铝硅镀层钢激光填丝焊接接头组织和性能

对铝硅镀层热成形钢进行激光填丝焊接试验,研究填充焊丝对焊接接头显微组织、力学性能及拉伸失效机制的影响. 结果表明,在激光自熔焊条件下,焊缝中平均Al元素含量为1.90%(质量分数),显微组织为马氏体和粗大的δ铁素体,焊接接头抗拉强度和断后伸长率分别为1 340 MPa和1.80%,因δ铁素体与马氏体之间存在显著的硬度差(142 HV),拉伸时裂纹源于δ铁素体和马氏体之间的相界面. 在激光填丝焊条件下,焊缝平均Al元素含量降低至0.96%,由于填充焊丝对铝的稀释作用使得焊缝为全马氏体组织,焊接接头抗拉强度和断后伸长率分别提升至1 510 MPa和4.4%. 因填充焊丝同时对焊缝中的碳也有稀释作用,焊缝中马氏体硬度(491 HV)低于母材中马氏体(523 HV),拉伸时裂纹于马氏体内部萌生并扩展,最终断裂于焊缝.     

不同焊丝对喷射成形7055铝合金焊缝组织与力学性能的影响

对用喷射成形工艺制备的7055铝合金采用不同焊丝进行MIG焊焊接试验,对焊接接头组织和力学性能进行了研究。试验结果表明:ER4043焊丝焊接接头硬度为200 HV,接头抗拉强度为145 MPa,伸长率为2.23%;焊接接头主要以等轴晶为主,焊缝区为等轴晶和树枝状晶,熔合区和热影响区主要为等轴晶组织,断口为解理断裂。ER5356焊丝焊接接头硬度为90 HV,接头抗拉强度为190 MPa,伸长率为2.92%;焊接接头主要以柱状晶为主,焊缝区、熔合区主要为柱状晶组织,热影响区为粗大的等轴晶,断口为疲劳断裂形式。     

CO_2激光焊接600MPa DP钢接头组织与性能

采用CO2激光对抗拉强度为600MPa,厚度1.4mm的DP钢进行焊接.研究焊接速度对焊缝外观和截面成形的影响、接头的组织特点、硬度、强度和成形能力.结果表明,激光功率相同,焊接速度较低时焊缝易产生气孔,焊接速度较高时易发生飞溅;焊接速度对焊缝熔深及熔宽也有影响.焊缝区组织主要由马氏体构成,从焊缝、焊接热影响区到母材,组织中马氏体含量下降,接头的最高硬度出现在焊缝或热影响区.在平行于焊缝方向,焊接接头的抗拉强度高于母材,垂直于焊缝方向,接头的抗拉强度与母材相当.由于焊缝出现马氏体组织,接头的塑性和韧性降低,板材的冲压成形能力下降.     

PLC控制下AZ31镁合金焊接工艺的优化

对AZ31镁合金进行了焊接试验,通过PLC控制系统在线控制焊接电流和焊接速度,研究了焊接工艺参数对焊接接头焊缝成形性、力学性能及焊缝区和热影响区显微组织的影响。结果表明,随着焊接电流的上升,焊接接头的抗拉强度与伸长率都表现为先增加而后降低。在焊接电流为140 A时,焊接接头试样取得了最大的抗拉强度和伸长率,分别为240 MPa和11%;随着焊接速度的增大,焊接接头的抗拉强度与伸长率先增加而后降低。当焊接速度为4 mm/s时,抗拉强度与伸长率分别为280 MPa和11%。     

高速列车侧墙大型材激光-MIG复合焊接

试验采用激光-MIG复合焊接方法对高速列车6005A铝合金侧墙大型材进行焊接,分析焊接接头的显微组织及力学性能。研究结果表明,焊接接头呈现漏斗状,明显分为两部分,上半部分较宽呈现碗形,下半部分较窄呈现锥形;由焊缝中心至熔合线,Al、Mg元素的含量有所升高;焊缝中心的等轴晶组织均匀细小,熔合线附近的柱状晶组织短小且特征模糊;焊接接头硬度介于54.12~84.02 HV,焊缝和热影响区的软化区是硬度最低的区域,焊接接头热影响区宽约9 mm;焊接接头抗拉强度稳定,平均抗拉强度210 MPa,明显高于常规MIG焊接接头。     

Nd:YAG激光焊接800 MPa TRIP钢的接头组织与性能

采用Nd:YAG激光对强度为800MPa,厚度为1.2mm的TRIP钢板进行焊接.研究焊接速度对焊缝外观和截面成形的影响及接头的组织特点、硬度、强度和成形能力.激光功率相同,焊接速度较低时焊缝易产生气孔,速度较高时易发生飞溅;焊接速度对焊缝熔深及熔宽也有影响.焊缝组织主要由马氏体构成,从焊缝、热影响区到母材,组织中马氏体含量下降,接头的最高硬度出现在焊缝或热影响区.在平行于焊缝方向,焊接接头的抗拉强度高于母材,垂直于焊缝方向,接头的抗拉强度与母材相当.由于焊缝中出现马氏体,接头的塑性和韧性降低,板材的冲压成形能力下降.     

Q235B/SUS304螺旋冶金复合管埋弧焊接头的组织和性能

采用埋弧焊接(SAW)工艺对规格为610 mm×(6+1) mm的Q235B/SUS304螺旋冶金复合管(基层碳钢厚6 mm,复层不锈钢厚1 mm)进行了试制生产试验。利用OM,SEM研究了复合管焊接接头各区微观组织特征,并测试了焊接接头力学性能和耐腐蚀性能。结果表明,研究开发的埋弧焊接工艺能有效抑制合金元素稀释,使得复合管复层焊缝金属合金成分保持在合理水平。复层焊缝金属微观组织为针片状奥氏体+条带状或蠕虫状铁素体,基层焊缝金属区微观组织为少量先共析铁素体+细小针状铁素体,碳钢焊缝热影响区(HAZ)为粗大魏氏体组织。试制复合管焊接接头抗拉强度平均值为478 MPa,0℃下焊缝和HAZ冲击吸收能量平均值分别为110 J和134. 7 J;焊接接头正弯、背弯(弯轴直径d=35 mm) 180°拉伸面无裂纹;高硬度值点分布于焊缝金属区,不锈钢侧硬度值处于244～297 HV10,碳钢侧硬度值则处于149～232 HV10。晶间腐蚀试验和电化学腐蚀试验结果表明,复合管复层焊缝具有优良耐腐蚀性能,电化学腐蚀速率为5. 14×10-4mm/a,约为母材的60%。     

3A21铝合金电子束焊工艺及接头组织与性能研究

采用电子束焊接技术焊接3 mm厚的3A21铝合金。研究电子束流和聚焦电流对焊缝成形的影响,通过光学显微镜、显微硬度仪及拉伸试验分析接头组织和性能。结果表明:电子束流和聚焦电流对焊缝成形影响显著,焊缝上部和中部由细小的等轴晶组织构成,近熔合线和焊缝底部由树枝晶和柱状晶构成。随电子束流增加显微硬度值降低,当电子束流为25 mA时焊缝成形良好,接头抗拉强度为134 MPa,焊缝强度达到基体强度的82%。     

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。     

高氮奥氏体焊丝焊接超高强钢接头组织和性能

为解决超高强钢焊接冷裂纹问题,采用强度低于母材的高氮奥氏体丝材进行GMAW工艺试验,研究在不同坡口角度下超高强钢焊接接头组织性能. 结果表明,采用该焊丝获得的接头焊缝成形良好,焊缝截面未见裂纹缺陷. 熔合线附近组织主要为针状和板条状马氏体,焊缝组织主要为奥氏体及被奥氏体基体所包围的铁素体树枝晶. 熔合线附近马氏体区硬度平均值为530 HV;焊缝区硬度平均值为275 HV. 相对于60°坡口接头,90°坡口接头熔合线附近马氏体组织硬度更高. 90°坡口接头的抗拉强度平均达到850 MPa,最高达887 MPa,而60°坡口接头抗拉强度平均仅为690 MPa.     

钛钢复合板搅拌摩擦焊接接头组织与力学性能

采用搅拌摩擦焊对接工艺焊接厚度为2 mm的TA2-Q235B钛钢复合板。采用光学显微镜和扫描电子显微镜观察焊接接头显微组织及断口形貌,并采用拉伸试验机和显微硬度计测试焊接接头力学性能及不同区域的显微硬度。结果表明,钛钢复合板焊接接头从上到下分为上部钢焊接区,中部钛钢混合区及下部钛焊接区3个区域,其中钛钢混合区呈交替层叠状结构。当轴肩旋转速度为300 r/min,焊接速度为40 mm/min时,焊接接头的抗拉强度为386 MPa,达到母材强度的80%以上,焊接区域的硬度平均值为243.5 HV,焊接接头断裂源于结合较弱的前进侧热机影响区域。     

Ni/Si中间层对铝/钢激光焊接头组织与性能的影响

研究了以Ni箔以及预置Si粉的Ni箔为中间层的铝/钢异种金属激光焊行为. 系统考察了不同激光功率下预置Si粉的Ni箔中间层对铝/钢异种金属激光焊接头组织与性能的影响. 结果表明,加入预置Si粉的Ni箔做复合中间层时,与只添加Ni箔片做中间层时相比,焊接接头的最大剪切力明显提高,其中激光功率为2 150 W时焊接接头的最大剪切力提高至1 307.96 N;Si粉的添加增加了熔池的流动性,并使得铝/钢界面的物相组成、元素分布和微观组织形态发生了改变;焊缝区生成了Fe-Si及Al-Si二元新相,有效抑制了Fe-Al二元脆性相的生成,改善了铝/钢的焊接性. 因此,预置Si粉的Ni箔复合中间层的加入,可以有效地改善铝/钢异种金属激光焊过程中的冶金反应,进而提高焊接接头的力学性能.     

高强钢CO2激光-MAG复合焊接性能

为了研究CO₂激光-熔化极活性气体保护焊（MAG）复合焊接性能,采用CO₂激光和CO₂激光-MAG复合焊接590MPa级高强度钢,对其焊接接头的显微组织和力学性能进行了研究.结果表明,激光-MAG复合焊接的焊缝金属中,MAG电弧作用区主要为珠光体和贝氏体,激光作用区主要为马氏体;激光-MAG复合焊接的焊缝金属中Mo和Mn合金元素的分布具有不均匀性;激光和激光-MAG复合焊接的试件焊接接头拉伸性能完全满足要求,焊缝强度高于基体强度;激光-电弧复合焊缝金属在-60℃～+15℃试验温度范围内的冲击韧性比激光焊缝金属高;激光-MAG复合焊接焊缝金属硬度在250～400 HV之间,高于基体金属的硬度.     

母材熔合作用对EQ51海工钢焊缝组织及韧性的影响

文中采用示波冲击,EBSD,SEM研究了母材元素含量、坡口形式、焊接热输入对海洋工程用钢EQ51焊缝组织转变、低温冲击韧性及焊接接头软化程度的影响规律.结果表明,C,Mn元素含量对焊缝组织类型、取向趋势起关键作用,含量由0.1%,1.5%分别调整为0.06%,1.3%,可保证焊缝组织由板条贝氏体转化为针状铁素体,组织止裂能力显著提高,冲击吸收功大于100 J;适当提高焊接热输入一定程度上可降低淬硬元素对韧性的不利影响;Ni,Mo元素含量对焊缝组织、韧性影响不大,主要决定焊接接头软化程度,Ni,Mo元素总添加量由0.7%下降到0.4%,软化区宽度由1 mm提高到2 mm,焊接接头抗拉强度由789 MPa降低到650 MPa.     

42CrMo钢伞形齿轮轴窄间隙激光焊接接头组织与性能

螺旋伞形齿轮的整体制造存在很大困难,通常采用分体加工,然后进行焊接.针对重型机械用伞形齿轮轴的连接,研究了调质状态下42CrMo钢窄间隙激光填充焊丝焊接接头的金相组织和显微硬度,并对接头力学性能进行了分析.试验采用3 500 W Slab CO2激光器,填充焊丝为TGS-2CM.结果表明,在无预热和焊后热处理情况下,采用合适的激光焊接工艺参数可以避免裂纹、气孔等缺陷的产生;焊缝和热影响区的金相组织主要为细小的贝氏体组织,熔合区的显微硬度约为580 HV 0.2,热影响区中不存在明显的软化区;接头抗拉强度在980～1 080 MPa之间,与母材相当满足使用要求.     

ULCB钢电子束穿透焊组织与性能

为了进一步探索ULCB钢的焊接性能,采用真空电子束穿透焊不同束流强度对14 mm钢板对接接头进行了焊接,通过焊缝形貌比较,束流强度为100 mA时,接头焊缝成形最好,选取该接头做了拉伸、硬度、冲击试验及金相组织分析.结果表明,拉伸试样的断裂区域在母材区,抗拉强度为761 MPa、屈服强度为669 MPa,硬度范围在270~330 HV;冲击试样的断裂区域在热影响区,焊缝区平均冲击功为288 J,热影响区平均冲击功为273 J;接头显微组织中,焊缝区和热影响区产生了α'马氏体相,使焊缝区和热影响区产生相变强化,导致焊接接头的强度和硬度均高于母材.     

基于Ti中间层的SiCp/6061-T6Al MMCs低功率激光-TIG复合焊组织与性能

以0.1mm厚的Ti箔做中间夹层,使用低功率激光-TIG复合焊的方式对SiCp/6061-T6Al MMCs 进行焊接,并对接头的宏观形貌、显微组织、物相、电阻率、抗拉强度及断口形貌进行分析。结果表明：激光功率对焊缝的成形有着较大影响;Ti箔的加入基本抑制了焊缝中针状Al₄C₃生成,并生成TiC增强相以及条状TiAl₃;焊缝区为等轴晶组织,熔合区为柱状晶组织,热影响区组织变化不明显;随着激光功率的增加接头的电阻率呈现出增加的趋势,并明显高于母材;在554W时接头的抗拉强度可达196.98MPa,是母材强度的54.71%。接头断口中几乎没有气孔,韧窝中的第二相粒子以TiC为主,接头呈现出以脆性断裂为主的脆-韧性混合断裂特征。     

TiNi形状记忆合金与不锈钢激光焊接头裂纹分析及防止措施

采用激光焊对TiNi形状记忆合金与不锈钢异种材料进行焊接,用扫描电镜和激光共聚焦显微镜研究了TiNi合金/不锈钢接头裂纹及断口特征,分析了焊缝裂纹的形成机理,并提出了防止裂纹的措施.结果表明,裂纹多以微裂纹的形式出现于焊缝中心和TiNi合金侧熔合区.焊缝中存在大量的脆性化合物是产生裂纹的内在原因,接头受到拉伸应力是产生裂纹的必要条件,焊缝裂纹是二者共同作用的结果.通过焊接区加镍和钴中间层材料、改变激光光斑位置、焊接区施加轴向力及优化激光焊接参数的方法均能在一定程度上改善焊缝金属的裂纹敏感性,其中加金属中间层效果更为明显,加镍和钴中间层后,接头抗拉强度分别达到372和347 MPa,比未加中间层的接头的抗拉强度分别提高98.9%和85.6%.     

快速冷却对DP1000双相钢激光焊接接头性能的影响

激光焊接DP1000双相先进高强钢的过程中,普遍存在焊接热影响区的软化现象,热影响区的软化严重影响了焊接结构的成形和使用性能. 为了能提高焊接接头的成形和使用性能,采用快速冷却的方式来改善其焊接热影响区的软化问题. 通过拉伸试验、显微硬度测试、扫描电镜和光学显微镜等手段对比研究了1.5 mm厚DP1000双相钢板有无快速冷却的焊接接头中组织和性能的变化. 结果表明,在快速冷却条件下,激光焊接DP1000双相钢的接头热影响区软化区较空冷焊接的窄,软化现象有所改善,强度和塑性均有所提高.