铝合金激光扫描焊接非熔穿目标影响因素的研究

对激光扫描焊接技术非熔穿焊缝质量目标影响因素展开研究。首先通过对现有在线监控系统的探测度进行研究,确认监控系统对焊接特性的检查有效性。根据DOE试验设计,探究焊接工艺及工况与气孔及熔深的相关性。在保证焊缝成形的前提下,分析气孔的形成机理,并解释各抑制技术对气孔的抑制机理。确定抑制气孔的技术途径和具体措施,并控制焊接熔深,使焊缝质量满足标准要求,且将缺陷率控制到最低。

激光扫描焊接工艺对铝合金焊接气孔率的影响

以6061铝合金为研究对象,研究了激光扫描焊接过程中光束的扫描轨迹、扫描幅度与扫描频率对6061铝合金气孔产生的影响规律.结果表明,与激光非扫描焊接相比,采用光束垂直于焊缝、平行于焊缝和圆形运动3种不同轨迹的扫描方式均有利于抑制铝合金激光焊接气孔的产生,且以光束为圆形轨迹的扫描方式为最佳.光束的扫描幅度及扫描频率对气孔的产生也有重要的影响.采用光束为圆形轨迹的扫描方式,当扫描幅度大于0.65 mm、扫描频率在100~220 Hz范围内时,气孔率可控制在0.5%以内.气孔的产生与焊缝形状有关,减少焊缝深宽比有利于气孔的抑制.

TC4钛合金激光扫描焊接工艺参数对气孔的影响

为了解决激光焊钛合金气孔问题,将激光扫描技术应用于钛合金焊接,光束扫描方式采用圆形轨迹。结果表明,扫描频率和扫描半径都对气孔的产生有重要影响。当扫描半径大于0.5 mm,扫描频率在20~60 Hz范围内时,能将气孔率控制在0.5%以下。随着离焦量的增加气孔率呈下降趋势,为了在保证较大熔深的情况下获得气孔率低的焊缝,激光扫描焊接离焦量应选在-3^+6 mm之间。与常规激光焊相比,在相同功率或相近熔深下激光扫描焊接都能有效地抑制气孔。

铝-铜真空电子束扫描焊接接头力学性能分析

针对2 mm厚的2A16防锈铝合金和2 mm厚的T2紫铜,采用对接的方式进行了真空电子束扫描焊接。通过拉伸试验仪、维氏硬度测试仪和扫描电镜对接头的力学性能和断口形貌进行了测试和分析,采用XRD分析了接头化合物。研究结果表明:接头抗拉强度随着电子束流、扫描幅值的增大呈先增大后减小的趋势,当焊接速度为1800mm/min、电子束流为62 m A、扫描幅值为0.8 mm时抗拉强度达到最大值71.2 MPa。接头的断裂方式为韧脆混合型断裂,在最佳工艺参数下以韧性断裂为主。硬度的分布与接头的形貌有关,铝-铜界面连接区的硬度最大,铝侧和铜侧熔化区的硬度都分别要比铝母材和铜母材的硬度高。XRD分析其接头化合物为Al_2Cu。

铝-钢异种金属电子束扫描焊接接头力学性能分析

针对2mm厚的3A21防锈铝合金和3 mm厚的304不锈钢采用对接的方式进行了不等厚板电子束扫描焊接。通过拉伸试验机、维氏硬度测试仪和扫描电镜等设备对接头的力学性能和断口形貌进行了测试和分析。结果表明:在合适的工艺下铝-钢异种金属电子束扫描焊接接头成形良好,无气孔、裂纹等缺陷;电子束流和电子束偏移距离对接头的力学性能有较大的影响,接头力学性能最大可达112.6 MPa,接近铝母材的87%。焊接接头由钢侧熔化区、铝-钢界面连接区和铝侧熔化区三部分组成,铝-钢界面连接区主要由脆硬的Fe-Al金属间化合物组成,是接头的薄弱环节。硬度的分布与接头的形貌有关,铝-钢界面连接区的硬度最大,铝侧和钢侧熔化区的硬度都分别要比铝母材和钢母材的硬度高,接头的断裂方式为韧脆混合型断裂。

激光扫描焊接的研究现状与应用前景

激光扫描焊接是近几年出现在市场上的一种高效的焊接技术,其针对多点焊接能够提高生产效率2～5倍以上,焊点质量稳定。目前,该项技术主要应用于需要多点焊接的薄钢板,也适合于进行缝焊,特别适用于汽车车身、电池盖帽的高效率焊接。本文描述了扫描焊接技术在国外、国内的科研状况和市场应用情况。

激光扫描焊接技术的研究现状

介绍了激光扫描焊接技术的基本原理,并从三个方面介绍了这种技术的应用:焊接效率、间隙适应性和焊缝性能。与普通的焊接技术相比,使用激光扫描焊接技术可以数倍的提高焊接效率;并且对于焊缝坡口间隙具有良好的适应性,降低了坡口间隙的加工精度要求;激光扫描焊接技术还可以大大提高焊缝性能,通过细化焊缝晶粒,显著的提高了焊缝强度和韧性,并且可以抑制和消除气孔、减少裂纹长度。

电子束扫描焊接与焊缝凝固组织及性能的关系

电子束扫描焊接作为一种细化晶粒的焊接方法,对于不同的材料,有不同的细化效果。采用T-250马氏体时效钢为试验材料,初步研究了电子束扫描焊接对焊缝凝固组织、元素偏析及其对焊接接头强度和缺口冲击韧度的影响。并分析了电子束扫描焊接对断口形貌的影响。结果表明,采用电子束扫描焊接后,焊缝凝固组织细化、元素偏析降低;焊接接头强度和缺口冲击韧度提高。

几种常见合金的激光扫描焊接特性及研究现状

激光扫描焊接是一种高效的新型激光焊接技术,具有独特的激光束定位方式、扫描范围广、灵活性高、工作距离长等优点,相比于传统激光焊接,其多点焊接的特性能在很大程度上提升焊接效率。概述了激光扫描焊接技术的工作原理和分类,重点阐述铝合金、镁合金、钛合金、铜及铜合金、铝-钢异质合金几种常用合金的激光扫描焊接特性及研究现状。扫描激光束对熔池的搅拌作用可有效改善铝合金焊缝中的缺陷,小孔的微观结构以及焊接过程的受力变化是今后铝合金扫描激光焊接研究的突破点;激光扫描焊接可显著改善镁合金的焊缝成形质量,优化、控制、调节不同的激光扫描焊接工艺参数操作窗口并制定相关的工艺规范,以及如何控制中间相的形成及其含量是扫描焊接镁合金研究需要突破的重点;钛合金激光扫描焊接的一个重要难点是焊接过程中匙孔的不稳定性,这在很大程度上影响焊缝成形,匙孔的稳定性取决于其受力状态,因此首先要控制激光束的运动状态(如扫描轨迹、扫描幅度、扫描频率等);铜及铜合金的低吸收率和高热导率使得扫描焊接铜时需要更高的激光功率,所需设备、高成本以及可能存在的夹杂物限制了该工艺的推广,仍需要更多的研究来了解铜合金扫描焊接机理并克服焊接时工艺稳定性低、大飞溅和高孔隙率问题;激光扫描焊接其他异质合金如镁-铝、铝-铜、镁-钛、钛-铝合金等也会是未来激光扫描焊接的研究重点。最后,针对已有研究中的不足提出激光扫描焊接目前面对的挑战及未来发展趋势。

激光振荡扫描焊接Ti_(2)AlNb/TC4焊缝组织及力学性能

采用激光振荡扫描焊接技术对2 mm厚的Ti-22Al-25Nb合金和TC4合金进行异种金属的焊接试验。研究了激光振荡扫描焊接接头的微观组织演变和力学性能。结果表明,采用激光振荡扫描焊接技术可以获得成形良好、无裂纹、气孔等缺陷的焊缝。焊缝组织主要由B2相和α’马氏体相组成。采用优化的焊接工艺参数时,接头的最大抗拉强度可达TC4母材的88.6%。当激光扫描频率达到500 Hz时,晶粒得到细化,有效提升焊缝的抗拉强度和断后伸长率。

铝合金激光扫描焊接工艺特性

为减少6061铝合金激光焊接缺陷,提高焊接过程稳定性,采用大功率固体激光光束扫描焊接的方法进行焊接工艺开发.结果表明,当工艺参数在扫描幅度为0.5~0.7 mm,扫描频率为100~200 Hz范围内时可以获得质量较高的焊缝.激光扫描焊接可以明显抑制等离子体的生成,其尺寸相对于常规激光焊接的2/3,其面积变化标准差约为常规激光焊接的1/2.相对于常规激光焊接技术,激光扫描焊接过程中熔池形状稳定保持圆状,匙孔在其中沿逆时针方向稳定运动,其面积约为常规激光焊接中匙孔面积的2倍.

汽车板激光扫描焊接工艺研究

为了研究激光扫描焊接汽车板的工艺方法,采用4k W光纤激光器对0.7mm镀锌板与0.8mm冷轧板SPCC两类汽车板的激光扫描焊接工艺进行了理论分析和实验验证,得到了板间间隙、激光功率、扫描速率等对焊缝成形及强度的影响规律。结果表明,当选取板间间隙0.1mm^0.2mm、激光功率3000W^3400W、焊接速率不小于3m/min等适当参量进行焊接时,焊缝质量可满足电子束及激光焊接接头欠缺质量分级指南C级标准,且强度高于母材。选取合适的工艺参量时,激光扫描焊接在无保护气的作用下可得到高质量的焊缝。

激光扫描焊接熔池及等离子体动态行为

以5A06铝合金为试验材料,采用高速摄影技术对激光扫描焊接过程中的熔池及等离子体羽辉动态行为进行拍摄,对比分析了常规单激光焊接与激光扫描焊接条件下的熔池表面流动特征和等离子体羽辉波动特征.结果表明,一定条件下的摆动激光光束相比于单激光光束,能够极大地增强等离子体羽辉的稳定性,延长其存在周期,同时熔池流动的方向性增强,稳定性提高,整个焊接液态熔池表面不存在"回流"现象,熔池流动产生的流体动压力对匙孔的冲击力作用降低,匙孔的稳定性提高.

激光扫描焊接工艺在铝合金焊接中的应用研究

铝合金材料在许多领域都有着广泛应用,而在铝合金焊接中经常会出现气孔缺陷,影响结构件的质量和强度。本文结合激光扫描焊接技术,以6061铝合金为对象,对焊接过程中激光束扫描轨迹、扫描幅度等对铝合金焊接气孔率的影响进行分析和研究,希望能够对焊接气孔进行有效抑制,保证铝合金焊接的实际效果。

工艺参数对激光扫描焊接接头形貌及性能的影响

为获得高质量镀锌板焊接接头,采用激光扫描焊接方法对1.5 mm厚DP 780镀锌板进行搭接焊,研究激光功率、焊接速度对焊接接头的焊缝成形、显微组织及力学性能的影响。结果表明,激光功率和焊接速度分别在2.5~3.0 kW,25~55 mm/s区间内可获得全熔透焊缝;增大焊接功率,有利于消除焊缝表面咬边,但造成焊缝表面内凹现象严重;全熔透焊接时,增大焊接速度可减少焊缝内凹程度。焊缝中心主要由粗大的板条状马氏体组成,热影响区主要由马氏体和铁素体组成,降低焊接功率或增大焊接速度均可使马氏体组织含量减少及尺寸减小、铁素体含量增加。显微硬度试验表明焊接接头出现软化区,解释了接头拉伸性能在焊接速度55~75 mm/s范围内出现增大现象。焊接功率3.0 kW,焊接速度45 mm/s工艺参数组合最合适。

塑料超声波扫描焊接技术

超声波扫描焊接是连续、高速地超声波焊接在固定超声波焊头或旋转焊头与砧座下方传送的平直工件的方法。该方法适用于至少有一个平面便于焊头接触的硬质热塑性塑料工件。某些织物或薄膜也适用于这种方法。无论是大型的还是小型的热塑性塑料工件都可以超声波扫描焊接。本文简述了超声波扫描焊接原理、分类、接头设计、特点及应用。

紫铜激光扫描焊接焊缝形貌及微观组织研究

采用IPG单模光纤激光器对T2紫铜进行激光扫描焊接试验,对比分析单面焊不同焊接速度、焊接次数以及双面焊等工艺参数下焊缝的表面形貌、截面形状及微观组织。结果表明:焊接速度对紫铜激光焊接的外观成形影响较大,当焊接速度为10 mm/s时,试样焊缝表面鱼鳞纹均匀细密且连续平整,驼峰、飞溅等缺陷明显减少。焊接接头的微观组织主要为焊缝区的细小等轴晶与熔合区的粗大柱状晶,随着焊接速度的增大,等轴晶区域变窄,且晶粒变细小。与单面单次焊试样相比,单面重复焊接试样焊缝熔宽、熔深均有所增大,但易出现局部热损伤,同时焊缝区晶粒变粗大;采用双面焊接时,试样焊缝表面成形质量不佳,焊缝底部熔合区域出现气孔等缺陷,接头区域晶粒粗大。

基于PCI-1721电子束磁扫描焊接的软件设计

基于高速模拟量输出板卡PCI-1721,运用Delphi 2007设计开发了电子束扫描路径的编程焊接软件。该软件仿照CNC的G指令,编辑电子束扫描路径代码,通过G代码进行电子束磁扫描焊接,避免了进行电子束磁扫描焊接时,不同焊缝曲线需要编写不同软件的弊端。应用分析表明,该软件通过G指令编程能够进行平面焊缝曲线的电子束磁扫描焊接。

铝合金厚板激光扫描填丝焊接气孔抑制

为减少大厚板5A06铝合金激光焊接缺陷,提高焊接过程稳定性,采用激光光束以一定方式运动的扫描焊接的新焊接方法,研究了激光束不同的运动轨迹、幅度、频率对铝合金激光深熔焊接焊缝气孔率的影响,并在焊接坡口设计优化基础上应用窄间隙扫描激光填丝焊接技术进行130 mm厚5A06铝合金焊接试验.结果表明,采用圆形扫描方式,当激光光束的扫描幅度大于1 mm,扫描频率选择最高频率附近时,能够大幅降低焊缝气孔率;采用窄间隙激光扫描填丝的焊接方法,获得了焊缝平均气孔率1%,无侧壁未熔合、层间未熔合、裂纹等焊接缺陷的130 mm厚5A06铝合金优质焊接接头.

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。