DP590激光胶接点焊正交试验及胶层气体的排出

本文以1.5 mm厚DP590钢板为试验材料,以焊接功率、焊接时间、离焦量为变量,设计三因素三水平正交试验,分析不同焊接工艺参数对接头焊接质量的影响;建立激光胶接点焊接头的Euler分析模型,提取胶层界面各个检测点压力时程曲线,分析焊接过程中结瘤缺陷的形成机制;同时,采用超声波水浸聚焦入射法对DP590板材激光胶接点焊接头进行超声C扫描成像检测,借助焊点区A扫信号和C扫图像分析接头焊核区的形貌特征。结果表明：焊接功率对接头力学性能指标影响最大,焊接时间次之,离焦量的影响最小;仿真结果显示胶层气化后的高压气体从上下板之间的空隙排出,还有一部分从熔池中冲出,并留下气体排出后的气化层区;结合A扫信号与C扫描图像分析,将胶接接头分为焊核区、热影响区、气化层区及胶层区,证实了激光胶接点焊过程中存在胶层气化后的气体排出的现象的存在,超声检测分析与仿真结果相吻合。     

TA1纯钛点焊接头的疲劳性能分析

针对1.5 mm厚的TA1纯钛板电阻点焊接头,开展疲劳实验研究。利用超声波扫描显微镜对纯钛板点焊接头进行扫描,获得接头的C扫描图像;对接头进行拉剪实验,获得接头失效载荷;研究纯钛板点焊接头的疲劳性能,建立载荷-寿命曲线,对疲劳断口进行电镜扫描,分析疲劳裂纹扩展形式。结果表明,随着焊接电流增大,超声C扫描图像所测得的焊核直径均值随之增大,且C扫描图像可表征飞溅等焊接缺陷。载荷水平为10%、13%、30%对应的疲劳寿命平均值分别为1 753 302、261 193、8 263次。接头主要的疲劳失效模式为母材"眉状"断裂失效,裂纹源位于两板内侧焊核与母材交界的热影响区,在疲劳裂纹的稳定扩展区存在明显的塑性疲劳条带。     

DP590激光胶接点焊正交试验及胶层气体排出的仿真分析

以1.5 mm厚DP590钢板为试验材料,以焊接功率、焊接时间、离焦量为变量,设计三因素三水平正交试验,分析不同焊接工艺参数对接头焊接质量的影响;建立激光胶接点焊接头的Euler分析模型,提取胶层界面各个检测点压力时程曲线,分析焊接过程中空腔缺陷的形成机制;同时,采用超声波水浸聚焦入射法对DP590板材激光胶接点焊接头进行超声C扫描成像检测,借助焊点区A扫信号和C扫图像分析接头焊核区的形貌特征。结果表明,接头力学性能指标受焊接功率的影响最大,受焊接时间的影响次之,受离焦量的影响最小;仿真结果显示胶层气化后的高压气体从上、下板之间的空隙排出,还有一部分从熔池中冲出,并留下气体排出后的气化层区;结合A扫信号与C扫描图像分析,将胶接接头分为焊核区、热影响区、气化层区及胶层区,证实了激光胶接点焊过程中存在胶层气化后的气体排出现象的存在,超声检测分析与仿真结果相吻合。     

LZ91超轻双相镁锂合金激光搭接焊接接头的显微组织与力学性能

采用激光焊接技术对厚度为4 mm的LZ91镁锂合金板材进行搭接焊接,重点研究了激光功率的变化对接头组织与力学性能的影响。结果表明,在激光输出功率为2.3 kW,焊接速度为1 m/min,氩气流量为25 L/min,离焦量为 + 2 mm的工艺参数下,可以得到焊缝表面成形良好,横截面没有明显缺陷的高质量搭接接头,但在上下板搭接界面处发现了微气孔缺陷。焊缝中心组织为等轴晶。熔合线附近为柱状晶。接头的硬度(61.4 HV)比母材(52.1 HV)提高了17.9 %,焊缝区显微硬度最高,母材次之,热影响区最低。拉剪测试结果显示,搭接焊接接头的抗拉伸剪切力为2409.5 N,抗拉剪切强度达到了120.3 MPa。搭接接头断裂发生在上下板之间的搭接连接处。     

复合连接方式对AA5052铝合金板材接头性能的影响

用同种AA5052铝合金板材进行了压印-粘接复合连接、自冲铆-粘接复合连接和点焊-粘接复合连接试验,比较了三种连接接头的失效模式,分析了连接接头的拉剪载荷-位移曲线及能量吸收值图。结果表明,自冲铆-粘接复合连接和点焊-粘接复合连接最大平均失效载荷值较大,压印-粘接复合连接最大平均失效载荷值为自冲铆-粘接复合连接最大平均失效载荷值的89%,为点焊-粘接复合连接最大平均失效载荷值的83.89%;自冲铆-粘接复合连接的能量吸收值是压印-粘接复合连接能量吸收值的6.32倍,点焊-粘接复合连接的能量吸收值是压印-粘接的5.52倍。通过三种连接方式的对比分析,自冲铆-粘接复合连接能够更好的满足静力学性能要求,并且缓冲能力较好。     

腐蚀环境下异质自冲铆接头静力学性能研究

为研究钢铝异质自冲铆接头在盐腐蚀和酸腐蚀中静力学性能的变化,对DP590-5052自冲铆试件进行干湿周浸加速腐蚀实验,通过腐蚀动力学和静力学测试分析不同腐蚀时间接头的失重量、失效模式和静失效载荷性能。结果表明,盐腐蚀环境中钢铝试件(YDA)组失重量呈现上升趋势,腐蚀速率则逐渐减小;酸腐蚀(SDA)组试件失重量先上升后下降,腐蚀速率也呈现出相同的趋势。酸腐蚀对接头失效模式影响更为显著。两种腐蚀对接头静强度均有影响,接头对盐性环境的抗腐蚀性能较小。     

焊接接头疲劳强度的研究及其技术工艺的改进

通过对焊接结构件接头疲劳失效原因的研究分析及影响焊接结构疲劳强度因素的分析 ,提出改善焊接接头疲劳强度的新技术和新工艺 ,提高焊接结构的强度和性能 ,降低因疲劳断裂造成的事故和损失     

手持激光填丝焊接技术修复超高压输电线路金具的工艺研究

激光焊接具有优良的焊接质量和高效率,已在部分行业替代传统的电弧焊接工艺,而手持激光焊接技术的开发提升了作业灵活性,大幅增加了工业领域的接受程度。为进一步提高超高压输电线路用铝合金金具的修复水平,研究了手持激光焊技术的修复可行性,考察了激光功率、光束摆动模式和幅度等参数对修复效果及形貌的影响,同时测试了修复接头相应的抗拉强度、导电性。研究结果表明：采用手持激光焊接修复技术,在光束为“—”摆动模式下可获得成形良好的修复层,修复层存在多道次组织特征,焊缝中间的晶粒较小,靠近母材处晶粒较大;在合适的激光功率、摆动幅度范围内,线性修补能够一次性实现对细小裂纹类线性缺口的修复且效果显著,修复接头的抗拉强度不低于母材、导电性可达到母材的89.43%、硬度高于母材。综上,采用手持激光填丝焊接可实现铝合金输电金具的修复,有望用于超高压输电线路金具缺口的修复。     

Zn-Cu-Ti合金搅拌摩擦焊与激光焊接头组织与性能对比研究

通过金相显微镜、扫描电镜和显微硬度测试等分析手段,研究了Zn-Cu-Ti合金搅拌摩擦焊接头与激光焊接头的组织和性能。结果表明,Zn-Cu-Ti合金搅拌摩擦焊接头主要分为母材区、热机影响区、焊核区,其显微组织分别为纤维组织、拉伸弯曲变形组织、细小的晶粒;接头各区域硬度分布为:母材区>热机影响区>焊核区;接头的抗拉强度153.8 MPa,延伸率为6.7%,发生偏向脆断的准解理断裂。激光焊接头主要分为母材区、熔合区、焊缝区,焊缝区中心位置上下表面有凹坑,其内部有多条排列规则且形状近似抛物线的熔合线,并存在较明显的夹杂;接头各区域硬度分布为:母材区<熔合区<焊缝区;接头的抗拉强度为110.3 MPa,延伸率仅为4.7%,发生脆性断裂。     

三明治结构自冲铆接头力学性能及失效模式分析

为了探究泡沫金属夹层对自冲铆接头抗压能力和抗剪能力的影响,分别使用1 mm泡沫铜和泡沫铁镍作为夹层制作单搭和十字搭自冲铆接头,使用MTS拉伸试验机对试件进行拉剪和剥离试验,对比接头的力学性能,使用电子扫描显微镜对十字搭泡沫铁镍夹层接头拉脱区进行分析。结果表明: 5052-泡沫铜-5052接头的失效载荷和能量吸收值均小于相同搭接形式的5052-泡沫铁镍-5052接头;单搭接头下板拉伸方向的铆扣几乎不撕裂,朝向两端的撕裂逐渐加剧,泡沫铁镍夹层接头下板与铆钉中心线重合的位置发生断裂;十字搭接头失效模式为铆钉先变形挤压下板,再撕裂铆扣处面板脱出,钉脚经过夹层挤压的地方时刮擦突出的金属表面。     

含铒铝合金TIG焊与激光焊接头组织与性能的对比研究

对含Er5083铝合金冷轧板进行了TIG焊与激光焊接,对两种焊接接头进行了显微硬度测试和力学性能测试,并对各区域的微观组织进行对比观察,探讨了稀土Er对焊缝及热影响区组织与性能的影响。结果表明,激光焊接头的抗拉强度平均值为母材抗拉强度值的82.4%;TIG焊接头的抗拉强度平均值为母材抗拉强度值的77.1%。两种焊接接头的力学性能最差的位置分别是：TIG焊为熔合区,激光焊为焊缝中心处。在TIG焊接头主要的强化机制是细晶强化,析出相强化以及由Al3(Er, Zr)带来的热循环软化抗力的增加。激光焊焊接接头的主要强化机制是细晶强化。     

超声辅助对2524铝合金搅拌摩擦点焊组织与性能影响研究

采用光学金相显微镜、拉伸试验机、显微硬度仪、扫描电镜等研究了超声辅助对2 mm厚2524铝合金板材搭接搅拌摩擦点焊焊接接头组织与力学性能的影响。结果表明,施加超声后,接头有效连接宽度由1 763 μm提升至2 399 μm,热机影响区畸变程度降低,焊核区晶粒明显细化,断口韧窝更细小、均匀,第二相粒子分布更均匀、弥散。接头显微硬度从焊核区到母材区呈现先降低后回升的趋势,施加超声后焊核区内显微硬度略有提升,但幅度不大。接头最大剪切拉伸载荷从未施加时的4 246 N增至5 267 N。     

2A12/7075异种铝合金搅拌摩擦焊接头成形及力学性能研究

研究目的：研究不同焊接速度对2A12/7075异种铝合金搅拌摩擦焊（Friction stir welding,FSW）接头成形和力学性能的影响。研究方法：使用体式显微镜对接头横截面观察,并在室温下对焊接接头进行冲击实验和拉伸实验,拉伸断口采用扫描电子显微镜（SEM）和能谱仪（EDS）进行分析。结果：焊接接头呈非对称形,前进侧宽度小于后退侧宽度;焊速为120mm/min时接头冲击功最高达到18.45J,焊速为140mm/min时抗拉强度最优,为239.68 Mpa,延伸率为7.56%。结论：随着焊速的增加,焊缝表面起毛倾向减小,出现隧道孔缺陷的倾向增加;接头抗拉强度与塑韧性随焊速的增加而提高,但焊速为140mm/min时,焊核区出现了隧道孔缺陷,造成接头的韧性下降;拉伸断口呈现上部韧性断裂和下部解离断裂,EDS元素分析韧性断裂部分存在第二相粒子Mg2Si.     

转速对2524铝合金搅拌摩擦点焊组织与性能的影响

对2524铝合金薄板进行搭接搅拌摩擦点焊试验, 研究了搅拌头转速对其组织与性能的影响。结果表明, 随转速增加, 焊点外侧飞边越加严重, 组织畸变程度增加, 焊核区宽度增大, 有效连接宽度先增大后减小。母材区硬度最大, 热影响区硬度最低;在焊核区内, 显微硬度随转速增加而增大, 当转速为1 100 r/min时达到最大133.9HV, 而热影响区在300 r/min时硬度最大。在单向拉伸试验中, 接头剪切强度随转速增加先增大后减小, 在700 r/min时达到最大值3 510 N;接头呈现出两种断裂模式: 即低转速下平行于两板面断裂和高转速下沿倾斜方向断裂;断口呈现明显的剪切韧窝形态, 韧窝小而浅, 焊接接头为韧性断裂。     

AZ31B镁合金薄板的钨极氩弧焊组织与性能研究

探讨了2 mm厚的AZ31B镁合金钨极交流氩弧焊焊接的工艺特点, 利用金相显微镜、X射线衍射仪、万能拉伸试验机、扫描电子显微镜等手段对焊接接头显微组织、焊缝相组成、接头力学性能、断口形貌特征等进行了分析。结果表明: 焊接电流为50 A时,外观成型良好, 焊缝质量高, 内部几乎无气孔和裂纹等缺陷, 焊接接头的抗拉强度达到210 MPa, 约为母材强度的87%, 断裂发生在焊缝区, 表现为韧-脆混合断裂。 焊缝区组织呈细小的等轴晶, 主要存在α-Mg和Mg₁₇Al₁₂两种相, 热影响区组织较粗大。硬度测试结果显示, 焊缝区域的硬度高于母材。     

Inconel625高温合金等离子弧加丝焊接接头组织与性能研究

针对传统方法焊接厚板Inconel625合金时存在的未熔透,性能差的问题,采用等离子焊接技术对8mm厚Inconel625合金进行焊接,同时采用ERNiCrMo-3焊丝作为填充材料保证成型。通过光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、万能试验机和显微硬度试验机等设备对焊接接头进行显微组织和性能分析。结果表明,在焊接电流230A,焊接速度240 mm/min,送丝速度1400 mm/min,等离子气流量4.0 L/min下所获得焊接接头成型最好,力学性能最好;焊接接头均呈现出上宽下窄的“Y”字型形貌,母材区为奥氏体等轴晶,焊缝区基本以细小的胞状晶为主,熔合线区域为垂直于熔合线生长的粗大胞状晶,MC型碳化物和Laves相会在焊接过程中析出;接头抗拉强度最高,可以达到811.36MPa,焊接接头断裂为韧性断裂;所有参数下焊接接头均是焊缝区硬度最高,随着焊接热输入的增大,焊接接头整体硬度值升高,当电流达到240A与250A时焊接接头硬度差别较小。