机械振动对激光填丝焊接接头组织和疲劳性能影响

针对激光填丝焊接过程中存在气孔、飞溅、夹渣和疲劳性能差等缺点,课题组提出了基于机械振动技术的激光填丝焊接方法。课题组采用机械振动与激光填丝焊接相耦合的方法研究了机械振动对焊缝形貌、组织、力学性能和断裂机理的影响。结果表明:机械振动可以改善316不锈钢焊接接头,减少焊缝中的柱状晶,增加树枝晶和等轴晶,提高了焊缝硬度;3种振动频率下焊接接头的残余应力均较高,与振动频率0和524 Hz相比,1055 Hz振动频率的焊缝残余应力更低;疲劳断口均呈解理断裂,但是与524 Hz振动频率相比,1055 Hz振动频率具有更低的裂纹扩展率,更好的疲劳性能。

5052铝合金高频微振激光焊接头气孔及组织研究

通过激光和高频微振热力耦合的方法焊接5 mm厚的5052铝合金,研究振动对焊缝成形、气孔率、显微组织及显微硬度的影响规律,并研究了振动对熔池凝固过程的影响。结果表明,当其他激光焊接工艺参数一定,振动频率为965 Hz时,焊缝宏观成形较好;在高频微振焊接工艺下,振动对熔池起搅拌作用;机械振动与焊缝气孔逸出具有一定的相关性,表现在采用振动工艺后,气孔受熔池液态金属推动,更易从焊缝中逸出,减少了焊缝内的气孔缺陷;施加振动可以抑制树枝晶生长趋势,使焊缝晶粒细化,振动频率为965 Hz时,作用最明显,焊接接头微观组织最为均匀、细密;5052铝合金接头在高频共振频率965 Hz条件下的焊缝区平均显微硬度达到HV59.6,高于低频共振的HV56.2和无振条件下的HV53.3,并且各区域硬度数值极为平均,接近母材的硬度HV65。

5052铝合金高频微振激光焊接疲劳性能及损伤行为

采用光纤激光器对5 mm厚的5052铝合金进行振动焊接,研究其接头组织、残余应力对拉伸性能和疲劳性能的影响。研究结果表明,振动焊接的焊缝组织柱状晶数量明显减少,组织较常规焊缝更均匀细密。采用合适的振动频率与振动加速度,焊缝残余应力可低至140 MPa,而常规焊接焊缝的残余应力高达335 MPa。在应力比为0.1的拉-拉疲劳条件下,母材和接头的条件疲劳极限分别为160 MPa和120 MPa。疲劳源区位于表面缺陷处,裂纹以穿晶形式扩展,大量疲劳条带及二次裂纹产生于断口处。