低碳钢CO_2激光-脉冲MAG电弧复合焊接工艺研究

为了进一步了解激光-电弧复合焊接机理及其影响因素,采用A3钢进行了CO2激光-脉冲金属熔化极活性气体保护焊(MAG)电弧复合焊接的工艺研究。分析了CO2激光-脉冲MAG电弧复合焊接中焊接方向、热源间距、激光功率、电弧电流、焊接速度等工艺参数的影响。结果表明,采用适当的参数,激光电弧的能量能够有效耦合,增强焊接效果。其中,复合焊接熔深是单独激光的1.6倍、MAG电弧焊接的2.2倍;焊接速度是单独激光的2.7倍。

采用复合激光电弧焊减少船舶板金件的焊接变形

在船舶制造领域中运用复合激光焊工艺可成功制造大型薄板对接接头。近20多年来,薄板钢材(厚度小于10mm)在造船业中的应用越来越广泛。

超声波对铝合金激光-电弧复合焊接影响的研究

为了解决传统铝合金焊接接头气孔数量多、晶粒粗大及力学性能差的问题,以5083-O铝合金为研究对象,进行了超声振动辅助激光-电弧复合焊接试验。研究了超声振动对铝合金焊缝气孔数量、微观组织及抗拉强度的影响,并探讨了超声波在焊接熔池中对气孔排出和组织细化的作用机理。结果表明,超声辅助焊接的焊缝气孔数量显著降低,主要归功于超声空化效应降低了铝合金熔体中的氢浓度,并促进气泡的快速逸出;超声波的空化效应和声流效应改变了熔体的压力、温度以及流动状态,使熔池的结晶条件发生改变,从而通过提高形核率和破碎枝晶细化了焊缝晶粒组织;施加超声振动后的焊缝平均拉伸强度由242.9MPa提高到270MPa,且断裂位置发生在热影响区,主要是因为焊缝区气孔减少和组织细化。此研究对深入理解铝合金焊接过程中缺陷形成机理及提高接头强度是有帮助的。

激光能量对Nd:YAG激光-短路MAG复合热源焊接过程的影响

针对低碳钢材料,通过改变加入的激光功率来研究激光能量因素对激光-短路MAG复合热源焊接过程稳定性和焊缝成形的综合影响.结果表明,对于特定条件下的激光-短路MAG复合热源焊接过程稳定性,存在最佳的激光功率范围,并不是加入的激光功率越大,焊接过程越稳定;从激光-短路MAG复合热源焊缝成形和焊接过程稳定性角度,按照加入的激光能量大小,可以把激光-短路MAG复合热源分为小功率激光能量稳定电弧阶段、过渡阶段和大功率激光能量增加熔深阶段.并针对各个阶段,从熔滴受力角度分析了激光能量因素对焊接过程的影响机制.

6061铝合金激光-MIG复合焊中能量比影响的研究

为了研究激光-熔化极惰性气体保护焊(MIG)复合法焊接铝合金时激光、电弧两种热源各自的作用,得出二者最佳耦合效果,采用观察接头显微组织、焊缝截面形貌等手段,分析了激光、电弧各自对焊缝的影响。在此基础上,进一步测定焊缝气孔率、力学性能等参量,探索了能量分配比例对焊接接头性能的影响规律。结果表明,激光-MIG复合焊接6061铝合金时,控制电弧、激光能量比在0.9附近,辅以合适工艺,获得的焊接接头气孔率仅为1.5%,抗拉强度291MPa,达母材的82.9%,符合工程需求。此研究对不同厚度的铝合金复合焊具有普遍指导意义。

高强铝合金的MIG以及激光-MIG焊接工艺对比

以20 mm厚的2519-T87高强铝合金为研究对象,研究了熔化极惰性气体保护焊(MIG焊)和CO2激光-MIG复合焊的焊接效率、组织以及力学性能之间的区别。结果表明,激光-MIG复合焊的焊接效率是MIG焊的5倍,焊接熔深更大,接头的抗拉强度也提高到母材的70%以上,而MIG焊接头抗拉强度仅仅只有母材的60%左右。由于复合焊的热输入比较小,而且熔池的熔融金属的流动情况以及温度梯度与MIG焊有很大的不同,复合焊的焊缝组织比MIG焊的更加细小,接头处的也没有发现MIG焊接头中出现的等轴晶区。

激光-电弧复合焊接保护气体O2含量对焊缝均匀性和熔池流动的影响

研究了保护气体中O2含量对CO2激光-熔化极气体保护(GMA)复合焊焊缝合金元素均匀性和熔池流动行为分布的影响规律。结果表明,焊接方向为激光在前时,电弧保护气体中O2含量对复合焊焊缝均匀性具有明显的作用。保护气体中O2体积分数含量达到2%以上时,复合焊焊缝中合金元素的分布基本均匀。对于He-Ar惰性保护气体,在小孔后沿的熔池区域形成了外向流动;而当保护气体中O2含量达到2%以上时,熔池流动为内向流动。保护气体中O2含量对焊缝合金元素分布的影响规律主要取决于Marangoni对流。当电弧保护气体加入大于等于2%O2时,Marangoni对流方向由外向流动变为内向流动,促进了整个熔池的内向流动,获得了合金元素的均匀分布。

激光-熔化极脉冲电弧复合焊接的双重导电机制

对激光-电弧复合焊接的稳弧机理始终存在不同的观点。通过高速摄像机和光谱分析仪对比研究了激光与电弧复合前后电弧形态发生的变化。研究发现复合后电弧呈现一种全新的形态,具有两个独立的导电通道,这种现象被称为"双重导电机制"。这种机制对维持电弧稳定和保证焊缝成型良好具有非常重要的意义,正是激光-电弧复合焊接高速焊接过程中稳弧的关键所在。研究还发现"双重导电机制"的建立过程存在时间顺序,辅助导电通道首先是从激光小孔周围建立起来,然后逐渐扩展到整个电弧区域。各种焊接参数对"双重导电机制"也存在明显的影响。

激光-双MIG电弧复合焊耦合机制及熔滴过渡研究

激光-双MIG(熔化极稀有气体保护)电弧复合焊具有熔深大、熔敷效率高、焊接质量好等特点,然而由于其耦合机理复杂,给应用带来了一定的困难。基于电磁场理论提出了激光与双电弧耦合机制,当激光光致等离子体中间部位的电子受到两个电弧产生的洛伦兹力和电场力相差较大时,等离子体两端的电子分布会不均匀,这使得一端电弧发生弯曲,沿焊丝轴向的促进力减小,熔滴过渡困难。当激光光致等离子体中间部位的电子受到两个电弧产生的洛伦兹力和电场力大致平衡时,电子能够比较均匀地分布在等离子体的两端,吸引稳定电弧,利于熔滴过渡。采用高速摄影系统和电信号采集系统研究激光-双MIG电弧复合焊接过程,结果表明:当工艺参数不合适时,电弧发生弯曲,导致不稳定的大颗粒过渡和短路过渡;当工艺参数合适时,两个电弧根部被固定在激光光致等离子体的下部,形成稳定的射流过渡。

中厚度船用钢焊接技术发展现状

从电弧焊技术、埋弧焊技术、气体保护焊技术、搅拌摩擦焊(Friction Stir Welding,FSW)技术和激光焊技术等方面,对比中厚度船用钢各种焊接技术的特点和应用基础。研究发现,基于船用钢材料本身的裂纹敏感性和焊接厚度的增加,中厚度船用钢焊接技术应向激光-电弧复合焊发展,以解决现有焊接技术的焊接难点。

激光-电弧复合焊接高强钢显微组织与力学性能

为解决传统手工方法焊接高强钢时存在的焊接效率低、污染严重和变形大等问题,采用激光-电弧复合焊和CO_2气体保护焊2种焊接方式焊接了1 000 MPa级高强钢钢板,分别利用光学显微镜(Optical Microscope,OM)和X射线衍射仪(X-Ray Diffraction,XRD)对焊缝显微组织和晶体结构进行了表征,利用显微硬度计和拉伸试验机对力学性能进行了测试。结果表明:与CO_2气体保护焊相比,激光-电弧复合焊工艺简单,效率更高;2种焊缝的微观组织均为奥氏体柱状晶,但激光-电弧复合焊焊缝组织晶粒尺寸更小;激光-电弧复合焊焊缝硬度及拉伸强度均高于CO_2气体保护焊;2种焊接方式拉伸试样断裂均发生在焊缝中心,其中CO_2气体保护焊焊缝中形成的碳化物、氧化物夹杂更多,在受到外力作用时更易萌生裂纹。

高效率的海底管线铺设焊接技术

文中结合当前海洋油气开采作业的发展现状与趋势,简述了高效率的海管铺设系统和主要铺设方法,介绍了海洋工程应用中的钨极氩弧焊、熔化极气体保护焊、激光-电弧复合焊以及电子束焊。根据国内外水下焊接技术发展要求和应用现状,提出了基于CAN总线的海底管线自动焊接系统,为实现深水管线全自动焊接打下了基础。

几种先进的焊接技术研究现状综述

介绍了几种先进的焊接技术的工艺原理和特点,分析了各种焊接技术的影响因素,讨论了各种先进焊接技术的优点和缺点,同时介绍了各种焊接技术的使用领域和研究现状。

不同焊接工艺对SUS301L-MT不锈钢接头组织和力学性能的影响

采用活性气体保护电弧焊(MAG)、激光焊和激光-MAG复合焊三种焊接方法,分别对SUS301L-MT不锈钢进行了对接焊,分析比较了三种不同焊接工艺对接头组织和力学性能的影响。结果表明,三种焊接工艺下得到的焊缝接头均为δ铁素体和奥氏体的双相组织,MAG焊接头的热影响区宽度达到了3mm,而激光焊和激光-MAG复合焊的热影响区宽度仅为1mm;三种焊接工艺下的接头残余应力峰值均分布在焊趾位置,MAG焊接头具有最高的纵向和横向残余应力峰值;激光-MAG复合焊接头的抗拉强度最高,达到906 MPa。