基于绿色再制造的多层激光送丝堆焊

作为再制造工程的关键技术之一的激光送丝堆焊技术,在重要零件的修复中起到独特的作用,本文通过在45号钢上用大功率CO2 激光束和自动送丝机构进行激光堆焊工艺试验研究,就这一技术的特点、工艺控制方法以及组织性能等方面做了考察,结果显示:优化的工艺范围为比能量Es=100-130J/mm2、送丝速度应高于激光扫描速度(ΔV=1.5~2.5 mm/s);与氩弧堆焊相比激光堆焊层组织明显细化,硬度提高70%,过渡区狭小,激光堆焊层显维组织随Es增加而逐渐粗大,同时,热影响区易出现过热组织;激光堆焊层体现出良好的抗磨性能,比高速钢的耐磨性提高42.6%。     

H13钢激光堆焊与氩弧焊的组织和性能对比研究

研究了激光堆焊层的组织和性能，通过对激光堆焊、氩弧焊的组织对比分析，表明激光堆焊可以得到晶粒细小、稀释率低、热影响区窄的堆焊层，显微硬度提高1．5倍；但激光堆焊开裂倾向增大。     

热作模具钢表面激光堆焊耐磨合金层的研究

本文主要通过在H13钢上用大功率CO_2激光束进行堆焊,阐述了激光堆焊工艺变化对堆焊组织和性能的影响,在本试验条件下,得到了高密度弥散金属化合物组织的激光堆焊层,平均硬度为HV800,与基体呈冶金结合,耐磨性比H13模具钢提高149%。     

激光表面堆焊技术及其发展趋势

激光堆焊可以获得高性能(如耐磨性、耐腐蚀性能、抗氧化性能、热障性能、抗气蚀和冲蚀磨损等)的合金堆焊层，在工业应用上展现了广阔的应用前景。近十来年激光堆焊在材料表面处理方面倍受关注，主要是在于激光堆焊层与基体的结合为冶金结合，组织极细，覆层成份及稀释率可控，覆层厚度大，热变形小，易实现选区堆焊，工艺过程易实现自动化。激光堆焊技术已经在工业易损件修复、关键部件的强化等应用方面取得了一定的成果。就激光堆焊的基本原理、分类、堆焊材料、工艺特点、工业应用几个方面做了详细介绍，并就该技术应用存在问题、质量控制途径、今后发展趋势做了分析预测，为研究开发以及工业应用推广提供参考。     

切边模堆焊层表面激光合金化组织及应用的研究

采用自主开发的材料体系对5CrMnMo钢堆焊层表面进行了激光合金化处理.研究了堆焊层激光合金化处理后的组织和显微硬度.在优化的工艺参数下,获得了表面光洁、与基材形成良好冶金结合的强化层.合金化层平均硬度HV750.应用于热锻模具,斯太尔曲轴切边模寿命提高了60%.研究与生产应用表明,激光制备的原位合成颗粒增强表层微观结构和激光合金化层-堆焊层-5CrMnMo钢基材形成连续的宏观梯度组织结构,是模具服役寿命提高的关键因素.     

激光熔覆与堆焊层成分稀释度的对比研究

测定了用激光熔覆，等离子堆（喷）焊，火焰堆焊三种方式在１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ基体上熔焊钴合金强化层时，其熔层基体成分稀释的稀释率。结果表明：激光熔层的稀释率最小。在保证与基体良好冶金结合的条件下，激光熔层还具有组织细密、晶粒高度的特点，其熔层硬度、抗蚀、抗磨抗磨性能均大大高于等离子喷焊和火焰堆焊层。     

过渡合金层对铁基高硬度多层激光堆焊厚熔复层组织性能的影响

通过采用45#钢基体材料．在不预热情况下增加过渡合金熔覆层．再选用专用的高硬度焊丝进行堆焊实验；南于所加的合金元素改变了激光熔覆层内奥氏体分数，使基体和堆焊层的塑韧性增加．进而抑制了裂纹的产生；同时又由于合金元素能形成碳化物．因此提高了堆焊层的硬度。     

利用三维激光堆焊加工成型金属结构

一般市场竞争的特点是,生产周期缩短,批量小,件数少。如果产品开发时间早,那么便能获得竞争的优势。三维激光堆焊,是不用模具而成型生产金属件的大有前途的工艺。目前已有许多研究单位正在从事这一工艺的再开发工作。德国的汉诺威激光中心与汉诺威大学材料学研究所合作,对三维激光堆焊用于金属结构的成型制作进行了广泛的研究。目的在于使成型生产薄壁结构(例如涡轮叶片表面的修整)的工艺优化,以及机械工艺材料性能的定量化。1.三维激光堆焊的原理利用三维激光堆焊制成金属件,基本上是     

激光送丝堆焊工艺参数对堆焊层组织性能的影响

在45#钢基体上,选用不同的激光功率、扫描速度、送丝速度,用专用焊丝进行堆焊试验。结果表明:当速度不变 时,激光功率增加,其热影响区变大,FeNi基体上析出V8C7组织,由细变粗,硬度增加;当其它条件不变时,随着扫描速度的 增加,堆焊层的稀释率下降,硬度增加,随着送丝速度的增加,堆焊层的组织均匀分布,硬度增加。由此达到优化工艺目的。     

高速钢激光相变强化层的耐磨性及刀具的切削性能

研究了Ｗ１８Ｃｒ４Ｖ高速钢激光相变强化层的组织和耐磨性能，并对高速钢刀具的切削性能及失效形式进行了分析讨论．结果表明：高速钢经激光相变强化后组织和性能得到了很大的改善，硬度达１００３Ｈｖ０．１以上，且韧性有显著提高，耐磨性提高了２～８倍．刀具激光相变强化后．寿命提高了３～５倍，是以磨损形式失效的。     

铝/钢异种金属无钎剂激光填粉熔钎焊接

采用宽带激光光斑和填粉焊接技术,在不使用钎剂的情况下进行6061铝合金/镀锌钢板的熔钎焊接实验。分析测试了接头成形、焊缝组织和接头强度,并探讨了影响接头强度的因素。结果表明,采用此方法可实现6061铝合金/镀锌钢板的熔钎焊连接。选用优化的焊接工艺参数获得了成形饱满,无裂纹、气孔等缺陷的焊缝。焊缝熔宽和金属间化合物层厚度随焊接热输入量的增加而增大。熔钎焊缝中金属间化合物由Al-Fe和Al-Fe-Si系统化合物组成。拉伸试样均断裂在钎料/镀锌钢界面,接头最大机械抗力为152.5 N/mm,断口呈脆性断裂特征,钎料/镀锌钢界面为接头的薄弱环节。拉伸试样铝一侧断裂面由Al5Fe2Zn0.4和α-Al组成。焊缝熔宽、金属间化合物层厚度共同决定了接头的机械抗力水平。     

激光摆动路径对钢/铝点焊接头组织与性能的影响

钢、铝两种材料因为物理性能和化学成分上存在较大差异,导致钢铝焊接成为难点。为了得到高质量的钢/铝接头,采用7种激光扫描路径对DP780双相钢和5083铝合金两种金属进行搭接点焊试验。研究激光扫描路径对钢/铝接头宏观形貌、金相组织、显微硬度和剪切强度的影响。结果表明:扫描路径的变化对接头的影响较大,相比于常规焊接,摆动焊接的接头具备更好的连接质量,焊缝表面成形效果更好;钢/铝接头主要由马氏体和铁素体组成,使用激光摆动点焊的接头晶界明显,在马氏体和铁素体交界处有少量的片状珠光体,且焊缝各处的晶粒种类无较大差异,因此焊缝各处力学性能相同,减少受力后,出现应力集中的现象;摆动点焊钢/铝接头的力学性能得到提升,钢侧接头的最大显微硬度可达450 HV,是常规的1.06 倍,剪切强度为83 N/mm,是常规焊接的2.12 倍。     

降低镀锌层影响的汽车用镀锌钢板激光焊接工艺研究

本文以Nb:YAG激光器对汽车用镀锌钢板进行了焊接工艺研究,通过预留板间间隙的激光焊工艺试验,对不同工艺条件下焊接试样的焊缝成形、微观组织及结合强度进行了分析与评价。试验结果表明:预留间隙法可以有效地降低镀锌层在加热过程中的汽化影响,从而获得高质量的激光焊接质量。     

非熔透激光搭接焊薄钢板的试验研究

为了研究薄钢板的非熔透激光焊接的焊接质量,采用光纤激光及CO2脉冲激光对SUS304奥氏体不锈钢和SPCC冷轧碳钢薄板进行了非熔透搭接焊试验,分析了影响非熔透激光焊接的主要因素,并对接头的组织和力学性能进行了测试,得出激光功率、焊接速率、离焦量、脉冲频率、占空比等主要工艺参量对焊缝成形及试件性能的影响规律。结果表明,在适宜的焊接工艺参量下,非熔透激光焊接焊缝形貌平整连续;焊缝强度达到母材强度的50%以上;焊缝区的显微硬度高于母材。     

10Ni3CrMoV钢T型接头CO_2激光复合焊工艺与组织

激光复合焊接综合了激光焊和电弧焊的优点,使其成为船用大厚度钢板高效焊接最有前景的方法之一。研究了船用钢板的高功率CO2激光焊接工艺,重点分析了保护气体成分对焊缝化学成分的影响,激光与电弧间距对焊接过程稳定性的影响。在工艺参数优化的基础上实现14 mm厚10Ni3CrMoV钢板的高功率激光T型结构焊接。获得的焊缝通过X光探伤检验,没有发现裂纹,存在少量不连续的小气孔。采用光学显微镜分析了焊接接头微观组织,结果表明,微观组织显示了焊接接头较好的综合力学性能,尤其是经历重熔与热处理后的焊缝组织发生明显细化。测试了焊接接头不同部位的硬度,焊接接头最大硬度小于360 HV,符合船用技术要求。     

激光功率对镀Cu-Ni低碳钢/不锈钢焊点性能的影响

为了研究激光功率对不锈钢与铜-镍镀层低碳钢激光焊点性能的影响,采用300W的Nd∶YAG激光器焊接不锈钢与铜-镍镀层低碳钢,用光学显微镜观察焊点并测量尺寸,用万能拉伸试验仪测试焊点结合强度。结果表明,随着激光功率的增加,低碳钢一侧焊点截面的尺寸增加。在焊点边缘原镀层区域附近富集的铜会导致裂纹的产生,而激光功率的变化并不能消除焊点边缘铜的富集。激光功率的增加,焊接模式由热导焊向深熔焊过渡,导致焊点的尺寸显著增加,焊点的结合强度提高。该结果对于研究激光功率对铜镍镀层低碳钢/不锈钢激光点焊是有帮助的。     

Nd:YAG激光+脉冲MAG电弧复合热源焊接规范参数对焊缝表面成形的影响

利用余高-熔宽比表示焊缝表面铺展性并与焊缝余高一起作为参数来评价激光+电弧复合热源焊缝的表面成形,通过试验研究了Nd:YAG激光+脉冲MAG电弧复合热源焊接过程中焊接规范参数对复合热源焊缝表面成形的影响,并分析了激光对复合热源焊缝表面成形的影响。研究结果表明,在电弧功率变化过程中,激光对复合热源焊缝表面成形影响较小,但随着激光功率的增大,其对焊缝表面成形的影响也逐渐增大。焊接速度变化过程中,激光束能量的加入不仅改善焊缝表面成形还极大地提高了焊接速度,而在光丝间距和离焦量变化过程中,激光束对复合热源焊缝表面成形的影响很小。     

钛合金-不锈钢异种材料激光焊接工艺研究

为了探究钛合金-不锈钢异种金属焊接的特殊性,更好地提升两金属间的焊接性能,采用在钛合金与不锈钢之间加入填充层黄铜进行焊接的新方法,进行了理论分析和实验验证。应用ANSYS有限元分析软件分析得出填充层-黄铜的合理厚度应在0.5mm~0.7mm左右,并基于仿真结果对填充层黄铜厚度为0.5mm~0.7mm的钛钢异种金属焊件进行焊接实验,对焊接试样进行硬度、抗拉性测试及扫描电镜观察。结果表明,填充层黄铜的厚度为0.6mm时,钛合金-不锈钢异种金属激光焊接试样的焊缝形貌和力学性能较好。