钛合金激光焊接工艺分析

钛合金广泛应用于工业生产,TC系列钛合金是其中应用最广的一种。以TC系列钛合金作为典型,对其进行激光焊接性能分析,并针对焊接性能开展激光焊接工艺分析,对TC系列及其他类型钛合金激光焊接加工具有一定现实指导意义。     

TC4的激光焊接工艺研究

以TC4为基体,研究工艺参数对激光焊接区域显微组织的影响,测试焊接区域和基体的显微硬度,获得了热影响区窄,焊缝组织细小致密,显微硬度明显高于基体且内部无气孔、裂纹等缺陷的焊接试样.     

不锈钢激光熔凝工艺研究

以1Cr18Ni9Ti不锈钢为基体,采用激光熔凝技术对其表面进行单道扫描,研究不同激光工艺参数下熔凝层微观组织和显微硬度的变化。结果表明:激光熔凝层晶粒细小,显微硬度较基体硬度有所提高,最高硬度达288HV。可以推断采用激光熔凝技术,能够提高减速板的硬度,改善其耐磨性能。     

TC4钛合金水下激光填丝焊接工艺研究

TC4钛合金的激光填丝焊成功地被应用到水下领域。通过调节焊接速度和送丝速度,研究TC4钛合金的水下激光填丝焊接工艺,来获得高质量的水下焊缝。焊接结束后,分析了不同工艺参数下焊缝的宏观形貌,微观成形,以及微观组织和力学性能。结果表明,当焊接速度和送丝速度分别为20mm/s和60mm/s时,可以得到成形良好、连续稳定的焊缝。焊缝中心区是分布散乱的针状马氏体,热影响区主要可以分为近焊缝区和近母材区两部分,近母材区的α’相比近焊缝区的α’相少,这是因为近焊缝区的温度更高,更多的β相转变成α’相。随着焊接速度(或送丝速度)的增大,接头的屈服强度与冲击韧度均表现出先增加后减少的趋势,并且在焊接速度为20 mm/s,送丝速度为60 mm/s时,二者均达到最大值,屈服强度为813.42 MPa,冲击韧度为39.07 J/cm2。较大的深宽比和焊缝横截面积可以提高接头的力学性能。通过扫描电镜观察分析断口形貌,发现断口为解理和韧性混合断裂形式。     

TC4钛合金单道激光熔覆的工艺研究

为了得到TC4(Ti-6Al-4V)钛合金单道激光熔覆的最佳工艺参数组合,在TC4钛合金表面熔覆Ni60A粉末。采用IPG光纤激光器和同轴送粉系统进行激光熔覆实验,找出激光功率、送粉电压和扫描速度对熔覆层外观几何尺寸的影响规律以及对表面硬度、显微硬度和微观组织质量的影响,通过相互分析对比,找到一组最佳的工艺参数组合。当激光功率500W、送粉电压12V、扫描速度2mm/s时,得到的单道熔覆层外观形貌平整,表面硬度和显微硬度最高,并实现了良好的冶金结合。     

高频微振条件下激光焊接组织研究

为了研究振动工艺在激光焊接方面的应用,选用工业纯铁为研究对象,进行不同激光焊接参数与振动频率下的高频微振光纤激光焊接,达到优化接头成形,提高焊接质量的目的。利用超景深显微镜观察焊接接头宏观形貌,利用扫描电镜分析接头微观组织,利用显微硬度计测量焊接接头显微硬度分布。结果表明:在高频微振激光焊接中,施加振动可增加焊接接头熔深。焊缝晶粒细化,表现为振动频率越快,晶粒越细小。振动加速度可以作为振幅的替代参量;当振动频率与材料本身固有振动频率相近时,振动加速度越大,晶粒细化作用不明显。当激光功率为3 000 W、离焦量为-10 mm、焊接速度为1.2 m/min、振动频率为118 Hz、振动加速度为36.1 m/s~2时,焊接接头的整体平均显微硬度由无振动条件下的273.3 HV降低到244.6 HV,且组织晶粒细化最明显。     

TC4钛合金精密焊接工艺研究

针对TC4钛合金,采用电子束焊接和激光束焊接两种方法,对焊深及其波动,焊接质量,焊接变形等方面进行了分析,获得了外观成型良好,色泽正常的焊接接头,经过X射线探伤,焊缝内部质量达到国际GB3233－87Ⅱ级要求,实现了TC4钛合金的精密焊接。     

钛合金材料激光焊接试验研究

针对TC4钛合金，采用激光焊接方法，对焊深及其波动、焊接质量、焊接变形等方面进行了分析，获得了外观成型良好、色泽正常的焊接接头，经过X射线探伤，焊缝内部质量达到国标GB3233—87Ⅱ级要求，实现了TC4钛合金的精密焊接。此外，还讨论了激光焊接的工艺因素对焊接质量的影响。     

无取向低碳低硅电工钢的激光填丝焊焊接特点

运用15KW CO2激光焊机在不同的焊接参数下对无取向低碳低硅电工钢进行了激光填丝焊焊接试验,并对试样进行了拉伸试验、显微硬度测试及焊缝显微组织观察,得到了在不同线能量焊接条件下焊缝组织及性能的变化规律.结果表明:其显微组织随着焊接线能量的减少,从粗大的多边形铁素体变为针状铁素体和粒状贝氏体,进而出现方向性明显的M-A组元;同时母材中的硅使得此电工钢熔透性较低碳钢差,并使得焊缝更容易出现M-A组元;降低焊丝的硅含量可减少焊缝中引起焊缝脆性的M-A组元的产生,从而提高该钢激光填丝焊的焊缝质量.     

旋耕刀表面激光强化工艺参数的研究

通过设计正交实验,考察了激光强化工艺参数对65Mn旋耕刀基体显微硬度的影响,通过极差分析,发现影响旋耕刀基体激光强化效果的最主要因素是扫描速度,其次是激光功率,而光斑直径影响最小,由此获得65Mn旋耕刀基体激光强化处理的最佳工艺参数为:激光功率1 400 W、扫描速度22 mm/s、光斑直径3 mm.结合基体显微组织分析,讨论了激光表面熔融强化机制.材料经激光表面熔融强化后,基体组织明显细化,并在强化区形成许多较细小高碳马氏体,导致显微硬度上升,从而提高材料的抗磨损性能.     

激光熔覆修复轴颈过程中气孔与裂纹研究

采用激光熔覆对电厂转动设备轴颈磨损进行修复,熔覆层常出现气孔和裂纹缺陷,影响修复质量。通过分析总结激光熔覆层气孔和裂纹产生的机理和类型;提出了减少和控制熔覆层气孔和裂纹产生的措施,从而有效改善激光熔覆层强度,提高轴颈修复质量。     

采用CO2激光器进行激光雕刻工艺研究

采用CO2激光器可以对许多材料进行雕刻,效果十分理想。通过对各种材料进行CO2激光雕刻实验研究,并比较、分析雕刻效果,从而找出每种材料最佳雕刻工艺参数,形成雕刻工艺参数库,为实际应用提供技术支持,具有重要的实际意义。由于激光本身的一系列优点,该技术在工业生产中具有十分广阔的应用前景。     

大功率CO2激光切割机的维护与保养

通过对大功率CO2激光器的工作原理、光路及电路控制的分析,掌握大功率激光器的特点及结构,并通过原理逐步推出故障原因,使故障点越来越明显,直到故障排除,还探讨了有关的调整方法,为激光机的维护维修提供了有益的参考。     

CO2激光切割非金属材料理论模型

基于能量平衡方程,考虑高斯光束分布,建立了CO2激光切割高吸收率非金属材料的解析模型。理论分析和试验结果表明切割深度随着切割速度的减小而增加,随着激光功率的增加而增大。该模型适合12mm以下薄板切割和12~20mm较厚板的大功率(>400W)高速(>1.0m/min)切割。经过模型修正后,也可适合厚板(>20mm)切割。     

CO2激光焊接汽车镀锌板的试验研究

为避免出现不稳定的焊接模式,在试验的基础上,通过建立激光焊接稳定性的计算模型,优化了焊接工艺参数.采用同轴和侧吹保护气体的方法,解决了因锌的蒸发及环境中水分等的影响下,在激光焊接时焊缝中易于形成气孔和出现不稳定的焊接模式的问题.研究结果表明:在同轴和侧吹保护气体的条件下,激光深熔焊接能有效地避免高强度镀锌钢热影响区(HAZ)的软化,控制焊缝气孔及焊接接头裂纹的产生.     

基于SnO2-CuO掺杂的CO2气体敏感特性研究

以氧化物半导体SnO2为基体材料加入40％的活性CuO材料,制备出了对CO2具有敏感性的气体敏感材料,其检测浓度范围为0 ～5％.实验结果表明,在SnO2 - CuO敏感材料的基础上掺杂适量CeO2、Ag2O、Bi2O3等氧化物,不仅提高了其对CO2气体的灵敏度,而且可以提高其稳定性,从而改善了其对CO2的敏感特性.在试验结果的基础上,分析并讨论了该系列材料对CO2气体的敏感机制.基于这种敏感材料的CO2气体传感器具有结构简单、容易制备、使用方便和价格低廉等优点.     

快速轴流型与密封型CO2激光器超脉冲特性研究

快速轴流型CO₂激光器和密封型CO₂激光器超脉冲运转时,能够获得前沿迅速上升、脉宽窄、峰值功率高的激光脉冲输出,在激光加工和激光医疗等领域有重要应用价值。本文从理论和实验两个方面对快速轴流型与密封型CO₂激光器超脉冲特性进行了研究,设计并研制了适合CO₂激光器超脉冲运转的控制电源,在国内首次实现了快速轴流型与密封型CO₂激光器的超脉冲运转。     

密封型CO2激光器超脉冲特性研究

对连续输出20W的密封型CO₂激光器超脉冲运转特性进行了数值模拟和实验研究,确定了最佳激励条件,获得了峰值功率200W的超脉冲输出。     

TC4钛合金在低温CO2冷却下的切削性能

TC4钛合金在高速车削时易出现刀具磨损快和缠屑等问题,难以保证表面加工质量。利用自行组建的强压液态CO2供给系统,将低温CO2混合物高速射流作为冷却润滑介质,研究了低温CO2射流下高速切削TC4钛合金时的切削温度、切削力、刀具磨损、表面粗糙度以及切屑的断屑情况,并将其与干切削状况进行了对比分析。结果表明,低温CO2射流可有效降低切削温度,减小切削力,减轻切屑缠绕,抑制刀具磨损并提高已加工表面质量。     

TC4固态渗碳化硼的试验研究

为改善钛及钛合金的表面性能,对TC4在不同温度条件下固态渗碳化硼后的渗层显微组织及硬度等情况进行了试验研究。结果表明,渗层表面为致密分布的化合物层,而在基体内部则形成沿晶界分布的板条状或等轴状的颗粒扩散层;表面渗碳化硼处理可以显著提高TC4的表面硬度,而且由表及里具有良好的硬度梯度;断口形貌分析发现材料由韧性断裂转变成脆性断裂。该工艺设备简单、操作方便、效率高、成本低。