艺必须保证焊缝有足够的致密性、良好的焊缝成形和表面光洁度,以及裂纹的防止.脉冲激光焊接主要工艺参数有脉冲重复率、脉冲宽度、脉冲放电电压、激光光斑的离焦量、焊接速度,这些参数的合理匹配,可获得理想的激光平均功率、激光功率密度和激光峰值功率.本研究表明采用正离焦焊接时,当激光功率密度达到一临界值时,焊缝可有效地避免裂纹的形成,激光平均功率达到一定值时可保证工件熔透,并有适当的熔宽,但激光功率密度过大将导致焊缝出现切割效应,而激光平均功率过大则引起焊缝表面严重下凹而使焊缝成形恶劣.脉冲重复率和焊接速度的合理匹配是焊缝致密性和表面质量保证是主要因素.(PE3)     

铝合金外壳气密性封装的脉冲激光缝焊

利用手套箱激光缝焊机进行了用于电子器件和组件的铝合金外壳气密性封装的脉冲激光缝焊工艺试验研究,分析了材料内部元素含量、激光焊接工艺参数等因素对最终焊接结果的影响。通过优化缝焊工艺,获得了氦气漏气率小于1×10-9(Pa·m3)/s,焊缝成形美观的焊接样品。试验结果对电子器件和组件的铝合金外壳气密性脉冲激光缝焊工艺质量的提升具有一定的现实指导意义。     

殷瓦薄板高速激光焊接的热裂纹敏感性

以2.2 m/min激光扫描速度,采用对接和搭接两种方式高速焊接0.7 mm薄板殷瓦合金。借助金相显微镜和扫描电子显微镜观察焊缝显微组织,讨论焊缝中心的热裂纹形成机理,对比分析不同接头形式的热裂纹敏感性。实验结果显示,殷瓦合金的高速激光焊缝为铸态单相奥氏体树枝晶。对接焊缝中心出现热裂纹,而搭接焊缝未发现热裂纹。分析认为,在树枝晶凝固最后阶段,焊缝两侧树枝晶粒的大角度晶界能γgb大于2倍液态薄膜固/液界面能sγl,液态薄膜完全桥接需要临界过冷度ΔTb。殷瓦合金散热系数低,过冷度不足,焊接残余拉伸应力rδ将导致液态薄膜开裂。对接时容易出现热裂纹。而搭接时开裂的液态薄膜有上层液态金属流入补充,能有效降低焊缝的热裂纹敏感性。     

10Ni3CrMoV钢T型接头CO_2激光复合焊工艺与组织

激光复合焊接综合了激光焊和电弧焊的优点,使其成为船用大厚度钢板高效焊接最有前景的方法之一。研究了船用钢板的高功率CO2激光焊接工艺,重点分析了保护气体成分对焊缝化学成分的影响,激光与电弧间距对焊接过程稳定性的影响。在工艺参数优化的基础上实现14 mm厚10Ni3CrMoV钢板的高功率激光T型结构焊接。获得的焊缝通过X光探伤检验,没有发现裂纹,存在少量不连续的小气孔。采用光学显微镜分析了焊接接头微观组织,结果表明,微观组织显示了焊接接头较好的综合力学性能,尤其是经历重熔与热处理后的焊缝组织发生明显细化。测试了焊接接头不同部位的硬度,焊接接头最大硬度小于360 HV,符合船用技术要求。     

激光焊接铸造镍基高温合金工艺研究

研究了铸造镍基高温合金（Ｋ３）激光焊接时工艺参数对焊缝熔深及熔宽的影响．讨论了焊缝及热影响区产生热裂纹的机制及防止措施．结果表明，采用合适的激光焊接工艺可得到有较高强度、没有裂纹和气孔等焊接缺陷的接头．     

SiCp6061Al金属基复合材料焊缝“原位”合金化激光焊接研究

以Ti作为合金化元素对SiCp 6 0 6 1Al金属基复合材料 (SiCp 6 0 6 1AlMMC)进行焊缝“原位”合金化激光焊接。研究了焊缝“原位”合金化元素Ti添加量对焊缝显微组织的影响。结果表明 ,采用焊缝“原位”合金化方法激光焊接SiCp 6 0 6 1AlMMC ,可以有效抑制焊缝中针状脆性相Al4C3 的形成 ,并获得以均匀分布TiC ,Ti5 Si3 等为增强相的新型金属基复合材料焊缝 ,焊缝“原位”合金化激光焊接是焊接SiCp Al复合材料的一种新方法。     

SiCp/6061Al金属基复合材料焊缝“原位”

以Ti作为合金化元素对SiCp/6061Al金属基复合材料(SiCp/6061AlMMC)进行焊缝“原位”合金化激光焊接。研究了焊缝“原位”合金化元素Ti添加量对焊缝显微组织的影响。结果表明,采用焊缝“原位”合金化方法激光焊接SiCp/6061AlMMC,可以有效抑制焊缝中针状脆性相Al4C3的形成,并获得以均匀分布TiC,Ti5Si3等为增强相的新型金属基复合材料焊缝,焊缝“原位”合金化激光焊接是焊接SiCp/Al复合材料的一种新方法。     

30CrMnSiA调质钢的激光焊接性研究

探讨了调质状态下 30CrMnSiA钢的激光焊接性、焊缝成形及焊接变形;研究了调质状态下激光焊接30CrMnSiA钢时焊缝的金相组织及热影响区性能变化;提出了焊深≥ 1 .5mm的调质状态下 30CrMnSiA钢激光焊接规范参数。结果表明,采用激光焊接调质状态下的 30CrMnSiA钢,易获得质量优良的焊缝,不会出现常见的焊接裂纹和明显的热影响区性能变化;工件加工误差对焊缝成形的影响可通过一定的措施加以改善,表面黑化处理对焊缝成形的影响机理有待进一步研究。     

TiNi合金/不锈钢激光焊接头裂纹的形成和控制

采用低功率脉冲激光对0.2 mm厚的TiNi形状记忆合金/不锈钢异种材料进行焊接,对焊接接头的裂纹形态和元素分布进行了研究,分析裂纹的形成原因,提出裂纹控制的措施。结果表明,TiNi合金/不锈钢异种材料直接对接焊裂纹敏感性很大,仅通过调整激光焊接工艺参数无法避免裂纹的产生。裂纹产生的主要原因是不锈钢母材中的Fe元素大量进入焊缝,与Ti元素形成脆性金属间化合物导致焊缝变脆,在焊接应力作用下开裂。通过在TiNi合金与不锈钢之间预置纯Ni丝作为填充材料可以稀释焊缝中Fe和Ti元素的含量,对形成裂纹的脆性组织进行阻隔,避免裂纹的产生,焊接接头的平均抗拉强度达到580 MPa。