电流对铝合金激光填丝焊接接头组织及性能影响研究

采用激光填丝焊接技术对3 mm厚的6061铝合金进行搭接叠焊,通过送丝系统对焊丝加入直流电流,研究加入电流后焊接接头成形质量及影响机制,分析焊接接头显微组织以及力学性能。结果表明,加入电流后,熔池内产生电磁场,在洛伦兹力作用下形成熔体对流,形成电磁搅拌。随着电流的增大,焊缝表面成形光滑,焊缝熔深增加;焊缝组织在电磁搅拌作用下,晶粒细化,析出Mg_(2)Si相;加入电流后熔池稳定性增加,焊缝组织成分均匀化,焊缝区维氏硬度趋于稳定;焊接接头抗拉强度和塑性随着电流的增大均提高。电流为150 A时,焊接接头的抗拉强度为304.68 MPa,伸长率为8.77%。

Mg-Al-Zn合金激光填丝焊接接头的显微组织与力学性能

采用激光填丝焊方法对4 mm厚的Mg-Al-Zn系镁合金进行焊接,采用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜和X射线衍射仪对接头的微观组织进行分析,并对接头的拉伸性能和显微硬度进行测试。结果表明,接头焊缝区主要由α-Mg基体相和β-Mg17Al_(12)强化相组成。与母材区相比,接头热影响区的硬度有所降低,与该区域的晶粒粗化有关。在激光功率3.0 kW,焊接速度1.5 m/min,送丝速度2.1 m/min的工艺条件下获得的接头,焊缝成形良好,其抗拉强度为315 MPa,与母材的抗拉强度接近。接头拉伸断口上分布着一定数量的韧窝和河流花样,总体呈韧-脆混合型断裂特征。

磁场辅助窄间隙激光填丝焊焊接工艺研究

采用磁场辅助窄间隙激光填丝焊工艺对25 mm厚S32101双相不锈钢板进行多层焊接,并对其焊接性能进行了研究。观察对比了有无磁场辅助窄间隙激光填丝焊的焊缝成形,并重点分析了磁场辅助焊接接头的力学性能、金相组织。结果表明:有无磁场辅助得到的焊缝表面均平滑均匀,基本无飞溅。无磁场辅助的焊缝出现气孔及未熔合缺陷,施加磁场后焊缝无此缺陷。磁场辅助焊接的拉伸试样均断裂于母材位置,焊接接头的抗拉强度高于母材。各焊层焊缝的平均硬度高于母材。焊缝组织为奥氏体和铁素体,组织细密均匀,两相比例均匀稳定,约为1:1。

薄镀层热成形钢激光填丝焊的焊缝特征及性能

为降低镀覆在钢板表面的铝硅镀层对激光接头的不利影响,采用薄镀层热成形钢材料配合激光填丝焊技术,获得了焊缝内铝质量分数小于1%的激光填丝焊接头。对该接头进行了宏观及微观组织分析,发现热成形后焊接接头组织被全马氏体组织取代,避免了软化现象。力学性能分析表明,热成形前后试样的抗拉强度从约570 MPa提高到约1 500 MPa,接头的薄弱环节位于母材,高速拉伸对接头的抗拉强度没有不良影响,而断裂伸长率受影响较大。

B950CF钢超窄间隙激光填丝焊接头疲劳性能

超窄间隙激光填丝焊(ultra-narrow gap laser welding,Ultra-NGLW)是一种先进的厚贝氏体钢焊接技术,具有热输入小,焊接接头低应力、变形小等优点.通过对不同“激光填丝-激光打底”比例的Ultra-NGLW接头高频拉-拉疲劳试验,绘制了10 mm厚不同填丝深度Ultra-NGLW接头S-N曲线,并通过对比分析接头的S-N曲线和疲劳断口特征,得到影响UltraNGLW接头疲劳性能的主要原因.试验结果表明,随着激光填丝深度的加深,接头的疲劳性能逐渐降低,填丝深度为0 mm时,接头疲劳强度为337.5 MPa,当填丝深度达到5 mm后,疲劳强度趋于稳定在270 MPa左右,Ultra-NGLW接头的疲劳源主要为焊缝粗晶区和熔合区的气孔、夹杂等焊接缺陷,在高频拉-拉疲劳循环载荷的作用下,粗晶区马氏体脆硬组织中形成较多裂纹,使其疲劳源裂纹快速扩展并连通脆硬组织中的裂纹直至接头失效.

机器人自动双丝焊在某地铁车辆转向架侧梁焊缝的应用与优化

文章以某型号地铁车辆转向架侧梁焊缝焊接的方法为研究对象,重点分析机器人自动双丝焊在侧梁外体、对接焊缝以及小件焊缝中的应用。针对自动双丝焊过程中出现的咬边、焊角不匀、飞溅过多、焊缝成型不良等技术难点进行研究。通过优化工艺编程的关键环节、改进自动双丝焊的焊接技巧,并充分利用双丝焊高速脉冲焊接的特性,调整焊接顺序,优化摆幅参数,并调整待焊件及机械手变位机轴值的角度。该措施有效解决双丝焊在现场作业中出现的焊缝缺陷问题,确保焊缝质量符合标准,提高熔敷金属与母材的熔合性。同时,熔敷金属的填充量得到最适宜的提升,不仅保证焊接质量,还使得焊缝成型美观。上述改进和优化显著提升自动双丝焊的焊接水平,对于解决同类型结构焊接件的现场操作难点具有重要指导意义。

乘用车车门铝板材料激光填丝焊试验研究

以乘用车铝合金车门为研究对象,通过仿真模拟与工艺试验的综合应用,研究铝合金板材的激光填丝焊工艺和焊接质量,通过评判焊接后焊缝的成形质量和力学性能等,获得适用于铝合金车门激光填丝焊的最佳工艺参数,并利用此参数进行铝车门内板总成的激光填丝焊试制,获得了较好的焊接质量。结果表明,针对厚度为1.5 mm的5182铝板和6016铝板激光填丝搭接焊,采用激光功率为2600 W、焊接速度为2.5 m/min、送丝速度为7 m/min的参数配置,可获得较好的焊缝成形质量和力学性能,满足实际铝车门内板总成的焊接质量要求。

窄间隙激光填丝焊焊接材料对比分析

针对核用TP316LN不锈钢厚壁管道,采用8种不同批号的不锈钢焊丝进行窄间隙激光填丝焊接。在激光焊焊接参数保持一致的情况下,通过对焊接接头力学性能、微观组织进行分析,探索不同化学成分的焊接材料对焊缝质量的影响,从而得出窄间隙激光填丝焊焊接核用TP316LN不锈钢厚壁管道时,焊接材料选用的基本原则和规律。

填丝焊门环的性能研究

采用填丝焊生产一体式拼焊门环,利用金相显微镜等,对不同强度等级的Al-Si镀层热成型钢的填丝焊进行研究。研究表明:通过添加焊丝来稀释镀层元素,使其不富集在焊缝周边,可有效避免δ铁素体的产生及富集。在此基础上,各种搭接组合的拉伸、硬度等性能均符合焊缝性能标准要求。

钛合金窄间隙激光填丝焊接工艺及接头组织性能分析

采用自主研发的Ti-Al-V-Mo系钛合金药芯焊丝为填充金属,进行TC4钛合金板窄间隙激光填丝焊接工艺实验,研究激光功率、摆动参数、焊接速度和送丝速度等工艺参数对焊缝成形的影响规律,借助高速摄像系统研究焊接过程羽辉及等离子体特性,并对获得的焊接接头组织性能进行分析。研究结果表明:采用激光功率4.0 kW、圆形摆动模式、摆动频率100 Hz、摆幅2 mm、焊接速度0.42 m/min、送丝速度0.6 m/min的工艺参数组合下得到的焊缝成形良好,无明显外观缺陷,当焊丝末端与液态熔池接触距离为0 mm时,过渡方式为液桥过渡,可以实现焊丝熔化金属向熔池的稳定、有序过渡,该焊接工艺获得的20 mm厚TC4钛合金板窄间隙激光填丝焊接头组织性能良好。

激光功率对6061-T6铝合金激光填丝焊接头组织及性能的影响

采用激光填丝焊将厚度为2 mm和3 mm的6061-T6铝合金板材进行搭接叠焊,研究激光功率对接头成形质量的影响,分析了接头的显微组织和力学性能。结果表明,增大激光功率可以有效增加热输入量,焊道逐渐宽化,焊缝熔深增加。进一步分析发现,焊缝中心区和热影响区的析出相均为Mg2Si。硬度试验结果表明,焊缝中心区由于细小等轴晶和析出相的双重作用,硬度远高于母材区与热影响区的。拉伸试验结果表明,接头的抗拉强度随激光功率的增大而升高,激光功率由2.0 kW升高至2.8 kW,抗拉强度升高约39%。

EQ70钢窄间隙激光填丝焊接头组织与性能研究

采用窄间隙激光填丝焊接技术对26 mm厚EQ70钢板进行了焊接试验,第1道采用自熔焊打底,后4道采用填丝焊对坡口逐层填充。对接头厚度方向底、中、表层三处位置的微观组织进行对比观察,并进行了力学性能测试。结果表明,焊缝双面成形良好而且变形量较小,无裂纹等缺陷。自熔焊焊缝及热影响区中存在大量马氏体组织。填丝焊焊缝组织中存在大量针状铁素体及粒状贝氏体,其热影响区组织中存在大量板条马氏体。接头自熔焊和填丝焊的热影响区靠近母材的位置均出现软化现象。填丝焊缝的抗拉强度高于自熔焊的。

多丝焊接技术研究开发的现状

介绍了目前国内外研究开发的多丝焊技术,包括TANDEM双丝焊、冷金属过渡双丝焊、单电源双细丝埋弧焊、超厚壁容器用双丝窄间隙埋弧焊、三电弧双丝焊、双热丝+单冷丝MAG焊、高速三弧MAG焊、双丝+冷丝埋弧焊、单电源三丝焊、多丝堆焊、多丝埋弧焊和缆式焊丝弧焊的研究开发及应用现状,并对相应的技术进行了评述,对今后多丝焊技术的发展进行了讨论。

薄壁钛合金T形接头摆动激光填丝焊组织与性能

在摆动激光填丝焊接中,热输入是影响焊接接头组织与性能的关键因素,因此开展热输入与组织和力学性能的相关性研究,为进一步提高薄壁钛合金接头的力学性能提供数据支撑及相关理论依据。采用摆动激光填丝焊对2 mm厚的TC4钛合金T形接头进行焊接试验,对比分析不同位置的微区组织与力学性能。研究结果表明:焊缝表面成形良好,无未熔合、气孔、夹渣等焊接缺陷;焊缝组织主要由α′马氏体和初生β相组成,并有少量的孪晶和位错产生;热影响区主要由母材中未发生相变的α相和α′马氏体组成;焊接接头硬度值在286~413 HV之间浮动,其中焊缝区硬度值最高,与母材相比硬度值约提升38%,随着焊接热输入增大,相变生成α′马氏体越多,显微硬度增大;焊接接头平均抗拉强度为1 076 MPa,略高于母材,拉伸试件断裂位置为母材,断口呈现出韧性断裂特征;焊接接头平均剪切强度为679 MPa,剪切试件断口起裂位置为焊缝内部,焊缝区断口呈沿晶断裂特征,热影响区断口呈解理和准解理穿晶断裂特征。

TC4钛合金窄间隙激光填绞股焊丝焊接特性研究

研究了窄间隙激光填丝焊过程中激光功率、焊接速度、送丝速度、离焦量等对TC4钛合金焊缝成形的影响规律,并进行20 mm厚TC4钛合金板的工艺验证及焊接接头的组织性能分析。结果表明:在圆形摆动的激光束模式下,焊缝熔深主要受激光功率和离焦量的影响,焊接速度和送丝速度对熔深的影响较小;焊缝熔宽、焊接速度和送丝速度的关系紧密,受激光功率和离焦量影响较小;用激光功率为4 kW、焊接速度为0.42 m/min、送丝速度为3.5 m/min、离焦量+15 mm的工艺参数得到的焊缝成形良好,无明显外观缺陷,获得的焊接接头力学性能较优异,热影响区主要由针状α’马氏体+初生α_(p)相组成;焊缝区由粗大的原始β柱状晶粒和内部网篮状针状α’马氏体组成,焊接接头的平均抗拉强度为940 MPa,拉伸断裂位置为母材区。

Ti64钛合金窄间隙激光填丝焊接头组织性能

采用钛基金属粉芯焊丝,通过激光填丝焊接方法对Ti64钛合金板进行窄间隙焊接,分析了激光填丝焊接接头各区域的微观组织类型及形貌特征;测试了焊接接头的力学性能,如显微硬度、室温拉伸性能。结果表明:焊缝区(WM)主要由粗大的原始β柱状晶粒和内部网篮状针状α’马氏体组成,热影响区(HAZ)主要由等轴状α相和长条状α相,以及少量次生α_(p)相组成;在焊缝组织中,小角度晶界主要集中分布在片层组织边界,焊缝中的大角度晶界比例较大,大于15°的大角度晶界占比约85.55%;Ti64钛合金焊接接头的焊缝区都由密排六方(HCP)晶体结构构成,没有发现其他晶体结构;焊接接头的抗拉强度达939MPa,断后伸长率为13%,断裂位置在母材(BM)区域,拉伸断口存在明显的剪切唇,韧窝较深且均匀;焊缝区的平均显微硬度值明显高于母材及热影响区。

窄间隙激光填丝焊工艺参数对高强钢焊缝成形及缺陷倾向的影响

以20 mm厚的10Ni5CrMoV高强钢板为试验材料,研究了窄间隙激光填丝焊中激光功率、焊接速度、送丝速度以及光束摆动轨迹对单层填充焊缝成形及缺陷倾向的影响。结果表明:裂纹与气孔是主要焊接缺陷,裂纹断口表面树枝晶成束状排列且表面光滑呈圆形,为典型的凝固裂纹。在本文的研究参数下,随着激光功率增加,焊缝深宽比显著增大,凝固裂纹倾向先增大后减小;焊接速度增大到一定值后气孔、裂纹明显减少;随着送丝速度增加,焊缝“指状”熔深减小,束腰倾向降低,气孔减少。光束摆动对气孔的产生有明显的抑制作用,但不能抑制裂纹产生。

基于发射光谱的激光填丝焊接过程监测研究

针对ER316L不锈钢激光填丝焊过程中因送丝不稳定导致的焊缝质量问题,提出了基于光致等离子体发射光谱诊断的在线监测方法,构建了焊缝质量预测模型,对实现焊接过程自适应控制和激光焊接智能化有重要意义。为深入研究激光焊中激光与焊材的相互作用机制,进行了激光自熔焊、激光填丝焊试验,同步采集了光致等离子体的光谱信息,并与TIG焊工艺下的电弧光谱进行了对比分析。结果表明激光自熔焊时光谱由连续谱和强度较弱的FeⅠ636.44 nm、CrⅠ427.48 nm线谱组成;激光填丝焊时辐射光强显著增加,并产生大量CrⅠ谱线;电弧光谱包含大量的ArⅠ、ArⅡ谱线及少量的FeⅠ谱线。根据Boltzmann作图法和Stark展宽法,求得激光填丝焊时光致等离子体电子温度为5024.9 K,电子密度为2.375×10^(16)cm^(-3),满足局部热力学平衡状态。在此基础上,深入探究了激光焊接质量与光谱特征参量的内在联系。结果表明,谱线强度和电子温度与焊缝质量有很强的相关性。当成形良好时,CrⅠ谱线强度数值较高,FeⅠ谱线强度较低,电子温度在小范围内稳态波动;当产生偏丝缺陷时,CrⅠ谱线强度较低,而FeⅠ谱线强度较高,电子温度急剧变化。以平滑去噪处理后的CrⅠ529.83 nm谱线强度、FeⅠ636.44 nm谱线强度和电子温度为输入,构建单隐含层神经网络焊缝质量分类模型,识别成形良好和偏丝缺陷两种状态,测试10次的平均准确率为88%。采用t分布随机邻域嵌入算法对光谱数据进行维数约简,以得到的3维嵌入向量为输入特征,采用同样的神经网络结构进行焊缝质量模式识别,平均准确率为97%。结果表明,对光谱数据进行降维处理得到的特征包含了线谱和连续谱信息,比人为选取的特征线谱更能准确表征焊缝质量。

6082铝合金激光填丝焊接头组织及力学性能研究

以3 mm厚6082-T6铝合金板为母材进行激光填丝焊接,研究激光功率与焊接速度对焊缝成型、微观组织及力学性能的影响。结果表明,在激光功率为1800 W、焊接速度为0.9 m/min时,焊缝成型最好。接头显微硬度从母材到焊缝中心呈现先减小后增大的趋势,热影响区处存在明显的软化。接头抗拉强度可达300 MPa,伸长率为3.60%。在焊缝背面熔透的条件下,随激光功率增大或焊接速度减小,焊缝的整体成型质量逐渐变好,焊缝中心晶粒尺寸增大,力学性能变差。同时随着激光功率增大,接头气孔数量、尺寸及气孔率均增大。由于6082铝合金本身具有较高的热裂纹敏感性,而且在填丝焊过程中加入Zn,易形成低熔点共晶相,在热循环作用下局部液化导致沿晶开裂。

镀锌钢板激光填丝焊接工艺与接头力学性能研究

车身用镀锌钢板的厚度较薄,采用其他方法焊接制造容易产生较大变形,开发厚度较薄的镀锌钢板激光填丝焊接工艺具有重要工程实践意义。针对车身用0.7 mm厚异种镀锌钢板,开展激光填丝焊接工艺试验,系统研究关键工艺参数(激光功率、焊接速度、离焦量和送丝速度)对焊缝表面和横截面的影响规律,分析焊接接头的微观组织特征和力学性能。结果表明,激光功率、焊接速度、离焦量和送丝速度有较好匹配时,可以获得焊接飞溅少、表面光滑的焊缝;焊接接头拉伸试样在强度较弱的母材发生断裂。