脉冲YAG激光焊接原位生成TiB_2/ZL101铝基复合材料

采用脉冲激光技术对原位生成TiB2/ZL101铝基复合材料进行焊接,并分析了脉冲频率对焊缝成形及其微观组织、气孔和TiB2粒子在焊缝中分布的影响.结果表明:脉冲激光焊缝成形较好,焊缝内气孔数量较少,焊接后母材中团簇的TiB2粒子变得细小弥散且比母材分布更均匀;当脉冲频率增至200 Hz时,搅拌作用减弱且焊缝内气孔增多,TiB2粒子的弥散分布也相对减弱,激光穿透深度随着脉冲频率的增加而减小;激光焊接时,焊缝呈现出细小的等轴晶组织,在凝固过程中TiB2粒子被界面前沿推移至晶界处,使得其在焊缝内的硬度增加且分布较均匀,焊接后TiB2粒子未与铝基体发生界面反应而保持了对复合材料的增强效果.

2195-T8铝锂合金激光焊接接头的组织与性能

采用高功率CO_2激光焊机焊接3.7mm厚的2195-T8铝锂合金,研究了不同焊接工艺参数对焊缝成形质量的影响,并对优化焊接工艺条件下焊态和固溶时效态焊接接头的显微组织及力学性能进行了比较。结果表明:焊态接头焊缝区的硬度为81.81HV,比母材的下降了32.3%,接头的抗拉强度为296 MPa,比母材的下降了49%;经固溶时效处理后,焊缝的组织更加均匀,晶界及晶内析出了许多弥散且均匀分布的T_1(Al_2CuLi)强化相,焊缝硬度和接头的抗拉强度比热处理前的分别提高了25.6%和13.7%。

铝钢异种材料搅拌摩擦点焊研究现状

铝钢异种金属的连接对能源与材料的高效利用受到汽车相关行业的重视,搅拌摩擦点焊作为一种固态焊接方法可以大幅减少金属间化合物的不利影响,在异种金属的连接领域有着广阔的应用前景。通过阐述铝钢异种金属连接的主要连接原理,分析解释相关工艺参数及组织对焊接结果的影响,归纳总结了国内外关于铝钢异种材料搅拌摩擦点焊的相关研究现状,并探讨了目前铝钢搅拌摩擦点焊中存在的问题以及未来可行的研究方向。

表面处理对铝-CFRTP激光焊接功率及接头强度的影响

热塑性碳纤维增强复合材料(CFRTP)因其轻质高强广泛应用于航空航天和汽车领域,但CFRTP和铝合金的连接是一个亟待解决的问题。目前最常用的是胶接和机械连接,但胶接工艺复杂且易老化,机械连接会产生应力集中,而激光焊接具有焊接效率高、能量集中及易实现工业化生产等优点,可实现CFRTP和铝合金的焊接。探究了不同表面处理后的激光焊接接头强度以及焊接功率区间,并通过微观表征初步揭示了铝板和CFRTP激光焊接的连接机理。

双丝共熔池熔化极气体保护焊熔池流动的数值模拟

利用FLOW3D软件建立三维数值模型,以模拟船用A36低碳钢双丝熔化极气体保护焊(GMAW)熔池的流动行为.采用双椭球热源模型,考虑电弧压力、表面张力、电磁力及浮力所驱动的熔池内液态金属的流动和热传递,以及辐射、蒸发、熔滴的动态冲击作用,并利用高速摄影技术观察熔池的流动行为.结果表明,双丝GMAW形成了单一共熔池,后丝产生的电弧压力分量抑制了液态金属向熔池尾部的流动,双丝之间形成的"推-拉"流动方式以及熔池向外流动方式有助于形成较好的焊缝;双丝GMAW熔池内不易形成毛细不稳定流动的现象,熔池前后表面张力的法向分量相对平衡,没有出现液体通道收缩及提前凝固的现象.

MIG焊接熔池形成与凝固过程数值模拟

利用FLOW3D软件建立三维数学模型,模拟A36船用低碳钢熔化极惰性气体保护焊(MIG)的瞬态温度场和流场,分析起弧后熔池形成和熄弧后熔池凝固两个过程。采用了双椭球热源模型,考虑了重力、电弧压力、表面张力、电磁力、浮力,以及辐射、蒸发、熔滴的动态冲击作用。结果表明,熔池形成过程中,熔池前部发生下凹变形,熔深慢慢增大,达到准稳态后基本保持不变。电弧下方液态金属温度最高,最高温度随时间变化不大,熔池内同时存在熔滴冲击力、电磁力引起的向内流动和表面张力引起的向外流动。熄弧后,熔池内只存在表面张力引起的向外流动,震荡幅度降低。熔池横截面具有一个较大的外接触角(均大于π/2),此时尽管存在液态金属的震荡,熔池也是稳定的。模拟预测的焊缝尺寸,形状与试验吻合良好。

高速GMAW驼峰形成过程的数值分析

文中通过数值模拟来研究常速、高速熔化极气体保护焊的温度场和流场,并利用高速摄影观察熔池流动,分析了驼峰形成过程.结果表明,常速焊接熔池纵截面同时存在逆时针向内和顺时针向外两种流动方式,但随着焊接速度的提高,熔池纵截面仅存在逆时针向内单一流动方式.高速焊接时,较大动量的后向液体流和足够大的表面张力促进液态金属在熔池尾部不断堆积、变大.沿焊接方向,熔池受到不均匀的表面张力法向力作用而收缩,这是驼峰形成的两个重要因素.任何能降低表面张力的措施,都能抑制驼峰的形成.

基于田口方法的铸铝A356焊接工艺参数优化研究

铝合金在汽车副车架得到了广泛应用。本文采用脉冲焊方法,以ER5554焊丝作为填充材料,对铸造铝合金A356进行了焊接试验研究,为汽车铸造铝合金副车架设计和焊接提供理论指导。采用田口正交试验的方法,针对焊接电流、焊接速度、间隙、焊枪倾角及干伸长5个焊接参数,设计了5因素3水平的正交试验方案。利用光学显微镜与拉伸试验机对焊缝的成形及接头的力学性能进行了研究。结果表明,焊接电流、焊接速度与间隙对焊缝熔宽、余高与根部侧壁熔合有显著影响;间隙对焊缝根部侧壁熔合影响最大,过小的间隙容易造成焊缝根部未熔合,会极大地降低接头抗拉强度。

三丝GMAW不同电流配比对焊缝成形的影响机理研究

三丝GMAW是一种有效提高焊接速度的焊接方法,但电流配比对最后的焊缝成形具有重要的影响,焊接工艺实验表明适当提高引导弧的电流有利于形成形态良好的焊缝。本文针对三丝电流配比对焊缝成形的影响,采用数值模拟方法,研究了不同电流配比对焊缝成形的影响机理,揭示了三丝GMAW不同电流配比下的熔池形态及流动场的不同分布规律。研究结果表明:适当提高引导弧的电流可形成互相连通、熔宽分布均匀的三丝GMAW共熔池,有利于形成明显的"推-拉"流动方式,减缓熔池的后退效应,降低凝固速度,增强焊接过程的稳定性,有利于形成均匀一致的焊缝。

10Ni5CrMoV钢旋转电弧窄间隙GMAW研究

采用旋转电弧窄间隙GMAW焊接方法对40mm厚10Ni5CrMoV钢进行了焊接。对焊接接头形貌、接头组织、硬度、低温冲击韧性及抗拉强度分别进行了观察和测量。结果表明:焊缝成形较好,没有缺陷,焊缝组织由粒状贝氏体和铁素体组成,焊缝内硬度比较均匀,低温冲击韧性和抗拉强度均符合使用要求,成功实现了大厚板10Ni5CrMoV钢旋转电弧窄间隙焊接。

交流方波参数对9Ni钢埋弧焊焊缝成形和接头组织的影响

通过对比试验方法研究了交流方波波形参数(平衡和偏置)对9Ni钢埋弧焊焊缝成形和组织形态的影响。结果表明,平衡和偏置对焊缝成形和熔敷效率具有显著影响,采用较低的平衡值(<50%)和负偏置值有利于提高母材在焊缝金属中的熔合比,提高Ni、Cr、Mo等元素在焊缝中心的比例,并细化焊缝中心奥氏体枝晶。然而,对于9Ni钢埋弧焊接头热影响区的组织形态而言,交流方波波形的影响十分微弱。

17-4PH不锈钢表面激光熔覆Stellite6合金涂层高周疲劳行为研究

利用半导体激光器在汽轮机末级叶片材料17-4PH不锈钢表面激光熔覆Stellite6合金涂层,然后分别制备17-4PH不锈钢、17-4PH不锈钢表面激光熔覆和17-4PH不锈钢表面激光熔覆后经550℃×6h热处理的疲劳试样,进行高周拉压疲劳试验,并对疲劳断口进行扫描电镜(SEM)分析。试验结果表明:在107循环周次条件下,基材17-4PH不锈钢的疲劳极限为470MPa,基材表面激光熔覆Stellite6合金涂层试样的疲劳极限下降到380MPa,而基材表面激光熔覆Stellite6合金涂层经过热处理后的试样可达到440MPa;基材17-4PH不锈钢的裂纹源通常位于表面、近表面或内部缺陷处,裂纹扩展区具有明显的疲劳辉纹特征,瞬断区为韧窝特征;而熔覆试样的裂纹源位于熔覆层侧的缺陷处或熔覆层与基体的界面结合处,然后向熔覆层和基体两侧扩展,熔覆层侧呈脆性沿晶断裂,基体呈韧性疲劳断裂。

车用镀锌钢板光纤激光拼焊工艺研究

镀锌拼焊板的应用,不仅可以提升汽车的防腐性能,而且可以在保持同等强度的条件下,减轻车体重量。激光焊接与其他焊接工艺相比,有焊缝窄、强度高、热影响区小等优点。但是,拼焊间隙会造成焊缝表面凹陷,焊缝强度不够。通过光纤激光拼焊,在获得较好的侧吹保护气体参数后,以正交实验的方式研究激光功率与焊接速度对焊缝成形的影响。通过宏观金相实验、拉伸实验与杯突实验等检测手段,对焊缝的形貌、力学性能与冲压成形性能进行检测。确定激光功率为3 k W,焊接速度为4 m/min是最佳工艺参数。在最佳工艺参数基础上,研究拼焊间隙大小对焊缝成形的影响。结果表明,当间隙不超过0.15 mm(约为板厚的11.1%)时,可以获得良好的焊缝。

钢/铝异种金属激光填丝熔钎焊对接接头组织与性能分析

采用光纤激光和铝硅焊丝对2.5mm厚6013铝合金和镀锌低碳钢的异种金属对接接头进行了激光填丝熔钎焊。采用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析了熔钎焊对接接头的微观组织,采用拉伸试验测试了接头强度,并研究了热输入对钢/焊缝界面处金属间化合物和接头强度的影响。试验结果表明,在适当焊接参数下可以获得成形良好和具有一定抗拉强度的钢/铝对接接头。进一步分析表明,钢/焊缝界面处主要生成了FeAl2和FeAl3金属间化合物。随着热输入量的增加,金属间化合物的厚度随之增加。焊缝中的组织则为α-Al基体晶界上均匀分布着条状Al-Si共晶组织。在钢板采用30°坡口时可以获得的最大抗拉强度为88MPa,采用45°坡口时强度可以达到135MPa。

局部负压激光焊缝成形特点及其影响因素

真空激光焊接具有更大的熔深和更小的气孔敏感性,为了利用真空激光焊接的优点,同时消除真空室尺寸对工件大小的限制,设计了局部负压激光焊接方法。此方法将负压腔与激光焊接头固定,通过真空泵对负压腔快速抽气从而在焊接熔池上方形成负压环境,在此环境下进行了一系列的激光点焊试验和连续焊试验,并与相同焊接参数下的常压和常压带侧吹条件的焊缝进行对比。通过高速摄影分析了负压环境下的金属蒸汽羽烟特点和熔池行为。结果表明,点焊时负压环境下金属蒸汽羽烟抑制效果明显,焊缝熔深增加,除去凹坑深度的焊缝熔深相比常压侧吹最大可增加4.5mm。连续焊时熔池后方匙孔闭合,金属液向后堆叠,获得的焊缝成型良好,负压下焊缝熔深比常压侧吹条件下平均增加2mm。

船用碳钢车间底漆激光清洗工艺研究

针对船用碳钢表面富锌车间底漆清理需求,开展了激光除漆工艺试验,分析了搭接率、激光功率、扫描速度等工艺参数对清洗前后组织形貌、硬度及拉伸性能的影响规律,获得了船用碳钢激光清洗工艺窗口。结果表明,对于船用EH36钢,在25 W的低功率条件下,车间底漆清理效果十分有限。当功率提高到50~100 W,清洗2~3次后碳钢表面露出亮白金属色。随着扫描速度的减小,对材料表面的清洗会加强,甚至损伤。激光清洗会使样品表面出现熔化现象,改变样品的表面粗糙度,但是,不会显著削减样品的表面材料,对样品组织及力学性能几乎没有影响。该试验可为今后激光清洗工艺在船舶碳钢除漆的实际应用提供相应指导和参考。