Formation, microstructure and mechanical properties of double-sided laser beam welded Ti-6Al-4V T-joint

The T-joints of Ti?6Al?4V alloy were manufactured by double-sided synchronized laser beam welding with the homologous filler wire. The formation, microstructure and mechanical properties of welded joints as well as the correlations of each other were investigated. The results indicate that the quality of weld seams is good without defects such as discontinuity, beading, visible cracks or porosity, which is linked to the steady molten pool behavior and droplet transition. The morphologies of the heat affected zone (HAZ) located on the skin and stringer are disparate. The microstructure of the HAZ and fusion zone (FZ) is mainly comprised of acicular martensiticα′ phases. The microhardness of the HAZ and FZ is higher than that of the base metal (BM) and reaches a maximum value at the HAZ near FZ on the stringer. The tensile specimens along the skin and stringer fractured at the BM with ductile fracture surfaces.

锂电池极耳激光摆动焊接工艺研究

锂电池极耳采用高反材料,为了提高锂电池极耳的焊接性能,研究采用绿光激光对锂电池极耳进行摆动焊接的工艺。通过对摆动振幅和摆动间距两个参数进行试验,发现摆动振幅能够延长激光焊接的时间,增大热量输入,由光束搅动熔池,扩大匙孔,达到减少气孔的作用,提高焊缝接头的接合强度。摆动振幅较小时,不能促进金属之间的互溶,熔池吸入的气体容易在熔池中形成气孔。摆动振幅增大,金属之间形成的固溶体充分结合,减少焊接缺陷。摆动间距影响焊缝接头的重叠率,会导致焊缝形貌烧蚀或输入热量不足。摆动间距较小时,虽然可以保证搅拌效果,但是重叠接头易导致熔池沸腾,加剧残留微小气孔。摆动间距增大,能改善焊接性能。摆动间距与焊缝接头强度成反比。通过研究,得到摆动振幅最佳范围为1.0~1.2mm,摆动间距最佳范围为0.5~0.7mm。

动力电池铝合金壳体激光摆动焊接数值研究

动力电池的壳体焊接质量直接影响电池的抗压性和安全性,具有重要的研究意义和应用价值。从数值模拟角度分析Al3003铝合金焊接特性,构建激光摆动焊接熔池耦合匙孔三维瞬态数值模型,探究摆动焊接工艺对金属熔池行为的影响,可为提升铝合金焊接质量提供有益的科学指导。

激光-MIG电弧复合焊接6082-T6铝合金气孔抑制机理研究

焊接气孔是铝合金激光复合焊接接头常见的缺陷之一,文章采用激光-MIG复合焊接工艺,研究了6082-T6铝合金在常规焊接路径和光斑摆动焊接路径下的气孔产生与抑制机理。结果表明,针对6 mm铝合金对接焊缝,在常规焊接路径工艺下,接头气孔率随着能量密度的增加而降低,最小气孔率达1.53%,而在光斑摆动焊接路径工艺下,由于光斑摆动的效应,接头气孔率明显降低,最低气孔率达0.33%。对接头进行力学性能测试,两种工艺下接头的强度均达到母材的70%~80%,但常规焊接路径工艺下拉伸从焊缝处断裂,而光斑摆动路径工艺下拉伸均从热影响区断裂。此外,在常规焊接路径下,接头的弯曲性能不合格,而在光斑摆动路径工艺下,接头的弯曲性能测试均合格。接头的力学性能对接头的气孔率表现出了较大的敏感性。

3003铝合金激光焊接组织和力学性能

为了探索3003铝合金在动力电池外壳等领域的应用,采用激光摆动方式对1.5 mm厚3003铝合金薄板开展了焊接工艺试验,并对焊接接头的微观组织和力学性能进行了分析。结果表明,在表面聚焦条件下,当焊接速度40 mm/s,激光功率1350 W,脉冲频率5000 Hz,摆动频率100 Hz,摆动直径0.3 mm时,能够获得成形良好的焊接接头。焊接接头熔合线处和焊缝中心区存在细晶区,熔合线向焊缝中心过渡区域由柱状晶组成,接头整体微观组织得到细化。焊接接头各区硬度均高于母材,抗拉强度约为母材的91%,断后伸长率约为母材的65%,接头断裂形式为韧性与准解理混合型断裂。

激光摆动焊接的功率对钢/铝焊接接头的影响

为了研究不同激光功率对摆动焊接钢/铝材料的影响,采用大功率碟片激光器和PFO3D摆动接头相结合,对DP780双相钢和5083铝合金两种金属进行了搭接实验。结果表明,1400W~1600W的功率区间内可有效实现板材焊接;激光功率为1400W时,焊接接头的金相组织为低碳马氏体,显微硬度的最低值和最高值分别位于热影响区和焊缝中心;随着激光功率的增加,焊缝内的铁素体增多,马氏体减少,接头显微硬度的最高值和最低值分别改为热影响区和焊缝中心;当激光功率为1400W时,焊缝抗拉强度最高为2681MPa。此研究结果在船舶制造的领域应用具有较为重要的意义。

激光摆动焊接工艺参数对高强钢气孔率和焊缝成形的影响

以10Ni5CrMoV高强钢钢板为研究对象,开展了激光摆动焊接过程中摆动轨迹、摆动幅度、摆动频率对焊缝成形和气孔率影响的研究。结果表明,几种激光摆动焊接焊缝的气孔率低于激光不摆动焊接,其中,垂直轨迹抑制气孔产生的效果最为显著。在垂直摆动轨迹下,30～90 Hz范围内,随着频率的增加,焊缝熔宽基本不变,焊缝熔深略有增加。当摆动频率在90～150 Hz范围内,随着摆动频率的增加,焊缝熔宽减小,熔深增加。在摆幅为2mm时,摆动频率在30～60 Hz的低频区间内,焊缝气孔率相对较低,气孔率低于0. 15%。

不同功率对激光摆动焊接钢/铝异种材料的影响

为了得到高质量的钢/铝接头,采用激光摆动焊接的方法、使用不同的功率对DP780双相钢和5083铝合金两种金属进行了搭接实验,研究了不同焊接功率对钢/铝接头宏观形貌、微观组织和力学性能的影响。结果表明,1400W~1600W的功率区间内可有效实现板材焊接;激光功率为1400W和1500W时,焊接接头的金相组织以马氏体为主,当激光功率为1600W时,接头内的铁素体增多,马氏体减少,焊接接头的金相组织以铁素体为主;3种接头显微硬度的最低值和最高值分别位于焊缝中心和热影响区,在1500W的激光功率下,焊接接头的力学性能最好,钢侧接头的显微硬度约高于母材显微硬度的1.7倍;接头的最大剪切强度达到113N/mm。此研究结果应用在船舶制造领域具有较重要的意义。

激光摆动焊接6061铝合金板材焊缝成形工艺研究

为了探究激光摆动焊接铝合金的工艺特性,开展了手持摆动焊接头焊接6061铝合金的实验,对比分析了焊接速度、激光功率、振镜速度等工艺参数对焊缝宏观形貌的影响。通过高速相机捕获的实时动态影像,分析了激光摆动焊接匙孔的形成与特征,以及摆动焊接下熔池的形成与保持。实验结果表明,焊接速度与激光功率对焊缝形貌的影响较大,振镜速度应与焊接速度相匹配,即焊接速度慢对应振镜速度低,快速焊接对应振镜速度快。激光摆动焊接的匙孔会随着激光光斑的摆动变大,且匙孔始终位于焊缝中央,激光光束的摆动会搅拌熔池,影响熔池的热力耦合与焊缝成形,形成稳定均匀的鱼鳞纹状焊缝形貌。

钢/铝异种金属焊接分析

钢/铝异种焊接因钢和铝物理和化学性能存在的差异,一直困扰着钢/铝焊接的进步和推广,但是随着科学技术的发展,单一构造的材料已经满足不了当下社会对于材料强度高、质量轻等优良性能的要求,所以对于钢/铝异种焊接的研究迫在眉睫。如何攻克钢/铝焊接出现的问题,目前钢/铝异种焊接需要研究的主要对象为充分利用铝合金质量轻、强度高的优良性能。而现阶段可以通过两种方式改变焊缝的性能,一种是通过改变焊接工艺参数和选用合适的焊接方法,通过该种方法可以显著改善焊接质量;另一种则是通过添加微量金属元素改变合金的化学成分和晶体结构以提高焊接接头的性能,从而提升焊接质量,即采用焊缝金属焊缝合金化技术在一定程度上提高焊接质量,达到理想的效果。本文综述了钢/铝合金焊接接头在激光摆动焊和冷金属过渡焊领域的性能研究,对于钢/铝异种焊接存在的问题和今后的发展前景进行分析和展望。

预设间隙在5754铝合金激光摆动焊中的工艺研究

以5754铝合金3mm为研究对象,在探究出合适的激光功率、焊接速度、振镜扫描速度等参数的前提下,研究了预设间隙在5754铝合金3mm对接焊过程中对焊缝成型、气孔率、拉伸强度的影响.结果表明,与传统的激光自熔对接焊相比,激光摆动焊有利于减少焊缝中气孔的生成,气孔率为6%,并且对于拉伸强度有一定提升;在进行激光摆动对接焊的过程中,预设置间隙对于焊缝成型、气孔率、力学性能有一定影响,并在间隙为0.15mm时,得到气孔率最小2%、拉伸强度最大为母材的73%的焊接接头。

Ti中间层厚度对光束摆动焊接7075铝合金显微组织和力学性能的影响

7系铝合金以其优异的强度被广泛应用于航空航天、轨道交通等领域,但其在焊接时易产生缺陷且焊接接头力学性能下降严重。笔者通过添加Ti金属中间层,采用激光光束摆动焊接技术制备了7075铝合金接头,并对接头的显微组织和力学性能进行了系统研究。焊缝区域主要为α-Al相。Ti金属中间层在焊缝中反应生成了Ti Al_(3)相,细小且弥散的Ti Al_(3)相成为Al晶粒异质形核的基底,促进了晶粒细化。添加Ti中间层后,焊缝区域的组织为细小的等轴晶。添加的Ti中间层的厚度为0.03 mm时,焊缝等轴晶区晶粒的平均等效圆直径为3.34μm,晶粒面积加权平均值为母材晶粒的1.7%,接头的平均抗拉强度最大,为(377.8±6.1)MPa,达到了母材强度的69%。添加0.02 mm厚Ti中间层时,接头断裂位置在熔合区和热影响区晶粒的晶界处;添加0.03 mm厚Ti中间层时,断裂位置在焊缝两侧的细等轴晶区;添加0.04 mm厚Ti中间层时,断裂位置在焊缝中部的Ti元素聚集区。

光束摆动方式对2195铝锂合金T型接头双侧激光焊接裂纹的影响

2195铝锂合金具有轻质高强的特点,兼具良好的低温力学性能和抗腐蚀性能,属于新一代航空航天材料,但热裂纹敏感性较高,焊接难度大。采用双侧激光摆动焊接新技术对2195铝锂合金T型接头进行焊接,研究垂直摆动、圆形摆动和无摆动三种光束运动方式对接头焊接裂纹和接头微观组织、横截面Si元素分布状况、熔池动态行为和焊接热循环特征的影响。结果表明,2195铝锂合金在常规无摆动焊接过程中易出现结晶裂纹缺陷,摆动焊接可促进焊丝引入焊缝的Si元素均匀分布,细化焊缝组织,降低焊接热输入,配合Al-Si焊丝有良好的热裂纹抑制效果,圆形摆动方式的效果最为显著,所得焊缝晶粒细化效果最好,Si元素在横截面的分布最为均匀,焊接热输入最低,基本无热裂纹问题。

2195铝锂合金T型接头双侧激光摆动焊接组织与性能分析

2195-T87铝锂合金是轻质高强的新一代航空材料,但相比于传统铝合金,铝锂合金的焊接难度更高。基于铝锂合金蒙皮-桁条结构的焊接需求,采用激光束圆形摆动的方式配合Al-Si焊丝对2195-T87铝锂合金T型接头进行双侧激光摆动焊接,对比摆动激光焊接与无摆动激光焊接所得接头的焊缝成形与组织特征,并探讨了热输入、摆动频率以及摆动幅度对焊缝成形质量的影响,最终获得了优化工艺参数下的接头横向与轴向拉伸强度,分析了通过光束摆动改善焊缝成形质量、提高接头强度的效果。结果表明,采用高焊速、低热输入与中等摆动幅度和摆动频率的双侧激光摆动焊接可改善焊缝表面成形质量,抑制气孔生成,细化焊缝晶粒,缩小等轴细晶区尺寸,进而提高接头的横向与轴向拉伸性能,所得接头的最大轴向拉伸强度为267MPa,横向拉伸强度为420 MPa,对比无摆动焊接分别提高了123MPa和95MPa,达到了母材强度的45%和70%。