Superplastic formability of Ti-6Al-4V butt-welded plate by laser beam welding

The superplasticity of Ti-6Al-4V butt-welded plates by laser beam welding(LBW)was studied in virtue of hot tensile tests and superplastic bulging tests.Furthermore,microstructural evolution of weld metal upon superplastic forming was systematically analyzed via metallographical tests and scanning electron microscope(SEM).The relation between the microstructure of weld metal and its superplastic ability was discussed.The experimental results show that Ti-6Al-4V butt-welded plates by LBW possess superplasticity.The maximum elongation is up to 154%and the maximum bulge height can be up to 1.81 times the internal radius of the female die.There is an optimum value of the bulge height for bulging gas pressure.

高速钢桶焊缝机电机座支撑脚复合模设计

针对高速钢桶焊缝机电机座支撑脚使用2 mm厚的SECC板料进行中小批量冲压成形的要求,设计了3副模具用于制件的4道工序成形。冲孔落料和修边压印采用倒装式复合模结构、切分模和弯曲模采用正装结构,且切分模和弯曲模集成在1副模具内。弯曲模中设计了凸模驱动的双滑块内收弯曲成形机构,该机构在制件弯曲壁的两侧都使用滑块进行夹紧驱动弯曲,能有效防止弯曲回弹,保证了制件的弯曲成形尺寸。模具结构简单实用,成形工艺设计合理,实现了制件的自动化生产。

扫描路径对DP780双相钢激光点焊成形特征及组织性能的影响

为了探究激光焊接DP780双相钢的工艺特性,开展了不同扫描路径下激光点焊DP780双相钢的实验,对比不同摆动路径对焊缝成形、组织及剪切性能的影响。结果表明:不同扫描路径下激光点焊的焊缝组织相似:焊缝区组织为板条马氏体、贝氏体以及少量铁素体,热影响区组织为尺寸不均匀的块状铁素体、贝氏体以及少量马氏体。施加不同形式的扫描方式,使焊缝内铁素体和贝氏体在一定程度上有所增加,马氏体尺寸减小。扫描激光焊接头焊缝区的平均硬度有所降低,但软化区内最小硬度明显升高;扫描激光焊在一定程度上增大焊缝熔宽,降低焊缝熔深,可抑止气孔的形成;扫描激光焊接头的断口形貌主要由光滑界面和韧窝组成。

激光功率和离焦量对2000 MPa级热成形钢激光焊接接头组织与性能影响

目的研究激光功率和离焦量对PHS2000型热成形钢激光焊接接头焊缝区及热影响区显微组织、拉伸特性和硬度分布的影响。方法采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)分析焊接接头的显微结构;利用拉伸实验和显微硬度实验探究焊接接头力学性能的变化规律。结果随着激光功率从3500 W增至4700 W,焊缝区与热影响区平均晶粒尺寸总体呈上升趋势,抗拉强度先上升后下降,焊缝区平均显微硬度值在635HV~651HV内浮动,热影响区平均显微硬度值在434HV~451HV内浮动;离焦量对焊缝区的组织分布有显著影响,不同离焦量下的组织分布均较为分散,热影响区的晶粒尺寸在离焦量为−3 mm时达到最大,为10.67μm。在不同激光功率和离焦量下,焊接接头的显微硬度值存在上下浮动,焊接接头各区的显微硬度分布规律基本一致,以焊缝为中心,两侧趋于对称分布。硬度分布规律如下:焊缝区硬度>母材区硬度>热影响区硬度。结论在本实验条件下,与离焦量相比,激光功率对焊接接头显微组织及拉伸强度的影响更大。在焊接速度为150 mm/min条件下,设置激光功率为4100 W、离焦量为−2 mm,此时抗拉强度最大,为1715 MPa,达到母材抗拉强度的85%。

Q345B钢激光-电弧复合焊接工艺性能研究

利用激光-电弧复合焊接方法,研究了6 mm厚Q345B板激光-电弧复合焊接成形的影响规律,并分析了该方式下工况适应性及接头性能。结果表明:在激光功率为4000 W、焊接速度0.8 m/min、送丝速度8 m/min及光丝间距5 mm时获得了良好的焊缝成形,且对间隙和错边的适应性较好;焊缝X射线探伤可以达到I级合格;接头力学性能表现良好。

玻璃材料超短脉冲激光焊接机理及研究进展

玻璃材料因具有一系列优异的物理化学性能而广泛应用于航空航天、汽车和集成电路等领域中,但其典型的高硬脆性特性会导致玻璃受热膨胀脆断,难以形成可靠的焊接接头。由于超快激光具有热效应小、形成非线性吸收的特点,因此是玻璃焊接的理想热源。介绍了超快激光焊接玻璃材料的原理和作用机制,详细分析了钠钙玻璃、硅酸盐玻璃和石英玻璃激光焊接的工艺特性和成形规律,通过玻璃焊接的模拟仿真分析了激光焊接玻璃的成形机制,并指出了超短脉冲激光焊接玻璃所面临的的挑战和发展方向。

冰晶石对TC4激光焊焊缝成形和组织性能的影响

为提高TC4钛合金焊接过程中对激光的吸收率,改善焊缝成形,选取冰晶石作为活性剂对TC4钛合金进行活性激光焊接,借助光学显微镜、X射线衍射仪、维氏硬度计、拉伸试验机、高速摄像机等分析了冰晶石对焊缝成形和接头组织性能的影响及作用机制。结果表明,冰晶石对焊缝表面成形无不良影响,可以增加焊缝熔深、改善焊缝截面尺寸。冰晶石对焊缝显微组织物相组成无显著影响,但会使焊缝上部和下部柱状晶的尺寸梯度减小,涂敷冰晶石后接头的性能不低于未涂敷接头。冰晶石可以作为TC4钛合金激光焊的一种有效活性剂,通过激光在其细小颗粒之间的多次反射,降低光致等离子体对激光的吸收和散射,提高吸收率。

热成形钢激光局部软化组织与性能研究

为了降低热成形钢连接位置的硬度,提高塑性,采用高斯激光光束快速扫描试样表面,利用高温回火原理使材料的强度、硬度降低,成功实现了局部区域的材料软化。结果表明,软区组织为回火索氏体,扫描速率越慢,软区硬度越低;温度为800℃、扫描线速率为2 mm/s时,软区硬度为230 HV,是母材硬度的47.92%,软区抗拉强度降低767 MPa,是母材的50.53%,其断后伸长率17.36%,是母材的188.08%;软化拉伸试样为韧性断裂,杯锥状断面;软化后点焊不会改变焊核的硬度,可以加宽热影响区,避免其硬度骤降骤升的情况,改善热影响区应力集中的情况,防止焊点出现界面断裂,软化后能提高焊点断裂最大位移60%,最大能量吸收功提升了10.14%。本研究证明了激光软化热成形钢具有可行性,对热冲压汽车零件局部软化有一定指导意义。

Q345B钢MAG焊与激光-MAG复合焊对比研究

对4 mm和8 mm厚的Q345B试板分别进行MAG焊和激光-MAG复合焊的工艺试验研究,分析焊缝成形,检测焊接接头宏观形貌、拉伸性能和弯曲性能。结果显示:相对于常规MAG焊,激光-MAG复合焊能够实现单面焊背面无垫板的自由成形;焊接速度显著提高,焊接作业效率提高一倍以上;焊材消耗减少,仅为MAG焊的22%~27%;焊接热输入小,焊后工件变形显著减小;焊接接头的拉伸和弯曲性能合格,满足实际工程应用要求。

热成形淬火对QP1180/22MnB5激光拼焊板组织与性能的影响

目的对QP1180和22MnB5激光拼焊板进行热成形试验,以解决超高强钢板材焊后的软化问题。方法选择QP1180和22MnB5异种高强钢作为母材进行激光自熔焊,对焊后的激光拼焊板进行热成形试验,通过体式显微镜、扫描电子显微镜、液压拉伸试验机和维氏硬度计等手段,分析热成形前后激光拼焊板微观组织和力学性能的变化。结果与焊态拉伸试样相比,热成形试样抗拉强度提高了135%,断后伸长率降低了55%,拉伸试样都在22MnB5母材处断裂,均为塑性断裂。在热成形后,对焊接接头进行组织分析,发现QP1180母材区马氏体含量增加,22MnB5母材区和临界热影响区组织由珠光体和铁素体转变为马氏体,焊接接头热影响区各亚区的组织均转变为大小不同的板条马氏体。硬度测试结果表明,焊态试样焊接接头的QP1180临界区存在软化现象,硬度值最低为335HV,22MnB5侧硬度值由母材处向焊缝升高,母材硬度最低为170HV;而在热成形后,QP1180临界区软化现象消失,硬度值趋于平缓,22MnB5母材处硬度比焊态试样硬度高了2倍。结论与焊态试样相比,经热成形后激光拼焊板的焊后软化问题得到了解决。

激光加工技术在模具制造中的应用与展望

阐述了激光切割、激光焊接、激光表面处理等加工技术在模具制造中的应用现状,通过案例和实践经验,展示了激光加工技术在提高模具制造效率、降低生产成本、改善模具质量等方面的优势和成果,并展望了激光加工技术在模具制造领域的发展方向。

超薄板脉冲激光焊接工艺特性及成形质量控制

采用脉冲激光焊接对0.1mm厚超薄板进行对接焊试验,探索了焊接间隙、脉冲能量、焊接线能量和焊斑重叠率对焊缝成形的影响规律。结果表明:焊接间隙对保持熔池形态和稳定性至关重要,当焊接间隙不超过0.02mm时,可获得成形均匀、连续的焊缝;激光脉冲能量决定焊接熔池大小,影响焊缝正面和背面成形,当脉冲能量一定时,焊接线能量与焊斑重叠率成正比,在本实验条件下,焊斑重叠率应不低于60%,但焊斑重叠率应该与焊接线能量相匹配,防止线能量过高,引起熔池拉长而失稳,导致焊漏或驼峰现象的发生。试验获得无气孔、裂纹的焊接接头,接头抗拉强度731.6MPa,达到母材的抗拉强度的79.7%。

LZ91镁锂合金激光焊接及超塑性能研究

LZ91镁锂合金是一种具有超低密度和优良塑性的结构材料。本文中LZ91镁锂合金板材在不同激光焊接工艺参数下连接。在不同温度(250℃、300℃)和应变速率(5×10-4s-1、1×10-3s-1)条件下进行单向拉伸试验,研究分析其流动应力和延伸率的变化规律,确定激光焊接LZ91镁锂合金的最佳成形条件:成形温度为300℃,应变速率为5×10-4s-1,激光焊接功率为940 W,焊接速度为1800 mm/min。针对超塑胀形成形方法进行模具设计和宏观有限元模拟,并通过超塑胀形试验验证激光焊接LZ91镁锂合金具有良好的成形性能。

背面成形对A7NO1铝合金激光-MIG复合焊接头组织性能的影响

针对高速列车用6 mm厚A7N01P-T4铝合金,进行强制成形和背部加永久垫板两种接头形式的激光-MIG复合焊接试验,并对比分析焊接接头的宏观成形、显微组织、力学性能,以此研究激光-MIG复合焊对两种接头型式的适应性。实验结果表明,两种接头型式均可获得外观成形良好、显微组织正常的焊缝;而力学性能方面,当背部加永久垫板时的接头抗拉强度较强制成型时的接头提高11 MPa,激光-MIG复合焊接高速列车用6 mm厚A7N01P-T4铝合金板时采用背部加永久垫板的接头形能取得较好的性能。

万瓦级扫描激光焊接背面焊缝成形规律研究

采用穿透式扫描激光不开坡口焊接方法对8 mm厚碳钢进行了万瓦级激光焊接试验,分析了激光功率、焊接速度、离焦量、扫描幅度和扫描频率对焊缝背面成形的影响。结果表明,当焊接速度为0.9 m/min、1.2 m/min时,在扫描激光作用下熔池受表面张力与重力平衡,获得了背面成形均匀、连续、根部熔透良好,背面余高合适的焊缝;随着离焦量从-10 mm到+10 mm变化,负离焦相较于正离焦焊缝成形更连续均匀,背部余高在1.2~1.5 mm;改变扫描幅度与扫描频率时,扫描频率大于300 Hz、幅度大于2 mm时焊缝部分未熔透,扫描频率为200 Hz、扫描幅度为1 mm时焊缝成形较好;焊接热输入和离焦量对焊缝背面成形的影响作用大于扫描频率和扫描幅度。通过提高焊接速度、选用-10~0 mm之间离焦量、liner(垂直)扫描方式、200 Hz扫描频率、1 mm或2 mm扫描幅度可获得均匀、连续、根部熔合良好的背面焊缝成形。

铝硅镀层热成形钢拼焊板箔材填充激光焊的组织与性能研究

铝硅镀层热成形钢是一种重要的汽车用先进高强钢,但在拼焊板制造过程中受到铝硅镀层的影响,焊接接头的性能远低于母材.文中选择了3种相同厚度不同箔材作为铝硅镀层热成形钢激光焊的填充材料,并经热成形工艺处理.通过比较焊接接头的微观组织、硬度分布、拉伸力学性能和断口形貌,阐明不同箔材填充激光焊的影响作用.结果表明,Ni箔和Cu箔都促进了焊缝板条马氏体比例的增加和δ铁素体比例的减少,但Cu箔填充接头的断口呈沿晶断裂,塑性远低于Ni箔,与Ni固溶增强增韧Fe基体有关.Fe箔在一定程度上产生稀释的作用,也提高了焊缝板条马氏体含量.

光束摆动对Ti60合金激光焊能量分布及焊缝成形的影响

对2.0 mm厚Ti60合金进行激光摆动焊接,研究光束圆形摆动时摆动频率和摆动幅值对焊缝成形及能量分布的影响.结果表明:相较常规激光焊接,激光摆动焊接可以明显改善Ti60合金焊接接头焊缝成形;光束摆动参数对焊缝成形的影响与激光能量分布密切相关,可通过调整能量分布控制焊缝成形.当摆动频率为100~150 Hz,摆动幅值为0.5~1.0 mm时,激光能量分布相对均匀,可获得焊缝成形良好的Ti60合金激光焊接接头.与常规激光焊缝相比,摆动焊缝熔宽增加约30%,整体飞溅数量减少30%以上,为对接焊缝提供了更大的间隙适应性并有效改善了焊接质量.在光束摆动参数中,摆动幅值对焊缝成形特征及能量分布的影响更明显.

激光焊接技术导入工程机械结构件制造的范式研究

高效、高精、绿色的激光焊接技术日渐成为结构件制造的主流方式之一。激光焊接技术在中厚板结构件制造上的成功导入已成为工程机械行业技术领先的重要标志。由于工程机械制造批量化、加工精度要求低等特征,提升了激光焊接技术导入中厚板结构件制造应用的难度。总结了典型工程机械结构件特点,从工艺—设备—产线3个层次梳理总结了该技术导入过程待解决的关键问题。依据工程开发经验,明确了中厚板结构件激光焊接工艺技术及成套装备开发要点,提出了激光焊接技术向工程机械结构件一般制造的导入范式,并基于范式提出了后续工艺全面导入的工作思路,总结了四大基础工作。

Al-Si镀层热成形钢热填丝激光焊接接头的性能研究

利用热填丝激光焊接技术实现Al-Si镀层热成形钢的焊接,在模具内热成形、淬火,对焊接接头的显微组织、Al元素分布和力学性能进行了研究。结果表明,基材的显微组织为马氏体组织,而熔核区的显微组织为马氏体、铁素体和贝氏体的混合组织;熔入到焊缝中的铝元素分布均匀,无局部聚集,平均含量约为0.87%;熔核区、基材的硬度分别为475、501 HV;焊接接头和两侧基材的强度基本相同,但断后伸长率存在一定差异,主要是由于焊缝和基材二者在拉伸过程中变形的不均匀所致。

轻量化系数2.0级车身关键设计及制造技术

汽车的轻量化有着巨大的经济、社会及环境效益,车身轻量化是其中的重要组成部分。新能源汽车需要搭载大容量动力电池以增加续驶里程,电池的安全性也十分重要,要求车身在保证车内乘员和电池安全性的同时提供尽量大的电池包安装空间,又要兼顾轻量化,这些目标给车身设计开发带来了诸多挑战。以一款电动轿跑车为例,介绍了一些关键的轻量化设计和制造技术,实现了C-NCAP五星和C-IASI优秀的碰撞安全性,以及轻量化系数2.03的行业领先水平。