两种常见焊接接头的机器人焊接工艺

采用弧焊机器人进行了8 mm厚板对接平位焊、6 mm厚板T形接头平角焊试验,重点分析了坡口根部间隙、焊枪角度、电弧电压、焊接电流和焊接速度对板对接打底层焊缝成形、背面焊缝宽度和余高的影响,以及焊接速度、电弧电压和焊接电流对T形接头焊缝成形、焊脚尺寸和凸度的影响。通过试验优化了焊接工艺参数,获得了正反面成形美观、熔合良好、焊缝宽窄和高低均匀的对接接头;试验测得对接接头背面焊缝宽度为4.04 mm,背面焊缝余高为0.17 mm,正面焊缝宽度为14.20 mm,正面焊缝余高为1.22 mm。采用优化后的焊接工艺参数对T形接头进行了焊接试验,角焊缝两焊趾区域熔合良好、焊缝平齐、焊缝表面微下凹,试验测得焊脚尺寸为6.8 mm。     

奥氏体不锈钢薄板对接等离子弧-MAG复合焊工艺

针对板厚2 mm的SUS301L-HT不锈钢薄板对接,采用等离子弧-MAG复合焊工艺进行焊接,分析焊接速度、MAG焊电流等工艺参数对焊缝成形的影响,得出了合理的等离子弧-MAG复合焊工艺参数,并分析接头拉伸、弯曲和晶间腐蚀性能。试验结果表明：等离子弧-MAG复合焊对接接头具有良好的塑性,其平均抗拉强度约为母材的95%,平均屈服强度约为母材的97%,基本与母材的相当;对接接头拉伸试样均断裂在对接焊缝中靠近熔合线位置;对接接头的晶间腐蚀敏感性较低,耐晶间腐蚀性能良好。     

焊接工艺参数对搭接接头形状及力学性能的影响

调查了焊接工艺参数对不锈钢搭接接头形状和力学性能的影响。对于1.5mm厚的304不锈钢薄板MIG焊搭接接头,焊接电流过小,搭接接头的承载能力很低;焊接电流过大,会导致焊件熔穿。过快的焊接速度会导致产生咬边。与焊接速度相比,不正确地设置焊接电流所带来的负面影响要更大一些。无论是改变焊接电流,还是调整焊速,确保焊件熔透是保证MIG焊搭接接头力学性能的关键。     

EH40大热输入钢双丝窄间隙MAG焊接头组织与性能

利用双丝窄间隙MAG焊对84 mm厚EH40大热输入钢进行对接试验,对焊接接头的组织与力学性能进行考察分析,研究结果表明,双丝窄间隙MAG焊工艺适用于厚板大热输入船板钢的焊接,焊缝成形良好,未见宏观缺陷。焊接接头热影响区组织主要为板条贝氏体、粒状贝氏体与针状铁素体组织。接头抗拉强度近520 MPa,接近母材强度;试样弯曲180°,受拉面未见明显裂纹,双丝窄间隙MAG焊工艺可以获得力学性能优良的厚板EH40大热输入钢的焊接接头。     

AZ31B镁合金CMT焊接接头组织与力学性能

对厚度3 mm的挤压态AZ31B镁合金板材进行CMT对焊,焊接工艺参数为:直径1.6 mm WE-33M焊丝、送丝速度6 m/min、焊接电流76 A、焊接速度0.8 m/min、焊缝间隙1.5 mm,焊接过程稳定、无飞溅,焊缝成形良好。在此焊接工艺下对焊接接头的微观组织、显微硬度、力学性能和拉伸断口形貌进行了观察。结果表明,焊缝组织晶粒细小,焊缝区的显微硬度最高,平均约为86 HV,热影响区硬度约为62 HV,母材区的显微硬度约为65 HV。焊接接头最大抗拉强度为248.8 MPa,伸长率7.16%,分别为母材的96.7%和98.6%。断裂位置位于母材区,属于韧性断裂。     

Ni_3Al基高温合金JG4356焊接性能和工艺研究

采用真空电子束焊焊接金属间化合物Ni_3Al基高温合金JG4356,利用OM和SEM观察焊接接头的微观组织,利用EDS分析相成分,使用万能力学试验机和显微硬度仪测试焊接接头的力学性能,并观察拉伸断口的形貌。JG4356合金电子束自熔焊中,焊缝熔深和熔宽与电流成正比关系,增大加速电压和降低焊接速率有利于增大焊缝深宽,但过小的焊接速率或低电压小电流焊接会造成焊缝熔宽大于熔深。采用焊接电流10.8 m A、加速电压50 kV、焊接速度760 mm/min的工艺条件对2 mm板材进行无坡口对接焊,可以获得表面形貌良好,室温抗拉强度高于母材的焊接接头。焊接接头平均抗拉强度高达761 MPa、伸长率3.9%,断裂模式为准解理断裂;焊缝和热影响区硬度较高,平均值分别为395.8 HV和342.3 HV;母材为333.6 HV。     

不同焊丝对T6态Al-12.7Si-0.7Mg合金焊接接头组织性能的影响

采用ER4047,ER5183和ER5356 3种焊丝对厚度为6 mm的T6态Al-12.7Si-0.7Mg合金进行平板对接试验,使用双脉冲MIG单面双道焊缝成形工艺,确定了3种焊丝对应的焊接工艺参数并且获得了良好的焊缝成形。在此基础之上,对焊接接头进行金相组织观察和力学性能测试。结果表明,使用ER4047焊丝的焊缝接头组织与ER5183和ER5356接头组织有明显差别;3种接头的拉伸试验具有不同的断裂模式,采用ER5183焊丝的接头强度最高,约为母材的70%;显微硬度结果表明,T6态的母材受焊接热输入的影响后,热影响区内存在软化现象。     

Ti3Al-Nb金属间化合物CO2激光焊工艺

针对高Nb含量的Ti3Al-Nb基合金Ti-23Al-17Nb进行激光焊工艺研究,了解影响钛铝金属间化合物激光焊质量和焊缝成形的工艺因素。研究结果表明,2．5mm厚的Ti-23Al-17Nb合金采用大功率CO2激光焊不产生焊接裂纹,焊缝气孔是主要的焊接缺陷。采用合理的焊前表面处理工艺、全熔透焊接可获得无气孔的焊缝。在所研究条件下,合金具有良好的熔透性,部分熔透和临界熔透时焊缝截面呈钉头型,而稳定的全熔透焊缝则呈“沙漏”形,焊缝熔深并不是完全随焊接热输入的增大而增大,还取决于激光功率密度。接头显微硬度分布呈马鞍形,焊缝的硬度高于母材,近缝区出现峰值,接头的拉伸强度略低于母材。     

400MPa球墨铸铁光纤激光-MIG电弧复合焊接头的断裂特征

采用填充308L不锈钢焊丝光纤激光-MIG电弧复合焊方法,焊接厚度为5mm的风电关键部件用400 MPa级球墨铸铁,获得了表面成形良好且熔透的焊缝,研究了MIG电弧热输入对接头拉伸性能和断裂特征的影响.结果表明,电弧热输入较小时,接头的拉伸性能差,断裂沿熔合线发生,断口为脆性断口;电弧热输入较大时,接头的拉伸性能较好,断裂自半熔化区顶部沿母材发生,断口顶部为脆性断口,底部为韧性断口.接头断裂特征的差异是由接头中焊缝和半熔化区底部莱氏体的量的不同导致的.基于以上研究,获得了抗拉强度为346.4 MPa、断后伸长率为5.4％,断裂发生在母材上的优质接头.     

铝/钢微束等离子熔钎焊接头组织及力学性能

采用微束等离子焊接方法进行6010铝合金/镀锌钢对接熔钎焊工艺试验,在合适的工艺参数下获得成形良好的铝/钢熔钎焊对接接头,采用金相显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪、拉伸试验机等多种测试手段对所得接头形貌、微观组织及力学性能进行分析. 结果表明,所得接头焊缝正、背面铺展良好,无气孔、裂纹、夹渣等明显缺陷,为典型的铝/钢熔钎焊对接接头;接头界面处形成锯齿状的Fe₂Al₅金属间化合物,且金属间化合物层厚度和焊缝铺展宽度共同决定了接头强度,当焊接电流为38.5 A时,熔钎焊接头抗拉强度为193 MPa,为铝母材的79.8%,接头断裂形式为韧脆混合断裂.     

超高强度钢激光焊接工艺与接头力学性能

采用Yb:YAG激光焊接系统对热成形超高强度钢搭接和对接两种接头形式下的焊接工艺和接头力学性能进行了研究,并采用激光共焦显微镜观察接头各部分的微观组织.试验结果表明,在激光功率和离焦量保持不变的条件下,焊接速度对两种接头形式下的接头力学性能影响显著.搭接接头抗剪力随焊接速度的增加而减小,且试样均断裂于焊缝搭接面处;对接...     

纯钛TA2薄板双钨极氩弧焊焊接工艺

针对1.24 mm厚纯钛TA2薄板进行双钨极氩弧焊堆焊,研究焊枪倾斜角度和电极间距对电弧耦合、焊缝成形的影响,利用高速摄影和电信号采集系统分别对电弧形态、电流和电压波形进行分析,揭示纯钛TA2薄板高速焊焊接缺陷形成和抑制机理. 结果表明,电极间距在11 ~ 15 mm,电弧干扰小,焊缝成形良好;两个焊枪呈大致对称倾斜分布,液态金属后向流动被抑制,无明显咬边现象,焊缝成形良好. 采用合理的工艺参数进行TA2薄板双钨极氩弧对接焊,焊接速度可达3 m/min,接头抗拉强度为434 MPa,断后伸长率为31.4%,拉伸试样断裂于母材.     

大厚度船用高强钢激光-电弧复合焊技术研究

为实现大厚度高强钢全熔透单道对接焊,针对厚度20mm的AH32船用高强钢,采用15kW大功率CO_2激光进行激光-电弧复合焊接.分析了工件坡口、焊接速度、送丝速度、离焦量、装配间隙等规范参数对焊缝成型影响;通过金相观察以及显微硬度测定分析了接头组织性能.结果表明:通过激光功率等焊接规范匹配,激光-电弧复合焊接能实现20mm厚板的全熔透单道对接;钝边为8mm的Y形坡口有助于提高厚板激光-电弧复合焊缝熔透能力;降低焊接速度有利于提高熔深能力;工件厚度较大时,装配间隙对焊缝熔深能力的影响较为显著;接头硬度表明厚板激光复合焊焊缝纵向热循环模式存在较大差异.     

异种材料的搅拌摩擦焊技术

进行了铝合金与工业纯铜、铝合金与低碳钢的搅拌摩擦焊接实验.实际焊接了对接接头、丁字接头、搭接接头,观察了焊接接头组织,测量了接头性能.结果表明,用搅拌摩擦焊方法代替熔化焊方法焊接异种材料,可以获得组织致密、无缺陷的接头,接头强度较高,且工艺适应性、结构适应性较好,焊接工艺参数、各组元在焊缝金属中的比例等对形成良好的焊缝有重要的影响.     

6N01S-T5铝合金高速激光-MIG复合焊接工艺

针对高速列车侧墙6N01S-T5铝合金熔化焊时存在焊接变形大,接头软化严重等问题,提高激光-MIG复合焊的焊接速度降低热输入,并通过显微硬度、拉伸试验测试,结合金相及扫描电镜下的EDS分析,对比了高、低焊接速度两种工艺下接头力学性能及微观组织的差异;采用三坐标测量仪和X射线残余应力测试仪对试样焊接变形和残余应力进行测试分析.结果表明,当焊接速度达到4.8 m/min时焊缝仍能保证较好的成形;相比于0.6 m/min低速焊接,焊接效率大幅度提高,焊缝金属填充量减少68%,接头软化区宽度减小约60%;试件焊后变形及高应力分布区域变窄;焊缝组织细密,接头平均抗拉强度为207 MPa,达到母材强度的71%.     

新型铝合金薄板对接激光焊接头性能

以6156铝合金为主要研究对象,对比了其激光填丝焊与自熔焊各自特点,探讨了焊缝表面成形、焊缝熔宽的影响因素及接头的抗拉强度与疲劳强度变化规律.结果表明,功率在1 800 W左右,焊接速度在2～3.5 mm/min,送丝速度在2～3.5 mm/min范围能获得较好的焊缝表面成形;接头焊后不经热处理抗拉强度可达314.3 MPa,为母材强度的81.3%,且有良好的抗疲劳性能;铝合金激光焊具有焊接速度高、焊缝成形美观、焊接参数范围广的特点,是一种良好的焊接方式.     

GH3128合金激光焊接头组织与性能

采用激光焊方法对3 mm厚GH3128合金进行对接焊,研究焊接工艺参数对焊缝成形的影响,同时与非熔化极惰性气体保护焊(tungsten inert gas welding,TIG焊)进行显微组织及力学性能的对比分析. 结果表明,在激光功率4 kW、焊接速度1.5 m/min和离焦量 + 3 mm的焊接工艺参数下可以获得成形良好的焊缝. 激光焊与TIG焊焊缝区组织均由奥氏体γ' + 脆性碳化物组成. 与TIG焊相比,激光焊焊缝区的组织晶粒细小,且分布于枝晶间和晶界处的碳化物尺寸较小,激光焊接头室温抗拉强度低12%,高温抗拉强度相近,室温轴向低周疲劳应力循环次数高4.5倍. 与TIG焊相比,激光焊接头室温抗拉强度低和低周疲劳性能高,主要是受焊接过程元素烧损和碳化物尺寸的影响.     

DH590钢板激光束焊的焊接特性研究

对厚1.5mm规格DH590钢板进行激光束焊焊接试验,研究该钢板的激光束焊焊接特性以及焊接接头性能。结果表明,1.5 mm规格的DH590+Z钢板单板的最大焊接速度为6.8 m/min,搭接板最大焊接速度为3.2m/min;连续搭接试验的平均最大抗剪力为41.6 k N,断续搭接试验的平均最大抗剪力为18.9 k N,焊接接头的平均最大抗拉力为12.5 k N;焊接接头焊缝区的显微硬度分布均匀,热影响区不存在明显的软化点;对焊接接头进行X光探伤检测,未发现气孔和裂纹缺陷,焊缝质量良好。     

转向架用SMA490BW耐候钢超射流过渡焊接工艺试验

采用超射流过渡焊接工艺模式,分别对转向架用SMA490BW钢对接接头和T型接头的底层焊道进行焊接工艺参数优化试验,并研究焊接接头的微观组织和力学性能。结果表明:在其他焊接工艺条件不变的情况下,当对接接头底层焊道的电流290 A、电压27.8 V、焊速9.4 mm/s和钝边0.5 mm时,T型接头底层焊道的电流280 A、电压27.2 V、焊速6 mm/s和坡口角度50°时,可获得较为理想的焊缝成形。与传统的脉冲MAG焊接工艺相比,超射流过渡MAG焊接工艺的熔深能力更大,焊接接头的屈服强度、抗拉强度和延伸率有所提高,符合焊接工艺评定试验标准的要求。     

Study on the effect of welding current during laser beam-resistance seam welding of aluminum alloy 5052

The effect of welding current on the weld shape and tensile shear load during laser beam-resistance seam welding (LB-RSW) of aluminum alloy 5052 is studied. Experimental results show that the penetration depth, weld width,tensile shear load and the ratio of penetration depth to weld width of LB-RSW are bigger than those of laser beam welding(LBW) under the same conditions and the former three parameters increase as welding current rises. The weld shape of LB-RSW below 5 kA welding current is nearly the same as that of LBW. The weld morphology is protuberant under the condition of 5 kA welding current and 0.8 m/min welding speed. Furthermore, the microstructure of the weld seam of LB-RSW is coarser than that of LBW.