激光摆动焊接工艺参数对高强钢气孔率和焊缝成形的影响

以10Ni5CrMoV高强钢钢板为研究对象,开展了激光摆动焊接过程中摆动轨迹、摆动幅度、摆动频率对焊缝成形和气孔率影响的研究。结果表明,几种激光摆动焊接焊缝的气孔率低于激光不摆动焊接,其中,垂直轨迹抑制气孔产生的效果最为显著。在垂直摆动轨迹下,30～90 Hz范围内,随着频率的增加,焊缝熔宽基本不变,焊缝熔深略有增加。当摆动频率在90～150 Hz范围内,随着摆动频率的增加,焊缝熔宽减小,熔深增加。在摆幅为2mm时,摆动频率在30～60 Hz的低频区间内,焊缝气孔率相对较低,气孔率低于0. 15%。     

汽车动力电池壳3003铝合金光纤激光焊接工艺研究

针对汽车动力电池壳3003铝合金的焊接,采用1 000 W光纤激光器及高速振镜进行焊接实验。分别通过振镜运行直线焊或者正弦线焊形成焊缝,研究了焊接速度、正弦线焊频率及振幅对3003铝合金焊接接头质量的影响规律。结果表明:采用正弦线焊形成的焊缝质量有明显改善,当正弦线焊频率150 Hz时,能得到无气孔的焊缝,焊缝抗拉强度达到253 N/mm2,为母材强度的85%。     

光束摆动对Ti60合金激光焊能量分布及焊缝成形的影响

对2.0 mm厚Ti60合金进行激光摆动焊接,研究光束圆形摆动时摆动频率和摆动幅值对焊缝成形及能量分布的影响.结果表明:相较常规激光焊接,激光摆动焊接可以明显改善Ti60合金焊接接头焊缝成形;光束摆动参数对焊缝成形的影响与激光能量分布密切相关,可通过调整能量分布控制焊缝成形.当摆动频率为100～150 Hz,摆动幅值为0.5～1.0 mm时,激光能量分布相对均匀,可获得焊缝成形良好的Ti60合金激光焊接接头.与常规激光焊缝相比,摆动焊缝熔宽增加约30%,整体飞溅数量减少30%以上,为对接焊缝提供了更大的间隙适应性并有效改善了焊接质量.在光束摆动参数中,摆动幅值对焊缝成形特征及能量分布的影响更明显.     

激光摆动焊接工艺参数对不锈钢焊缝成形与气孔率的影响

采用激光摆动焊接实现了5 mm厚1Cr18Ni9Ti不锈钢的焊接,获得成形良好、低气孔率的接头.分析了焊接速度、摆动幅值、摆动频率、摆动形式对焊缝成形和气孔率的影响,从匙孔、熔池流动、气泡逸出的角度揭示了工艺参数影响气孔率的主要机理. 结果表明,对于5 mm厚不锈钢激光摆动焊接,适当提高焊接速度和摆动幅值,更利于减小气孔率;激光摆动频率在100 ~ 300 Hz可以兼顾较低气孔率和较好的焊缝成形;“8”形摆动激光可以获得相对较优的焊缝成形,焊缝气孔率最低,达到2.94%;而线性摆动激光获得焊缝成形最差,气孔率最高,达到19.13%.     

圆形摆动激光对5A06铝合金激光焊接熔池流动行为的影响分析

摆动激光焊接方法中,激光束对于熔池的搅拌作用将导致熔池流动行为有异于传统激光焊接,因此为了从理论上阐述摆动激光焊接过程中熔池流动行为,构建了5A06铝合金摆动激光焊接过程热—流耦合模型.系统分析了圆摆激光焊接过程中,摆动幅度和摆动频率对熔池热流场的影响规律.结果表明,增加摆动幅度会降低熔池深宽比,从而提高焊接稳定性,同时熔池流动行为更加复杂,增大了熔池内部物质交换范围.摆动频率的增加会抑制熔池流动,使其更加规律,有利于气泡的排出从而降低气孔率.     

2219-T651铝合金激光摆动焊接接头微观组织和力学性能

采用激光摆动焊接技术对2219-T651铝合金进行了不同摆动幅度和频率下的焊接试验,研究了摆动工艺参数、焊缝气孔率和宏观成形、接头组织和性能之间的内在联系.结果表明,与无摆动焊接相比,激光摆动焊接可以降低焊缝气孔率,尤其随着摆动幅度的增加,当摆动幅度为2.5 mm时,气孔率降至1.66%.与母材相比,热影响区和熔化区发生软化.靠近焊缝的热影响区,由于沉淀强化作用的变弱,硬度逐渐降低,直至出现“平台”.而由α(Al)基体以及枝晶间和晶界α(Al)+θ(Al₂Cu)共晶相组成的熔化区,因铜的偏析导致固溶强化效果被削弱,表现出最低的硬度.此外,部分摆动参数下焊缝晶粒尺寸有所细化,这引起了其硬度的略微升高.当摆动频率为150 Hz和摆动幅度为2.5 mm时,接头的抗拉强度高达318 MPa,约为母材抗拉强度的69.4%,接头抗拉强度与断口孔洞面积占比呈线性负相关关系,焊缝气孔率是影响焊态接头抗拉强度的主要因素.     

6061铝合金板激光焊接工艺试验研究

采用功率为1 000 W的光纤激光器对6061铝合金板进行焊接试验,通过对激光功率、焊接速度及离焦量三因素、三水平进行正交试验,得到最大的焊缝强度241. 8 N/mm2,对应的最佳工艺参数为激光功率1 000 W,焊接速度50 mm/s,离焦量1 mm。进一步优化激光调制频率避免焊缝中出现气孔,当激光调制频率为1 000 Hz时,焊缝内部无气孔。     

重熔摆动激光焊修复TC4钛合金焊接接头组织和性能

采用摆动激光焊对TC4钛合金焊接接头进行重熔，研究摆动频率对TC4钛合金焊接接头气孔、组织及力学性能的影响。结果表明，重熔摆动激光焊可有效消除TC4钛合金焊接接头中存在的气孔缺陷；随着摆动频率的增加，气孔的消除效果增强，且大气孔的消除效果变得更加明显。重熔摆动激光焊接头的焊缝组织为针状的α’马氏体和部分α相，热影响区组织由初生α相、针状α’马氏体及β相组成。随着摆动频率的增加，激光对熔池的搅拌作用增强，焊缝晶粒破碎逐渐细化，而热影响区晶粒生长变得更加有利，导致晶粒逐渐粗大。摆动频率的增加使焊接接头组织发生变化，进而导致焊接接头性能发生变化。随着摆动频率的增大，TC4重熔焊接接头的焊缝硬度上升，热影响区硬度逐渐下降，且焊接接头的拉伸性能呈现下降趋势。当摆动频率增加到120 Hz和150 Hz时，断裂区域由母材转变为热影响区。     

光束摆动法减小激光焊接气孔倾向

针对激光深熔焊过程中易出现的气孔问题,作者提出光束摆动激光焊接减小气孔倾向的工艺。利用3kW快轴流CO2激光器分别对激光焊接过程中可能出现的氮气孔和氩气孔进行了试验研究。结果表明,光束摆动激光焊接对氮气孔有显著的消除效果,随着摆动频率的增加,气孔急剧减少,并且在摆动幅度仅为0．5mm的情况下,就可以起到消除气孔的效果;光束摆动激光焊接对于抑制氩气孔也有一定作用,摆动频率越大,摆动幅度越大,对熔池的搅拌越大,越有利于气泡的逸出,焊缝中氩气孔越少。     

交流频率对薄板铝合金VPPA焊接的影响

本文探讨了交流频率对铝合金VPPA焊接的影响规律,研究了交流频率在40Hz及52Hz两种情况下,3mm厚的5A06铝合金VPPA焊接穿孔工艺特点。结果表明,当交流频率增大时,焊漏宽度与焊漏高度均增大,咬边产生的几率减小,有利于薄板焊接。频率增大,热影响区与焊缝中心的弥散相有增大的趋势,但并不影响接头的拉伸性能。     

预设间隙在5754铝合金激光摆动焊中的工艺研究

以5754铝合金3mm为研究对象,在探究出合适的激光功率、焊接速度、振镜扫描速度等参数的前提下,研究了预设间隙在5754铝合金3mm对接焊过程中对焊缝成型、气孔率、拉伸强度的影响.结果表明,与传统的激光自熔对接焊相比,激光摆动焊有利于减少焊缝中气孔的生成,气孔率为6%,并且对于拉伸强度有一定提升;在进行激光摆动对接焊的过程中,预设置间隙对于焊缝成型、气孔率、力学性能有一定影响,并在间隙为0.15mm时,得到气孔率最小2%、拉伸强度最大为母材的73%的焊接接头。     

Effect of Laser Oscillation on the Microstructure and Mechanical Properties of Laser Melting Deposition Titanium AlloysEI北大核心CSCD

针对激光熔化沉积冶金组织与缺陷,借鉴激光摆动焊接技术,提出一种激光摆动送粉增材制造TC4钛合金工艺,借助激光原位摆动改变熔池运动轨迹进而影响温度梯度和凝固速率,改善增材制造钛合金的微观组织。利用OM、SEM、EBSD和Vickers硬度计研究了激光摆动送粉增材制造工艺对TC4钛合金微观组织演变及力学性能的影响。结果表明,无摆动激光熔化沉积实验的最佳工艺参数为:激光功率1000 W,扫描速率8 mm/s,送粉速率6.92 g/min;直线型激光摆动的最佳工艺参数为:摆动频率200 Hz,摆动幅度1.5 mm。直线型激光摆动对熔池形貌改善显著,气孔和裂纹等缺陷较少,柱状晶数量和尺寸均有所减小,并且晶粒出现了等轴化的现象。相比无摆动样品,激光摆动后Ti-6Al-4V合金单道区域平均晶粒尺寸从5.20μm减小到4.37μm;硬度从418.00 HV提升到428.75 HV。     

铝合金厚板激光扫描填丝焊接气孔抑制

为减少大厚板5A06铝合金激光焊接缺陷,提高焊接过程稳定性,采用激光光束以一定方式运动的扫描焊接的新焊接方法,研究了激光束不同的运动轨迹、幅度、频率对铝合金激光深熔焊接焊缝气孔率的影响,并在焊接坡口设计优化基础上应用窄间隙扫描激光填丝焊接技术进行130 mm厚5A06铝合金焊接试验. 结果表明,采用圆形扫描方式,当激光光束的扫描幅度大于1 mm,扫描频率选择最高频率附近时,能够大幅降低焊缝气孔率;采用窄间隙激光扫描填丝的焊接方法,获得了焊缝平均气孔率1%,无侧壁未熔合、层间未熔合、裂纹等焊接缺陷的130 mm厚5A06铝合金优质焊接接头.     

1.5mm镀锌板激光摆动填丝焊接工艺研究

以1.5mm镀锌板为研究对象,为解决镀锌板激光焊接间隙大（0.3mm～1.0mm）和飞溅产生气孔问题,采用摆动填丝进行焊接,通过改变激光功率、送丝速度、摆动速度、摆动直径等影响因素进行激光填丝焊接试验,探究出最优镀锌板激光摆动填丝焊接工艺参数。结果表明,与传统的接焊相比,激光摆动填丝焊有利于减少焊缝中气孔的生成,解决了激光焊接对镀锌板苛刻的间隙要求。     

PLC控制的焊接工艺对高强钢焊接性能的影响

以厚度为1 mm的冷轧低碳钢板为研究对象,通过PLC控制脉冲频率和占空比等工艺参数,研究了脉冲激光焊接和连续激光焊接条件下,焊接工艺对焊接接头组织和力学性能的影响。结果表明,低碳冷轧钢板适宜的脉冲频率为50 Hz,占空比为30%;连续激光焊接和脉冲激光焊接熔池深度相当的情况下,连续激光焊接的熔池宽度比脉冲激光焊接要宽。     

5052铝合金高频微振激光焊接头气孔及组织研究

通过激光和高频微振热力耦合的方法焊接5 mm厚的5052铝合金,研究振动对焊缝成形、气孔率、显微组织及显微硬度的影响规律,并研究了振动对熔池凝固过程的影响。结果表明,当其他激光焊接工艺参数一定,振动频率为965 Hz时,焊缝宏观成形较好;在高频微振焊接工艺下,振动对熔池起搅拌作用;机械振动与焊缝气孔逸出具有一定的相关性,表现在采用振动工艺后,气孔受熔池液态金属推动,更易从焊缝中逸出,减少了焊缝内的气孔缺陷;施加振动可以抑制树枝晶生长趋势,使焊缝晶粒细化,振动频率为965 Hz时,作用最明显,焊接接头微观组织最为均匀、细密; 5052铝合金接头在高频共振频率965 Hz条件下的焊缝区平均显微硬度达到HV59.6,高于低频共振的HV56.2和无振条件下的HV53.3,并且各区域硬度数值极为平均,接近母材的硬度HV65。     

7005铝合金机器人MIG焊接工艺研究

本文针对厚度为6mm的7005铝合金机器人MIG自动焊接工艺进行研究,通过对焊接速度、焊枪摆动频率、焊枪摆动单边停留时间、焊接电流、电压等焊接工艺进行参数优化匹配,焊后试样通过射线检测100％RT合格,并通过力学性能测试,分析焊接接头的组织结构和断口形貌,结果表明其力学性能能满足工业应用要求。     

工艺参数对铝合金PPCA-TIG焊缝成形的影响

以3003铝合金为母材，利用自行设计制造的PPCA-TIG专用焊枪对其进行焊接，研究了不同工艺参数对3003铝合金PPCA-TIG焊缝成形的影响，并分析不同的工艺参数对焊缝深宽比的影响规律。结果表明，使用活性剂SiO2焊接时可一次焊透8 mm厚的3003铝合金板，且当焊接电流为160 A时焊缝深宽比达到最大；使用活性剂MnCl2焊接时，焊缝熔深可达到传统TIG焊的2.4倍，且当焊接电流为170 A时焊缝深宽比达到最大。当焊接速度为100 mm/min、弧长为2 mm、外层气流流量为12 L/min时，SiO2和MnCl2两种活性剂下的焊缝深宽比均达到最大；活性剂粒度增大，有利于改善焊缝表面成形，但焊缝熔深增加效果减弱。SiO2比MnCl2的深宽比要大。     

脉冲光纤激光-MIG复合焊接A7N01铝合金接头组织及力学性能

研究了光纤激光的连续输出、脉冲调制输出与MIG电弧复合焊接A7N01铝合金的工艺特性,并对比研究了两种激光输出方式下焊接的A7N01铝合金接头组织和力学性能。结果表明:脉冲与连续激光-MIG复合焊接铝合金焊接接头主要差异在于焊缝内部气孔数量和分布位置不同。脉冲激光在一定程度上能起到增强熔池流动性,促使气泡上浮的作用,焊缝气孔的数量明显减少,只有少量气孔分布在焊缝的上方;但过高的脉冲频率会引起焊缝内部气孔数量的增加。在频率为20 Hz的脉冲激光作用下,焊缝组织得到了一定程度的改善,接头的柱状晶区宽度有所减小,接头的抗拉强度及冲击韧性也有一定程度的提高。     

基于计算机技术铝合金7075激光焊接仿真分析

利用计算机分析技术对7075铝合金激光焊接过程进行了动态模拟与分析,在对激光焊接温度场进行数值模拟的基础上,分析铝合金7075薄板残余应力和变形.结果表明:采用激光焊接功率为4kW、焊接速度为20 mm/s时,其焊后变形为0.16 mm,焊后残余应力也相对较小,并没有超过铝合金7075的屈服强度455 MPa,这表明采用该激光焊接工艺能够成功实现7075铝合金的激光焊接,而不产生明显的焊接变形和过大的残余应力.