基于响应面法的DP800车用高强钢激光-电弧复合焊接焊缝成形研究

为了优化DP800车用高强钢复合焊接的焊缝成形和工艺参数,基于响应面法建立了激光-电弧复合焊接主要工艺参数与焊缝特征参数之间的数学模型,并进行了方差分析。以特定熔深和最小化熔宽为目标,对激光功率、焊接电流、焊接速度进行了优化,得到最优工艺参数,并进行了试验验证。研究结果表明：激光功率和焊接电流与焊缝熔深呈正相关,焊接速度与焊缝熔深呈负相关;随着焊接电流的增加或焊接速度的降低,焊缝熔宽逐渐增大,激光功率几乎不对熔宽产生影响。在最优工艺参数下通过试验验证了模型的准确性,熔深和熔宽的误差率均在5%以内。     

激光-电弧复合焊在坡口中的等离子体耦合行为

研究了在坡口中进行复合焊时激光和电弧的耦合行为,结果表明:当光丝间距为2 mm时,激光和电弧能够持续耦合,但熔池表面波动剧烈,焊接飞溅较大,表面成形较差;当光丝间距为4 mm时,激光和电弧等离子体出现周期性耦合,熔池表面波动较小,焊缝表面成形较好。出现周期性耦合主要是因为焊丝熔化后先填充坡口,造成电弧下方液体堆积,激光作用区域和电弧作用区域的高度不在同一水平面上,使得实际光丝间距大于4 mm,激光和电弧不耦合;当堆积液体达到一定高度后,在重力和表面张力作用下液体向激光作用区域流淌,液面趋于水平,实际光丝间距接近4 mm,激光和电弧等离子体连接在一起,再次发生耦合。当光丝间距大于6 mm时,激光和电弧不发生耦合。     

低合金高强钢激光-MAG复合多层焊接头力学性能

在对16 mm厚11CrNi3MnMoV低合金高强钢采用激光-熔化极活性气体保护焊(MAG)复合多层焊技术实现可靠连接的基础上,对焊缝和母材的硬度、拉伸、冲击性能进行分析,并从断口特征方面对其断裂原因和机制进行研究。结果表明,焊缝抗拉强度达到817 MPa,比母材高13%,其断口韧窝相对细小均匀,而母材断口的粗大韧窝明显多于焊缝,表明焊缝强度高,母材韧性好。冲击试验中随着温度降低,母材冲击功保持稳定,而焊接接头冲击功逐渐减小,-40℃左右发生延-脆性转变。焊缝断口主要存在韧性断裂区和脆性断裂区,而母材只存在韧性断裂区。     

窄间隙条件下激光-电弧复合焊接稳定性研究

相对于当前的厚板焊接方法,激光-电弧复合焊接有很多优点。为了使激光-电弧复合焊接技术应用于厚板焊接,本文采用4 KW光纤激光器针对16 mm厚低碳钢板进行激光-电弧复合焊接打底焊接工艺研究,探究了坡口尺寸、电流值、速度等规范参数对激光-电弧打底焊接稳定性的影响,通过金相观查焊缝横截面形貌。结果表明:坡口尺寸、电流以及焊接速度是影响激光-电弧复合焊接过程稳定性的主要工艺规范。通过电弧电流等工艺规范的匹配,激光-电弧复合焊实现5 mm钝边,12°类Y型坡口的熔透打底焊接。     

钢铁材料激光-电弧复合焊接技术研究进展

激光-电弧复合焊接技术是高能束焊接领域的研究热点之一,也是厚规格(厚度大于等于5 mm)钢铁材料激光焊接的优选焊接方法。系统地介绍了国内外研究学者及企业在激光-电弧复合焊接钢铁材料方面的研究进展,并简要地阐述了新型纳米强化钢(屈服强度600~700 MPa级)光纤激光-电弧复合焊接方面的最新研究工作,同时对厚规格钢铁材料激光-电弧复合焊接技术的研究方向进行了分析与展望。     

焊接速度对激光-电弧复合焊接焊缝成形和低温冲击韧性的影响

开展了440 MPa级船用高强钢激光-电弧复合焊接试验,研究了焊接速度对焊缝成形和低温冲击韧性的影响规律。结果表明,焊接速度对焊缝成形具有较大影响：焊接速度较小时,焊接热输入较大,熔池易塌陷;焊接速度较大时,由于激光能量密度不足,激光小孔熔透不稳定,焊缝底部易形成驼峰。随着焊接速度增大,440 MPa级船用高强钢激光-电弧复合焊接焊缝的低温冲击韧性呈先增加后降低的趋势：当焊接速度低于1.0 m/min时,焊缝的-40℃冲击吸收功较低,小孔型气孔是主要影响因素;当焊接速度为1.2 m/min时,气孔倾向小,焊缝的冲击吸收功达到了175 J;当焊接速度增加到1.5 m/min以上时,贝氏体含量较大,焊缝的低温冲击吸收功下降。     

不锈钢激光-电弧双面焊接头熔化特征分析

在4 mm厚不锈钢激光-电弧双面焊接试验的基础上,研究了激光功率、电弧电流对接头形貌特征和接头特征量的影响规律,并对熔化效率进行了分析。结果表明,在较小的能量匹配下,双面焊接头呈现出激光焊与电弧焊的混合特征,随着热输入的增大,混合特征消失;增大激光功率,可使激光侧焊缝熔宽增加,而电弧侧焊缝熔宽减小,增加电弧电流,可使电弧侧焊缝熔宽增加,而对激光侧焊缝影响很小;激光功率和电弧电流增加都对焊缝中部最小熔宽有明显的增加;中部最小熔宽的深度随激光功率增加而增加,而电弧电流则起到相反的作用。在非熔透条件下,激光对电弧焊的熔化效率影响很明显,而电弧对激光焊的影响很小;在熔透条件下,增加激光功率、电弧电流对激光电弧双面焊的熔化效率都有显著的提高。     

激光-电弧复合焊接工艺参量的研究进展

激光-电弧复合焊接足近几年在国际上得到迅速发展和廊用的焊接前沿新技术,是材料优质高效连接的最佳熔焊工艺.激光-电弧复合焊接结合了激光焊和电弧焊两种工艺,影响焊接过程的参量较多,而这些因素的设置对焊接过程的稳定性、焊接接头的质量都有重要影响.从激光器类型的选择、辅助电源类型的选择、焊接方向、激光离焦量、激光-电弧之间距离...     

10 mm船用钢MAG焊及激光电弧复合焊的对比研究

采用10 kW光纤激光器对厚度10 mm的AH36船用钢进行了激光电弧复合焊试验研究,并与同材料的MAG焊进行对比,分别从焊缝成型、焊缝截面形貌、焊接接头力学性能、样件焊接变形、效率以及成本等多方面进行分析.试验结果表明:选择适当的送丝速度,MAG焊及激光电弧复合焊可分别得到具有良好焊缝成型及截面形貌的焊缝,焊缝强度均...     

激光-电弧复合焊接的研究进展

激光-电弧复合焊技术是一种具有较好工业应用前景的新技术,目前已经引起了国内外研究人员的重视.激光-电弧复合焊接将两种物理性质和能量传输机制截然不同的热源复合在一起,实现优势互补,提高焊接效率和质量.结合作者的研究工作,概括了激光-电弧复合焊接中激光与电弧相互作用、熔滴过渡特性、小孔和熔池动态行为、复合焊接工艺技术及应用等方面的最新研究进展.     

医疗器械用高氮不锈钢薄板激光焊接接头的组织与性能

高氮奥氏体不锈钢具有良好的强韧性,且可避免不锈钢中镍离子引起的生物过敏反应,在医疗器械方面具有广泛应用前景.焊接性是高氮钢的重要应用性能.本文利用激光对3mm厚的高氮钢进行了焊接,研究了高氮钢激光焊接接头的组织、力学性能及其变化规律.研究结果表明,高氮钢激光焊接焊缝组织为奥氏体和少量的δ-铁素体,接头没有出现软化区,拉伸实验均断在母材处.焊缝具有较高的冲击韧性.     

超高强钢DP780盘片激光焊接接头组织与性能研究

采用4000W盘片式Yb:YAG固体激光器,利用激光深熔焊原理对1.2mm厚的超高强钢DP780进行激光对接焊研究.利用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜等分析测试手段,研究了DP780激光焊接头的微观组织特点及激光焊参数对接头组织与力学性能的影响规律.结果表明,焊缝组织主要由板条马氏体及贝氏体构成,其大大提高了焊接接头熔合区的显微硬度.在焊接接头存在有软化区,其不会因速度增加而消失,但较高的焊接速度能减小软化区的宽度.焊接接头的抗拉强度要高于母材,熔合区显微硬度的升高是造成接头杯突值下降的主要原因.     

新一代钢铁材料激光焊接接头的组织和强韧性研究

新一代钢铁材料为晶粒尺寸在微米或亚微米级的铁素体钢,其强度比普通铁素体钢提高一倍,同时又具有较好的韧性。解决该钢的焊接问题,是新一代钢铁材料成功的关键。本文采用CO_2激光进行SS400钢的不填丝焊接,获得了强韧性高于母材的接头。当焊缝和热影响区金属主要由下贝氏体组成时,冲击功最高。当出现侧板条铁素体或低碳马氏体含量较多,冲击功下降,但都高于母材。接头硬度值低于HV330,无软化区,具有良好的弯曲塑性,强度高于母材金属。     

高强度镀锌钢的CO2激光焊接

利用CO2激光对汽车车身用1.5 mm厚高强度双面镀锌钢进行了大量的焊接实验,对焊缝组织进行了显微组织分析和相关的机械性能实验。从理论上推导了在一定焊接工艺条件下,稳定深熔焊接的下临界功率与焊接速度及焦点位置的关系。在同轴和侧吹保护气体的条件下,通过工艺参数优化,激光深熔焊接可以有效地避免高强度镀锌钢热影响区(HAZ)的软化现象以及焊缝气孔的有效控制。锌不稳定的急剧气化,使热影响区扩大和焊接稳定性降低,聚焦镜的保护难度加大,采取了有效措施加以控制。实验结果表明,用氮气作为保护气体,在激光功率1300 W,焊接速度0.8~1.1 m/min,焦点位置在工件表面下0.4 mm处时,得到了满意的焊接质量。焊缝的硬度接近母材硬度的2倍。     

车用高强钢板的光纤激光焊接实验研究

采用IPG YLR-6000光纤激光器对宝钢生产的汽车用700MPa高强钢板进行了焊接试验,并对焊接样品的焊接区和母材进行显微组织分析,结果表明焊接区域经过激光快热快冷后形成均匀细小的等轴晶,平均晶粒尺寸较母材细小.对焊接后样品进行力学性能测试,试样的断裂位置为母材,表明焊接对母材的力学性能的影响不大,可以使用光纤激光实现车用高强钢的高质量焊接.     

厚板高强钢激光填丝多层焊工艺

以16 mm厚低合金高强钢11CrNi3MnMoV为实验材料,研究了不同能量输入模式下厚板激光填丝多层焊的焊接工艺特性.设计了窄间隙坡口形式,实现了双光束激光填丝的单道多层焊.通过对比单、双光束填丝焊的焊缝成形特征,确定气孔、未熔合为高强钢厚板激光多层焊的主要缺陷,双光束可有效提高焊接稳定性、降低焊缝气孔,同时明显提高焊丝对中性能;辅助层间保温与热丝技术可有效解决未熔合与层间柬腰过小问题.双光束热丝焊的接头抗拉强度可达母材97%以上,为填丝多层焊的优选工艺.焊缝断口呈现为韧窝型剪切断裂.     

激光表面重熔300M超高强度钢的组织及腐蚀行为

采用光纤激光器对300M超高强度钢进行激光表面重熔处理,分析了不同激光功率和扫描速率下重熔表面的显微组织、硬度以及电化学腐蚀行为。结果表明:表面重熔区域的显微组织主要由马氏体以及残余奥氏体组成;扫描速率越大,显微硬度越高,显微硬度的均值约为704HV;激光重熔后,材料表面的自腐蚀电位正移,腐蚀电流密度下降;在激光功率为300W和扫描速率为33mm/s条件下得到的重熔层的耐蚀性最好。     

Review on Joint Shear Strength of Nano-Silver Paste and Its Long-Term High Temperature Reliability

Soldering has been the main die attach technology for several decades. Recently, in order to meet the high temperature electronic requirements (high temperature-operating SiC and GaN devices) as well as the health recommendations (replacing the toxic lead present in common solder alloys with lead-free alternatives), several new attach technologies have been developed. Among others, the sintering of nano-silver particles seems to be one of the most interesting choices, and has been extensively investigated during recent years. The emergence of this technology is mainly due to the desired high electrical and high thermal conductivities of the sintered joint, its low elastic modulus offering a good thermo-mechanical reliability, its low process temperature, and its high operating temperature. In this paper, a review of parameters affecting the initial shear strength of the sintered silver joint will be summarized as well as the high temperature long-term reliability issues. The sintering cycle (bonding pressure, bonding temperature, sintering dwell time, heating rate, and the sintering atmosphere), the joint size, and the attached materials properties (nature, roughness), are found to closely affect the initially measured shear strength of the joint. The long-term reliability of the joint has been shown to suffer initially from three phenomena: the silver electro-migration, the decrease of shear strength under harsh thermo-mechanical stresses, and the swelling of the sintered layer. While the latter phenomenon is observed during the storage at temperatures above 350°C, the electro-migration and thermo-mechanical stresses can influence the package reliability at temperatures as low as 250°C. However, some suggested precautions during the module fabrication can lead to the minimizing of the effects of these phenomena and the achievem a more reliable joint.