激光焊对C-22哈氏合金焊缝抗腐蚀性能改进的研究

传统TIG焊技术焊接C-22哈氏合金导电辊,焊缝抗腐蚀性较差,严重影响了其使用寿命.为了提高焊缝抗腐蚀性,采用激光焊技术,焊后对焊缝进行固溶处理,采用电化学和化学腐蚀试验,分别测量了激光焊和TIG焊的腐蚀电位及腐蚀速率.结果表明C-22哈氏合金激光焊焊缝的抗腐蚀性能得到显著提高,这说明采用激光焊焊接哈氏合金有利于焊缝抗腐蚀性能的改进,从而为激光焊焊接哈氏合金导电辊的实际应用提供了技术支撑.     

焊接工艺参数对铝锂合金激光焊焊缝成形的影响

通过3 mm厚5A90铝锂合金激光焊工艺试验,采用无量纲背宽比R表征焊缝截面,较系统地研究了激光功率、焊接速度和离焦量对焊缝成形的影响规律.结果表明,焊缝背宽比随激光功率的增大而增大,随焊接速度的增大而减小,且在离焦量为0～+1 mm范围内达到最大.激光功率和焊接速度的合理匹配,可以获得较好的焊缝成形.     

活性剂对钛合金激光焊焊缝成形影响

咬边是钛合金激光焊常见的焊缝成形缺陷,文中将A-TIG焊用活性剂应用于TA15钛合金CO2激光焊的研究结果表明,活性剂不仅可有效地改善焊缝咬边缺陷,而且可降低激光深熔焊的激光功率密度和热输入阈值.同样的焊接工艺参数,活性剂使钛合金CO2激光焊全熔透焊缝的背宽比增大,焊缝表面熔宽减小而中部熔宽增大,但过高的激光功率密度和热输入,活性剂反而影响激光对钛合金的作用,焊缝背宽比减小,表面熔宽增大,可能与金属汽化过于强烈有关.活性剂改善钛合金激光焊焊缝成形的作用主要有三方面,即增加钛合金对激光能量的吸收;降低熔池表面张力,改变表面张力流方向;降低光致等离子体的电离度,缩小等离子体云.     

氯气混合器哈氏合金C-22的焊接

哈氏合金C-22与C-276属于哈氏合金C家族,是Ni-Cr-Mo合金.焊接Ni-Cr-Mo合金时容易出现焊缝金属污染和焊接接头的中温教化脆化,解决的关键是重视焊前处理和对高温焊缝的保护以及控制焊接热输入.本文介绍了哈氏合金C-22的材料特点、耐蚀性能、焊接工艺和焊接特点等内容.     

活性剂对高温合金GH4169激光焊焊缝成形的影响

本文将活性焊接法引入高温合金GH4169的激光焊接中,使用MgO,CaO,TiO2,MnO2,Al2O3,CaF2,NaF七种单一活性剂组分,进行焊接试验。观察对比了有活性剂和无活性剂时焊缝表面形貌、焊缝熔深、深宽比以及显微组织的变化情况。结果表明,在活性剂作用下,除了Al2O3以外,焊缝熔深均有明显增加,其中MnO2增加熔深的效果最为显著,使焊缝熔深增加了1倍左右,同时可以得到较为细小的显微组织。     

激光焊缝成形控制及其影响因素

研究了连续YAG激光热导焊过程中易于调节的各参数：激光功率、焊接速度、离焦量等对焊缝的熔宽、熔深及深宽比的影响。通过实时的图像采集，观察到熔池表面存在的团状金属蒸气，其对激光能量的输人造成较大影响，通过侧吹气体可以将其去除，提高激光有效功率。通过有重复的二因子试验，得出激光能量和焊接速度之间存在着一定的交互作用。     

钛合金激光穿透焊的焊缝成形(Ⅰ)

在对钛合金激光穿透焊焊缝成形特征分析的基础上研究了激光焊主要工艺参数对焊缝成形的影响 ,同时对比研究了CO2 激光和YAG激光穿透焊时焊缝成形的差异。研究结果表明 ,在穿透焊条件下 ,CO2 激光和YAG激光焊接钛合金焊缝都具有钉形和近X形两种典型的截面形貌。焊缝成形与焊接热输入及激光功率密度有密切联系。随焊接热输入和激光功率密度的增大 ,焊缝截面由钉形向近X形转变。在采用同样工艺规范获得近X形焊缝成形时 ,YAG激光焊缝的对称度显著高于CO2 激光焊缝。通过调整激光功率、焊接速度和离焦量等激光焊工艺参数 ,可以对焊缝成形进行有效控制 ,提高焊接接头质量。     

C22哈氏合金管的液压成形研究

针对C22哈氏合金管在实际生产中成形难度高、成形精度低、产品一致性差等问题,采用液压成形方式替代拼焊工艺,实现了异形管的整体成形。以弯曲管材为坯料,构建管材液压成形的有限元模型。通过有限元模拟及其实验验证,优化了影响管件壁厚变化率的侧推补料量,获得侧推补料量最优参数;对比成形区管壁变薄和起皱的情况,通过仿真与结果对比实验,获得最佳充液压力参数。研究结果表明：充液压力与侧推补料量的优化,可以显著提高管件的成形性能。将有限元模拟确定的充液压力和侧推补料量应用于实际生产,获得了符合技术要求的管件。     

钛合金激光穿透焊的焊缝成形（I）

在对钛合金激光穿透焊焊缝成形特征分析的基础上研究了激光焊主要工艺参数对焊缝成形的影响，同时对比研究了CO2激光和YAG激光穿透焊时焊缝成形的差异。研究结果表明，在穿透焊条件下，CO2激光和YAG激光焊接钛合金焊缝都具有钉形和近X形两种典型的截面形貌。焊缝成形与焊接热输入及激光功率密度有密切联系。随焊接热输入和激光功率密度的增大，焊缝截面由钉形向近X形转变。在采用同样工艺规范获得近X形焊缝成形时，YAG激光焊缝的对称度显著高于CO2激光焊缝。通过调整激光功率、焊接速度和离焦量等激光焊工艺参数，可以对焊缝成形进行有效控制，提高焊接接头质量。     

激光-MIG复合焊中激光与电弧前后位置对焊缝成形的影响

为了便于激光束焊接高反射率的铝合金,研究了激光-MIG复合焊方法中激光与电弧前后位置对焊缝成形的影响。激光入射角度在电弧和激光束前后相对位置不同情况下,分别对应不同的焊缝成形机制会对焊缝的表面和内部成形产生比较大的影响,激光束在前电弧在后,焊缝上表面成形均匀饱满;而电弧在前激光束在后,焊缝表面会出现倾斜沟槽。通过对焊缝不同位置进行EDX和微观硬度分析可以明显发现两种情况下Mg元素含量从焊缝上表面到底部依次增加,但硬度分布略有差别:激光在前电弧在后焊缝上部的硬度小于底部,而电弧在前激光在后焊缝上部的硬度大于焊缝的底部。对铝合金施焊之后的焊缝表面及其两侧会有一层黑色物质,通过EDX分析可以确定为铝、镁的氧化物。     

激光焊接参数对冷作模具钢焊缝表面成形的影响

利用激光焊机在Cr13Mo1Si1V1冷作模具钢表面进行自熔焊接试验,探讨了脉冲激光焊接工艺参数对焊缝横断面形貌尺寸的影响.结果表明:随着激光脉冲能量的增大,焊缝熔深及表面宽度都明显增大;随着脉冲宽度的增大,熔深增长不明显,但表面宽度却明显减小;随着脉冲频率的提高,焊缝熔深及熔宽均减小;加大光斑直径会导致加热区域扩大,熔深减小.采用脉冲激光焊接该模具钢时,脉冲能量和光斑直径对熔深的影响较大;脉冲宽度对表面宽度的影响较明显;脉冲频率对焊缝横断面形貌尺寸的影响相对较小.     

活性硫对高功率激光焊接焊缝成形的影响

文中试验研究了在万瓦级高功率光纤激光焊接厚板过程中添加表面活性硫粉对焊缝成形的影响及对焊缝微观组织的影响. 结果表明,表面活性硫粉的添加增加了熔池的浸润性和流动性从而形成了更长的焊接熔池. 负离焦焊接时,活性硫粉能增加焊缝熔深,且不受焊接速度的影响;而正离焦焊接时活性硫粉能增加焊缝熔宽. 高功率激光焊接过程能细化焊缝金相组织,且促使焊缝中铁素体比重增加;硫粉的添加则进一步促进了焊缝金相组织的细化及铁素体比重的增加.     

Elemental micro-segregation characteristic of fiber laser welded Hastelloy C-276 sheet

The elemental micro-segregation characteristic within the weld zone for ytterbium fiber laser welded Hastelloy C-276 sheet was investigated. The analysis of segregation ratio and equilibrium distribution coefficient of elements, determined through EDS data, indicate the reduction in micro-segregation of elements compared with the previous reported literatures for laser welded Hastelloy C-276. High melting efficiency of ytterbium fiber laser, reduction in the amount of linear heat input, and high cooling rate of the mushy zone lead to the reduction in micro-segregation. The melting efficiency of ytterbium fiber laser for welding of Hastelloy C-276 of 64% is higher than that (48%) of conventional welding methods. High melting efficiency leads to the reduction in the linear heat input required for welding. Hence, in the present investigation, the same was found to substantially reduce as compared to the previous reported literature. The cooling rate from liquidus temperature to solidus temperature at the weld centerline was found to be in the order of 10³ °C/s. Cellular dendritic substructure that constituted for lower micro-segregation was formed at the weld centerline.     

Autogenous welding of Hastelloy X to Mar-M 247 by laser

Mar-M 247, a nickel-base cast alloy, is used widely in aeroengines for parts such as blades, vanes and airfoil. Hastelloy X is one of the most oxidation- and corrosion-resistant nickel-base wrought alloys. In order to join such alloys in aeroengine manufacturing, laser beam welding has been carried out with lap and butt joints using a 1.2 and a 6.0 kW CO₂ laser. Cracks in the fusion zone can be eliminated by deliberate misalignments in the ranging of the laser beam by 0.2−0.3 mm onto Hastelloy X. Correlations between cracking behavior, hardness of the beads and misalignments have been investigated. Metallurgical analysis using electron microscopes has revealed the redistribution of alloy elements, the microstructures of the fusion zone and microfissures in the heat-affected zone (HAZ).     

激光摆动焊接工艺参数对不锈钢焊缝成形与气孔率的影响

采用激光摆动焊接实现了5 mm厚1Cr18Ni9Ti不锈钢的焊接,获得成形良好、低气孔率的接头.分析了焊接速度、摆动幅值、摆动频率、摆动形式对焊缝成形和气孔率的影响,从匙孔、熔池流动、气泡逸出的角度揭示了工艺参数影响气孔率的主要机理. 结果表明,对于5 mm厚不锈钢激光摆动焊接,适当提高焊接速度和摆动幅值,更利于减小气孔率;激光摆动频率在100 ~ 300 Hz可以兼顾较低气孔率和较好的焊缝成形;“8”形摆动激光可以获得相对较优的焊缝成形,焊缝气孔率最低,达到2.94%;而线性摆动激光获得焊缝成形最差,气孔率最高,达到19.13%.     

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2 mm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%。     

薄板铝合金激光填丝焊组织性能分析

实现了薄板5A06铝合金的激光填丝焊.并采用扫描电镜和能谱分析仪对比分析了激光填丝焊和非填丝焊接头的显微组织及其成分分布,对比分析了这两种接头显微硬度和拉伸性能.结果表明,薄板5A06铝合金的激光填丝焊焊缝的成分主要取决于焊丝成分,由于激光焊冷却速度快,焊缝的成分和组织均匀性均较激光焊未填丝的低.其激光填丝焊接头的抗拉强度和断后伸长率均高于激光焊的接头,可以达到与母材等强,焊缝硬度低于激光焊焊缝.     

激光填丝焊焊丝指向与焊缝成形关系的研究

针对首钢酸轧生产线激光焊接头断裂事故,发现焊缝成形存在不稳定缺陷。利用高速摄影手段,研究了焊丝指向对焊缝成形的影响规律。指出:当焊丝指向熔池中光束位置正下方时,焊缝成形最好,熔化焊丝过渡稳定顺畅;当焊丝指向熔池后方时,焊丝在进入熔池前已被全部熔化,熔滴经历产生、长大到滴落的循环,造成焊缝成形不稳定;当焊丝指向熔池前方时,焊丝熔化不够充分,也会造成焊缝成形的不稳定。分析确定,酸轧生产线焊缝成形不稳定现象由焊丝指向熔池后方所致。最终,制定了防止酸轧生产线焊接接头断裂的工艺措施,解决了接头断裂问题,每月为企业减少损失300多万元。     

A study on keyhole evolution and weld ripple formation in dissimilar welding under pulsed laser

A three-transient multiphase model is developed to study the dissimilar metal welding of pure niobium plate to titanium alloy Ti–6Al–4V sheet under pulsed laser. The physical process of dissimilar metal welding involves melting, resolidification, mass transfer, self-consistent keyhole, and weld bead formation. The major physical factors, such as recoil pressure induced by vapourisation, surface tension, heat transfer, fluid flow, Marangoni shear stress, buoyancy force, and their coupling are considered. The results show that the keyhole mainly occurs on the Ti–6Al–4V side due to the differences in physical properties of the materials. The effects of pulse overlapping factor on the weld bead are studied. It is found that the pulsed laser has a significant influence on the weld bead formation. The mixing of materials mostly occurred in the upper part of the molten pool. The simulated weld bead profile and the phase distribution agree well with the experimental results.