镀锌板激光钎焊钎缝成形和接头质量研究

本文以CuSi3为钎料,电镀锌钢板为母材,CO2激光为热源,对卷对接接头进行了激光填丝钎焊研究。试验过程中,通过改变钎焊工艺参数及激光入射方式,研究了镀锌钢板激光填丝钎焊在不同热输入下的钎缝外观成形规律。结果表明,激光功率和光斑直径是影响钎缝成形最重要的因素;倾斜入射激光可以改善钎缝成形质量。此外,对不同热输入和同一接头不同部位的界面结合情况和界面元素的分布进行了SEM观察和电子探针分析。结果表明,随着钎焊线能量的增加,Si、Mn元素容易在界面处出现偏聚;相对于接头上部,接头下部钎料与母材结合微弱,界面更容易出现Si、Mn、Zn元素的富集。     

镀锌板激光填丝钎焊

镀锌板以其优良的抗腐蚀性能而大量应用于汽车工业中 ,由于锌的熔点和气化温度较低 ,在焊接加热过程中极易挥发 ,从而导致气孔、裂纹等焊接缺陷 ,给镀锌板的焊接带来很大问题。激光填丝钎焊的低热输入与小加热区域的特点可有效解决镀锌板焊接的上述问题。本文研究了激光功率、光斑直径、加热时间等对钎料在镀锌板表面铺展行为的影响 ,并在此基础上对卷对接接头、对接接头、搭接接头的激光填丝钎焊工艺特点进行了试验研究 ,分析了镀锌板激光填丝钎焊的主要缺陷及其关键影响因素。     

铝钛异种合金的激光熔钎焊

提出了一种连接Al/Ti异种合金的新工艺，即采用激光为热源，AlSi12为填充材料，实现了Ti-6Al-4V钛合金和LF6铝合金的激光熔钎焊连接。激光熔钎焊是一种局部加热焊接过程，通过调整激光加热参数，控制填充材料的润湿铺展及界面金属间化合物的形态和数量，从而控制接头质量。在实验过程中，填充焊丝实时送入，通过改变激光功率、间隙大小、光斑尺寸、焊接速度、送丝速度、激光辐照位置等工艺参数，以获得对接头的不同加热效果。研究了不同参数下的钎缝成形规律、接头界面特点及接头拉伸强度。结果表明，采用激光熔钎焊工艺连接Al/Ti异种合金可以获得成形良好、强度较高的接头，但焊接过程对工艺参数要求严格;接头厚度方向不同位置的界面金属间化合物的厚度和形态各不相同;热输入较低情况下，钎料与钛合金材料作用不充分，接头易从界面处断裂;热输入较高时，接头容易从铝合金侧熔合区附近断裂。     

黄铜-低碳钢异种金属激光深熔钎焊

采用1 kW Nd∶YAG激光器焊接2 mm厚H62黄铜和20#钢管材.聚焦激光作用在接头黄铜一侧形成深熔焊接熔池,熔化的黄铜浸润碳钢界面形成接头.因此,在焊缝的黄铜一侧为深熔焊,碳钢一侧为钎焊,这一方法称为激光深熔钎焊(LPB).采用光学显微镜、扫描电镜(SEM)和X射线能谱分析(EDS)对焊缝成形和接头界面进行观察,发现黄铜母材与焊缝界面是正常的激光深熔焊特征,同时碳钢母材与焊缝的界面形成了良好的冶金结合,相互作用区的宽度约为3μm.显微硬度结果表明焊缝硬度值高于黄铜母材.经爆破实验测试,断裂发生在黄铜一侧,表明H62黄铜-20#钢激光深熔钎焊接头力学性能满足工业使用要求.     

氮化硅陶瓷与40Cr钢钎焊接头性能的研究

本文研究了钎料中活性金属元素对母材,特别是对氮化硅陶瓷的润湿性及对氯化硅陶瓷与40Cr钢钎焊接头性能的影响机制。活性元素的选用,应从活性元素能否与陶瓷生成晶格一致或相似的新相、合金热力学及合金相变原理出发;通过测试,在Ti、车Zr、AeI、V等活性金属中,选用Ti做为钎焊氮化硅陶瓷与40Cr钢钎料中的活性金属元素,确定了最佳系列钎料。钎料中的活性元素含量,直接影响接头的强度,确定了活性金属元素Ti的最佳含量。通过加入过渡层金属改善钎焊接头性能的研究,结果表明,过渡层金属的选择,在膨胀系数基本匹配的条件下,尽可能选择弹性模量、屈服强度小的材料做过渡层,使其产生塑性变形,以缓和接头的热应力。同时,过渡层金属的厚度、钎焊工艺参数,对接头的强度也有着直接影响。     

金属/陶瓷发热体钎焊接头的残余应力分析

采用热弹塑性有限元方法,在考虑了材料性能参数随温度变化情况下,分析了采用Ag—Cu—Ti钎料钎焊A12O3陶瓷与Ni金属丝的钎焊接头,在钎焊和随后再次加热过程中产生的应力大小和分布情况,计算中着重考虑了钎料对接头残余应力的影响。分析结果表明,在钎料与陶瓷的界面处存在着较大的残余拉应力,影响了钎焊接头的连接强度,并可能在界面的陶瓷侧产生裂纹。通过试验对比,认为在此类连接结构中,钎料是造成接头形成较大残余应力的主要因素。同时。选择合适厚度的钎料会降低钎焊接头的残余应力,改善接头连接强度。     

铝-钢异种金属激光熔钎焊工艺研究

为了实现高强度铝-钢钎焊接头，以车用08Al钢和铝合金为试验对象，以填粉方式选用纯铝粉末作为钎料，进行了异种金属激光熔钎焊接试验研究。综合能量散射光谱能谱分析和X射线荧光衍射物相分析，接头界面处的金属间化合物主要有FeAl，Fe₂Al₅和Fe₄Al₁₃。研究了添加钎剂对接头整体成形及激光偏移量对接头形貌和力学性能的影响。结果表明，钎剂的添加改善了接头成形缺陷，提高了焊趾区的润湿性；当激光偏移量为0.8mm~1.6mm时，形成了有效的熔焊接头，且随着激光偏移量的增加，接头润湿角由35°增加到54°，反应层的金属间化合物厚度逐渐减小，抗拉性能呈先提高后降低的趋势；在激光偏移量为0.8mm时，接头润湿角为38°，反应层金属间化合物厚度8μm，平均机械抗力达到210N/mm，具有较高的工程应用价值；焊缝润湿角、连接宽度和反应层金属间化合物厚度共同决定了接头的机械抗力水平。该研究对于保证车身激光焊接质量提供了技术支持和重要的指导意义。     

脉冲频率及扫描方式对光纤激光软钎焊的影响

为了研究光纤激光软钎焊中激光脉冲频率和扫描方式对焊接质量的影响,通过用12 W的100%功率的SP-12P型脉冲式光纤激光扫描软钎焊系统在覆铜板上对Sn-Ag-Cu无铅钎料进行软钎焊实验,并对不同脉冲频率、不同扫描方式下的激光软钎焊技术进行实验研究.结果表明,在直线扫描方式下,高于超声波频率的500 kHz脉冲激光束作用于焊点时,会在钎料与焊盘之间的界面处发生空化作用,破碎氧化膜,使钎料在焊盘上润湿铺展,实现脉冲激光对无铅钎料Sn-Ag-Cu在覆铜板上的扫描软钎焊.     

QP980钢脉冲激光-TIG复合搭接焊接头的成形及力学性能

基于铜基焊丝CuSi3Mn1，采用钨极惰性气体保护焊（TIG）和激光-TIG复合焊方法开展了QP980钢搭接焊接头的成形、组织与力学性能研究。结果表明：搭接焊接头由熔焊区、钎焊区和热影响区组成；TIG焊接头只有上基板发生部分熔化，而激光-TIG复合焊接头的上下基板均发生了部分熔化；随着电弧电流增大，两种接头的接触角均减小，钎焊区长度均增加；脉冲激光的加入可以进一步降低接头的接触角，增加钎焊区长度；接头熔焊区以铜基体为主，内部分布着富铁小岛和富铁颗粒；钎焊区的铜基体中分布着少量富铁颗粒。随着电弧电流增加，TIG和激光-TIG复合焊接头的拉剪载荷均增加；在相同的电弧电流下，激光-TIG复合焊接头的拉剪载荷更高；当激光功率为240 W、电弧电流为140 A时，搭接焊接头的拉剪载荷可达12.4 kN；接头断裂位置均位于焊缝处，断裂路径由钎焊区扩展到熔焊区。本文研究表明，增加钎焊区长度能够强化接头性能，接头中的强化相为富铁小岛和富铁颗粒。     

工艺参数对铝-钢激光熔钎焊接头质量的影响

为探索低功率激光焊接钢铝熔钎焊的可行性,采用光纤激光器以1 mm厚的6061铝合金和1.2 mm厚的DP600双相钢为试验对象,进行铝在上、钢在下的激光熔钎焊试验。研究了焊接速度和激光功率对焊接接头质量(焊缝成形性、微观组织和力学性能)的影响。结果表明：接头抗拉剪强度随着激光功率的增加和焊接速度的加快,均表现为先增大后减小,并在激光功率为405 W,焊接速度为5 mm/s的工艺参数下,焊接接头的抗拉剪强度达到最大值127 N/mm,金属间化合物厚度约为10μm,断口为典型的解理断裂。该研究为提高激光焊接质量提供了一定的技术支持。     

激光填丝钎焊温度场数值模拟仿真研究

为提高车身顶板和侧板之间激光填丝钎焊的质量,研究钎焊热传导规律,建立了镀锌钢板卷边对接模型、CuSi3为钎料进行数值模拟仿真分析,考虑材料热物理属性、相变潜热以及热对流等问题的前提下采用双椭球激光热源模型进行热分析。探究了激光填丝钎焊温度随时间的变化规律,不同区域对温度的敏感程度以及不同功率下焊接熔池的温度场分布,为激光填丝钎焊提供了理论模型,对进一步探索钎焊成形质量具有推动作用。     

高功率CO2激光钎焊金刚石颗粒

采用高功率横流CO2激光扫描钎料合金与金刚石颗粒。研究了激光工艺参数对钎焊层结合性能及金刚石热损伤的影响,分析了钎焊层与金刚石结合机制及金刚石颗粒在激光作用下的热损伤机制。研究结果表明,激光功率和扫描速度是影响金刚石热损伤及表面浸润的主要因素。在氩气保护下,粉末厚度为0.5 mm,激光光斑直径3 mm,功率为800 W,扫描速度为8.39 mm/s时,可获得金刚石颗粒、钎料合金、金属基体三者具有最佳结合性能的钎焊层。合金粉末对金刚石颗粒浸润良好,并发生冶金化学反应,生成TiC和SiC。当激光输入能量太高时,金刚石颗粒开始与外界的氧发生氧化反应,在自由能方程中的气体分压下,金刚石一直氧化,直到与氧化物处于平衡状态。这一过程表现为金刚石颗粒石墨化,逐步氧化烧损变成气体。     

YG8硬质合金激光钎焊接头显微组织的研究

提出了以激光作为焊接热源．以Ｃｕ为填充材料进行硬质合金连接的新方法、对焊接试样的显微组织进行了分析讨论．给出了在激光作用下,硬质合金的钢钎焊接头的焊缝、母材及钎焊界面处的成分和组织变化情况。     

高密度聚乙烯塑料激光焊接工艺参量试验研究

为了研究激光焊接中各工艺参量对高密度聚乙烯塑料焊接件性能的影响,采用激光穿透焊接高密度聚乙烯试样件,进行了力学拉伸试验并应用扫描电镜观测其焊缝断口的形貌.试验结果表明,当光斑直径为2mm、激光功率为75W、焊接速度为2mm/s时,焊接件断口没有飞边和夹渣,焊接接头成型良好,力学性能最佳:随着激光光斑直径的减小、焊接速度的降低或功率的增加,接头强度及伸长率均有提高.进一步从激光体能量角度分析了影响接头强度的因素,证实了激光焊接高密度聚乙烯是一种可行的方法.     

铝散热器空气炉中钎焊工艺及设备

介绍了一种铝散热器的钎焊工艺和设备,并对钎焊接头性能进行分析,结果表明,该工艺能获得良好的钎焊质量,且操作方便。