50mm转子钢超窄间隙激光填丝焊接头组织与性能

设计了窄间隙的坡口并采用CO2激光填丝多道焊的方法焊接了厚度为50 mm的30Cr2Ni4Mo V转子钢,焊后观察并分析了接头不同区域的组织特征,通过接头的拉伸、弯曲试验及显微硬度评定了接头的性能,结果表明:选取优化的窄间隙激光填丝焊接工艺焊接的50 mm厚30Cr2Ni4Mo V钢对接焊接头成形良好,无侧壁未熔合等缺陷。接头中部填充焊焊缝中心由大量的针状铁素体和少量的粒状贝氏体组成,冲击韧性良好,表层填充焊焊缝由马氏体及少量的粒状贝氏体组成,冲击韧性有所下降。焊接接头拉伸试样均断于母材,接头最大硬度位于接头表层填充焊热影响区(HAZ)粗晶区,焊缝区的硬度较HAZ低很多。     

5083铝合金厚板超窄间隙光纤激光焊接接头组织与性能

铝合金厚板由于焊接难度大、效率低和变形大等问题使其难以得到广泛应用。利用厚板超窄间隙激光焊方法及IPG公司YLS-6000光纤激光器焊接了25mm厚的5083铝合金厚板,并利用光学显微镜、扫描电镜和低温拉伸试验机分析了接头组织及低温性能。结果表明,超窄间隙激光焊方法可得到成形良好无明显缺陷的焊接接头,焊缝由7层构成,上下宽度一致且小于4.5mm。焊缝组织为细小柱状晶且均匀分布有不连续的点状析出物。热影响区晶粒并无明显长大,有部分析出物析出。焊缝与母材显微硬度相当,热影响区软化现象不明显。在273K、243K、213K及183K温度下焊接接头抗拉强度与屈服强度随温度降低略有升高,且与母材强度相当。接头弯曲试样弯曲180°后缺陷较少,焊缝塑性较好。     

50mm厚SA508Gr.3Cl.2钢超窄间隙激光填丝焊接头组织与性能

采用超窄间隙坡口和光纤激光填丝多层焊工艺,焊接了50mm厚的SA508Gr.3Cl.2核电用钢,测试并分析了接头的微观组织和性能。结果表明,焊接接头无宏观缺陷;热处理后接头中部焊缝中心组织主要为上贝氏体和针状下贝氏体,母材侧热影响区的粗晶区组织为高温回火马氏体,硬度为280HV。焊接接头拉伸试样的拉伸断裂位置均位于母材,接头抗拉性能良好。接头上、中、下部位的焊缝冲击韧性均小于母材的,但焊缝冲击试样的断口形貌仍具有一定的韧性断裂特征。     

5083铝合金厚板超窄间隙激光填丝焊成形缺陷研究

针对5083铝合金厚板激光焊接中易出现的未熔合倾向和气孔缺陷问题,利用光纤激光对厚度为20mm的5083铝合金进行了超窄间隙填丝焊接试验。分析了激光功率、焊接速度和送丝速度对未熔合倾向和气孔缺陷的影响。结果表明,增加激光功率、减小焊接速度或送丝速度将会减小未熔合倾向;气孔缺陷将随激光功率和焊接速度的减小而减小,随送丝速度的增加先减小后增大。采用优化的工艺参数,即光丝间距为+1 mm、焊接速度为0.42m/min、激光功率为3.8kW、送丝速度为3.5m/min、离焦量为+20mm,实现了深度为17mm的超窄间隙坡口的5083铝合金激光填丝焊接,焊缝无未熔合缺陷,气孔率减小至0.25%。     

对接间隙对激光填丝焊接头成形与性能影响

为阐明异种钢激光填丝焊接工艺参数对焊缝成形的影响,以不等厚板2 mm 45钢和6 mm 316L不锈钢为试验材料,采用激光填丝焊接方法进行焊接,研究不同对接间隙下的焊缝成形以及焊接接头的力学性能。结果表明,随着对接间隙的增加,余高逐渐减小,焊缝形貌从钉子形向H形过渡,随着对接间隙变大,焊缝形成缺陷。焊缝中心硬度随着对接间隙的增加而减小,焊接接头硬度最高处位于45钢热影响区。焊接接头的抗拉强度随着对接间隙的增加先增大后减小。在对接间隙为0.6 mm时,表面形貌良好且抗拉强度最高,焊接试验断裂位置在2 mm 45钢一侧。     

百毫米级304不锈钢超窄间隙激光焊接头的组织及性能

采用超窄间隙激光焊对100 mm厚304奥氏体不锈钢进行了焊接试验,并研究了接头的显微组织和力学性能。结果表明,超窄间隙激光焊可以实现百毫米级及以上厚板的有效连接且焊缝的成形良好。接头的显微组织由奥氏体和少量铁素体组成,晶粒呈胞状和等轴状。接头的拉伸强度为658 MPa。拉伸断裂位于焊缝的胞状晶区,断裂形式为典型的延性断裂,断口形貌为细小均匀的韧窝和撕裂棱。焊缝组织中等轴晶区的显微硬度大于胞状晶区。     

5A06 铝合金的激光填丝焊接头组织与性能

为了研究5A06铝合金焊接接头的显微组织和力学性能,采用3kW的Nd:YAG激光器填充SAl-Mg5焊丝,对2mm厚的5A06铝合金板进行对接拼焊。焊缝的化学成分基本和基材相同,显微组织在靠近熔合线附近为细小致密的柱状晶,焊缝中心为细小的枝状晶,热影响区宽度为50μm～100μm,晶粒粗化不明显;接头的拉伸强度达到母材的93%以上,延伸率为基材的58%左右;断口位置为热影响区,断裂特性和母材相似,均为韧窝和撕裂棱昆合型韧性断口。结果表明,在铝合金的激光焊接过程中,填充合适成分焊丝可以消除铝合金激光自熔焊时的凹陷、咬边等宏观缺陷,接头的综合力学性能得到极大改善。     

低合金高强钢激光填丝焊接工艺稳定性及组织性能研究

试验采用激光填丝焊接方法对低合金高强钢进行焊接,利用高速摄像研究了激光功率、送丝速度和离焦量等工艺参数对焊接过程稳定性的影响,并以优化的工艺参数获得了良好的焊接接头。结果表明：减小激光功率或增加送丝速度都能降低气孔率;当离焦量为0 mm时,气孔率最低。焊接稳定性依赖于熔滴过渡模式,当熔滴过渡模式为液桥过渡时,激光填丝焊接稳定性得到改善。激光填丝焊接接头的丝材熔化区为奥氏体和马氏体双相组织,激光作用区为马氏体单相组织,激光区显微硬度高于丝材熔化区。     

铝硅涂层钢摆动激光填丝焊接接头组织和性能

采用摆动激光填丝焊接Al-Si涂层22MnB5钢,研究摆动频率对焊接接头的组织和力学性能的影响。并与常规激光自熔焊接（LW）进行对比,讨论摆动激光填丝焊接（OLFW）工艺对δ-铁素体的抑制作用。结果表明,LW焊缝表面出现下凹,而OLFW工艺能够改善焊缝成形,并降低焊缝中α-铁素体的含量。当摆动频率为200 Hz时,α-铁素体的体积分数最低（11.51%）。高含量的α-铁素体造成LW接头的平均硬度、抗拉强度、延伸率分别降低至392 HV、1440 MPa、1.92%。与LW相比,热冲压前摆动激光填丝焊接样品2(OLFW2)焊缝中Al的平均含量（质量分数）由2.16%降低至1.38%。热冲压后OLFW2接头的平均硬度、抗拉强度、延伸率分别提高至471 HV、1561 MPa、3.1%,分别提高了20.2%、8.4%、61.5%。焊缝中α-铁素体的形成和不均匀分布是造成LW和OLFW2接头断裂在焊缝的主要原因。     

Inconel 625激光合金化层组织、性能与耐磨性研究

采用预制涂层激光合金化法 ,在镍基高温合金Inconel 6 2 5表面预置WC -TiC粉末涂料 ,在增碳、锆条件下可获得成形好、无裂纹、与基材形成冶金结合的合金化层。合金化层组织特点是在γ -Ni枝晶内和枝晶间均匀分布大量从液态析出的复合碳化物。电子探针微区分析表明 ,在γ -Ni枝晶内析出富Ti、Nb、Zr、W、Mo的颗粒状复合碳化物 ,颗粒尺寸 1～ 2 μm ,颗粒数达 10 4个 /mm2 量级 ;在γ -Ni枝晶间析出富W、Mo、Cr的形态复杂的条、块状复合碳化物。合金化层显微硬度约为HV0 .2 4 0 0 ,比Inconel 6 2 5合金硬度HV0 .2 2 5 0提高了 6 0 %。环块磨损试验发现 ,上试样为GCr15标准环时 ,激光合金化层耐磨性是Inconel6 2 5合金的 4 .1倍 ,摩擦系数降低 16 % ,耐磨性与钢表层氮化处理试样相当。上试样为渗碳淬火钢环时 ,激光合金化层耐磨性是钢氮化处理试块的 5 .7倍。研究表明 ,镍基高温合金Inconel 6 2 5表面激光合金化制备原位自生复合碳化物颗粒为增强相的激光合金化层具有很好的工艺重现性。     

厚板高强钢激光填丝多层焊工艺

以16 mm厚低合金高强钢11CrNi3MnMoV为实验材料,研究了不同能量输入模式下厚板激光填丝多层焊的焊接工艺特性.设计了窄间隙坡口形式,实现了双光束激光填丝的单道多层焊.通过对比单、双光束填丝焊的焊缝成形特征,确定气孔、未熔合为高强钢厚板激光多层焊的主要缺陷,双光束可有效提高焊接稳定性、降低焊缝气孔,同时明显提高焊丝对中性能;辅助层间保温与热丝技术可有效解决未熔合与层间柬腰过小问题.双光束热丝焊的接头抗拉强度可达母材97%以上,为填丝多层焊的优选工艺.焊缝断口呈现为韧窝型剪切断裂.     

厚板16MnDR窄间隙激光-MIG复合焊接工艺研究

为实现20 mm厚16MnDR钢板的窄间隙焊接,设计实验探究了钝边尺寸和坡口角度对焊缝成形及焊接效率的影响,并对坡口尺寸进行优化。在此基础上,采用单激光自熔焊打底,多层多道激光-电弧复合焊填充的工艺实现了20 mm厚16MnDR钢板的窄间隙焊接。结果表明,在该工艺条件下,焊缝表面成形良好,焊缝内部也没有明显缺陷产生,与传统工艺相比,焊接线能量降低45%,焊接效率提高155%,具有明显优势。对接头力学性能进行测试发现,接头的抗拉强度略高于母材的抗拉强度,满足强度要求,且将接头弯曲至180°时,接头处没有明显裂纹产生,满足弯曲性能要求。     

铝钢异种材料激光搭接焊接头组织与性能研究

采用连续光纤激光对铝/钢异种材料进行激光搭接深熔焊,研究接头的显微组织、元素分布、界面析出相及其失效机理。结果表明,焊缝凝固过程中界面处形成岛状、块状及层状Fe-Al化合物,它们较大的硬度与脆性导致材料自身具有较低的塑韧性。焊缝中裂纹的形成原因主要是界面脆性Fe-Al化合物的连续或集中分布,降低了材料自身的变形能力。接头的断裂模式属于脆性断裂,接头的失效主要是由于界面处Fe-Al脆性化合物导致的。     

淬火对AS300/MBW500不等厚钢激光填丝焊接头组织性能的影响

为研究淬火对AS300/MBW500不等厚钢激光填丝焊接头组织性能的影响,在AS300/MBW500不等厚钢激光填丝焊基础上,进行水淬热处理试验.通过分析焊接接头的微观组织、维氏硬度和元素组成,获得水淬热处理对焊接接头的影响规律.结果表明:随着淬火温度的升高,焊接接头组织中Al元素聚集含量增加,焊缝硬度降低;930℃时...     

送丝速度对镀锌钢激光钎焊接头性能影响研究

激光钎焊过程中有很多影响焊接接头质量的因素,如激光功率,焊接速度,离焦量等,主要研究了送丝速度对焊接接头力学性能的影响。实验结果显示:焊接接头中有Fe-Si(Cu)弥散相的析出,这些析出相呈现颗粒状,小岛状或者花瓣状分布。当送丝速度达到2.0m/min时,弥散相的分布最为密集,焊接接头的力学性能最好,并高于母材,在母材处发生断裂;当送丝速度为1.7m/min和2.3m/min时,Fe-Si(Cu)相只是零星的分布在焊接接头内,接头力学性能比母材差,拉伸实验断裂在焊缝处,断裂方式属于韧性-塑性型。     

2060铝锂合金光纤激光填丝焊接工艺研究

2060-T8铝锂合金是具有低密度、高比强度,及良好低温性能的新型轻量化航空材料。采用光纤激光器并填充5087(Al-Mg-Zr)焊丝焊接2mm厚2060-T8铝锂合金,研究了工艺参数对焊接接头热裂纹敏感性的影响,分析了焊接接头的显微组织及力学性能。研究结果表明,结晶裂纹敏感性随激光功率和焊接速度的增加而增加,随送丝速度的增加而降低。在激光功率为3kW、焊接速度和送丝速度为3m/min的工艺参数下接头成形良好,无焊接裂纹,焊接接头的平均抗拉强度为309MPa,断裂发生在焊缝区。同焊缝上部及下部相比,焊缝腰部熔合线附近细晶区等轴晶数量较多且柱状晶明显细化,这与熔池流动机制与边界层厚度有关。     

2198铝锂合金激光填丝焊接接头腐蚀行为

2198铝锂合金具有密度低、力学性能好、比强度高、耐高温、可塑性强等优点,是航空航天领域理想的结构材料。针对2198铝锂合金填充ER4047 Al-Si焊丝激光焊接接头的显微组织及在质量分数为3.5%的Na Cl溶液中的腐蚀行为进行研究。利用光学显微镜、扫描电镜及透射电镜对焊接接头微观组织形貌、析出相的种类及分布研究的基础上,室温下采用浸泡实验法和电化学腐蚀法对母材和焊缝腐蚀行为进行了系统的研究。结果表明,2198铝锂合金母材组织较粗大,晶粒沿轧制方向生长,在粗大的组织中随机分布着尺寸在几百纳米左右的颗粒状和针状的T1相,而填充ER4047 Al-Si焊丝激光焊接后,热影响区极窄、焊缝组织细小、成分均匀、析出相的种类多样,呈等轴细晶状组织,靠近熔合线处组织呈垂直于熔合线生长的柱状晶。室温下在质量分数为3.5%的Na Cl溶液中,焊缝和热影响区为均匀腐蚀,腐蚀斑点面积小、蚀点浅。母材为点蚀,随着浸泡时间增加,腐蚀斑点面积变大、蚀点加深。焊缝的开路电位、自腐蚀电位和极化电阻均高于母材,腐蚀电流密度则小于母材。     

B950CF高强钢超窄间隙激光焊接头组织对残余应力的影响

超窄间隙激光填丝焊(Ultra-narrow gap laser welding, Ultra-NGLW)是一种先进的厚贝氏体钢焊接技术。通过数值模拟和X射线衍射法,分析了超窄间隙激光填丝焊接头残余应力的分布和变化,结果表明:在不同厚度(20,50,70 mm)的超窄间隙激光填丝焊接头的表面,残余应力均呈"W"形分布。利用微型剪切试验,分析了显微组织对接头残余应力的影响:熔合线处形成的马氏体脆硬组织使接头形成了"软-硬-软"的夹心组织,导致接头的应力分布与一般的焊接接头不同,而多层填丝焊的特殊工艺导致接头中间层的应力增加。