铝合金万瓦级激光-MIG 电弧复合焊缝成形

针对5A06铝合金进行了万瓦级激光-MIG电弧复合焊接工艺试验,分析了激光功率、离焦量、焊接速度、光丝间距对焊缝成形的影响。结果表明,万瓦级激光-电弧复合焊的焊接窗口窄、焊接过程不稳定,焊缝易出现驼峰、凹陷、咬边等缺陷。激光功率、离焦量和焊接速度对焊缝熔深影响较大,激光功率由10 kW增加至30 kW,焊缝熔深增加18 mm,达到29 mm。光丝间距对焊缝熔深熔宽影响较小。通过调节工艺参数,可明显改善铝合金万瓦级激光-MIG电弧复合焊的焊缝成形,适当的工艺参数下,可在达到最大熔深的同时获得具有稳定表面成形的焊缝。     

万瓦级光纤激光焊接工艺研究

为研究万瓦级光纤激光自熔焊接焊缝成形规律,进而实现30 kW激光功率条件下焊缝的良好成形,试验以30 mm和40 mm厚Q235低碳钢为研究对象,在平板堆焊基础上,分析不同激光功率、离焦量、焊接速度和侧吹压力条件下的焊缝成形特征,并利用自制小型侧吹装置进行了工艺参数优化和焊缝成形控制.结果表明,万瓦级激光焊接时,特别是当激光功率达到30 kW时,单一通过离焦量或焊接速度的改变难以获得良好的焊缝成形,焊缝均匀性差、焊接飞溅大;通过在试板上方施加横向侧吹并在侧吹压力为0.3～0.4 MPa时,可有效改善焊缝成形,减少焊接飞溅,同时焊缝熔深可提高20％以上;通过工艺参数的进一步优化,最终在横向侧吹压力为0.4 MPa、焊接速度为0.6 m/min时实现了30 kW激光焊接时焊缝表面成形的良好控制.     

0Cr17Ni4Cu4Nb钢中厚板光纤激光焊接工艺特性

采用光纤激光对5.5 mm厚0Cr17Ni4Cu4Nb沉淀硬化不锈钢板进行激光焊接试验研究,研究了工艺参数对激光焊接接头表面成形、组织及力学性能的影响规律。结果表明:开I型坡口,采用单层激光自熔焊即可获得焊缝表面成形良好的接头。激光功率、焊接速度、离焦量是影响焊缝成形的主要因素,激光功率3500 W、焊接速度1.3 m/min、离焦量-2 mm的工艺参数下焊缝成形最佳。采用收弧末端功率衰减、速度保持的方式,可以有效改善弧坑处焊缝成形。焊缝组织主要为柱状晶内呈束状分布的板条马氏体,热影响区组织为尺寸不均匀的淬火马氏体,对接焊接头的抗拉强度为1187 MPa,达到母材的90.6%。     

DP780镀锌钢激光焊接性能与工艺

针对0.8 mm的车用DP780镀锌双相钢,采用4 kW的连续光纤激光器对材料进行激光搭接试验,通过调节两板间的预留间隙、激光功率、焊接速度、离焦量,研究了工艺参数对焊接接头焊缝的成形影响规律,同时分析各工艺参数对焊缝下塌量、抗拉强度、气孔状况的影响规律;最后基于焊缝抗拉强度、焊缝下塌量以及焊接过程中气孔状况评价焊接质量.结果表明,功率在3 800 W、焊接速度在95~100 mm/s,离焦量在-2~2 mm,预留间隙在0.2~0.25 mm区间的工艺参数条件下,焊接成形较好,此时的抗拉强度保持在180 MPa以上,下塌量总量在0.35~0.45 mm,以及飞溅和外部气孔较少.建立抗拉强度—焊缝下塌量—气孔状况方法评价焊接质量,采用此方法,能够改善气孔缺陷,提升焊接效率.     

薄板激光拼焊背面金属飞溅的形成和抑制方法

焊缝背面金属飞溅是薄板激光拼焊常见的问题,对焊缝美观和表面耐蚀性能造成影响。通过激光功率和焊接速度匹配,在保持焊接线能量相同的情况下得到了不同的焊缝成形和金属飞溅量。对于速度为6 m/min的焊接过程,改变激光入射方向和离焦量以实现焊缝成形,减少金属飞溅量。试验结果表明:金属蒸汽从匙孔下方喷出和下方开口处液态金属的堆积是造成大颗粒和巨颗粒飞溅的主要原因。激光沿焊接方向入射时,增加离焦量有利于减少匙孔下方的金属蒸汽喷发量,有助于在高速焊接时降低焊缝背面的金属飞溅量。     

万瓦级光纤激光-MAG复合焊接焊缝成形

利用平板堆焊的方法,较为系统地研究了激光功率、离焦量、热源顺序、热源间距、热源排列方式、焊接速度及焊接电流对万瓦级光纤激光-MAG电弧复合焊接焊缝成形的影响。结果表明,在较小的电流条件下,激光功率越高,离焦量对焊缝成形的影响越显著。其中激光功率为10 kW时,离焦量对焊缝成形的影响较小;当激光功率增加到20 kW后,采用负离焦时更有助于获得良好的焊缝表面成形。热源顺序及热源间距对焊缝成形的影响同样显著。在负离焦条件下,采用电弧在前的热源顺序及较大的热源间距时,获得的焊缝成形更好;而采用激光在前及较小的热源间距时,产生的飞溅较多,同时焊缝均匀性差。但是通过大幅增加焊接电流,同样能够获得相对良好的焊缝表面成形。采用负离焦及电弧在前的热源顺序时,更有助于增加焊缝熔深。     

焊接工艺参数对Q345NQR2耐候钢激光焊焊缝成形的影响

对10 mm厚的Q345NQR2钢板采用激光焊,利用统计分析的方法研究激光功率、焊接速度和离焦量对焊缝熔深及熔宽的影响。结果表明,焊缝熔深主要受激光功率的影响,焊接速度和离焦量对熔深的影响较小。焊缝熔宽主要受焊接速度和离焦量的影响,激光功率对其影响较小。焊缝表面热影响区单侧宽度受激光功率、焊接速度和离焦量影响较小。焊缝中部熔合区宽度主要受焊接速度和激光功率的影响,受离焦量的影响较小。焊缝中部热影响区单侧宽度受激光功率、焊接速度和离焦量的影响均较小。     

激光焊接工艺参数对稀土镁合金焊缝成形的影响

采用高功率CO2激光对NZ30K稀土镁合金厚板进行焊接工艺性研究。探讨了激光功率、焊接速度、激光离焦量、侧吹气体流量、背面保护气体流量等焊接工艺参数对焊缝成形的影响。试验结果表明,在单道熔透的情况下,上述焊接工艺参数对焊缝成形均有影响,其中激光功率和焊接速度的影响最明显,焊缝背面熔宽受到焊接工艺参数的影响最大。在合适的激光焊接工艺下,得到了稀土镁合金NZ30K厚板成形良好的焊缝。     

30 kW光纤激光焊接铝合金离焦量对匙孔行为的影响

针对30 kW光纤激光焊接铝合金焊缝成形差的问题,采用高速摄像拍摄焊接过程中的熔池及匙孔图像,对比研究了不同离焦量对匙孔行为的影响。结果表明,离焦量对匙孔及熔池行为的影响较大;正离焦时,匙孔开口面积的波动程度较为剧烈,匙孔后壁易形成向上涌起的液柱,并伴随有大量飞溅的产生,匙孔开口面积的大幅度突变和液柱的回落过程会对液态熔池的稳定流动产生较大干扰,使焊缝表面出现凹陷和咬边等缺陷;负离焦时,匙孔开口面积在波动幅度和突变持续时间上均较小,-20 mm离焦量时,匙孔突变的扩大-收缩持续时间仅为正离焦量的1/3,且液态金属上涌形成液柱的趋势也较小,焊接过程更稳定,焊缝表面成形的质量得到了明显改善,单道激光焊缝熔深可达29 mm。     

钛合金薄板激光反射叠加深熔焊成形工艺优化

针对现有薄板激光深熔焊方法的不足,提出了一种新的薄板激光深熔焊方法—激光反射叠加焊。基于正交优化和单因素优化试验,以焊缝形貌特征为评价指标,对钛合金薄板激光反射叠加焊接成形工艺参数进行了优化。结果表明,扫描速度是其主要影响因素,离焦量次之,而激光功率的影响则很小;随着扫描速度的减小,焊缝宏观形貌由倒V形依次转变为近X形、H形和Y形。在文中试验条件下,优化后的激光焊接成形工艺参数为功率500W、扫描速度30mm/s、离焦量-0.5mm,在此工艺参数下获得了背宽比几乎等于1且焊缝宽度一致性好的H形焊缝,而且施焊背面几乎不存在焊缝凹陷缺陷。     

工业纯钛TA2板激光焊接工艺

工业纯钛TA2因其优异的耐腐蚀性广泛应用于海水环境中,在实际生产中,纯钛的焊接多采用TIG焊,但是焊接速度较慢影响生产效率。对0.9 mm的TA2进行激光焊接研究,首先进行四因素五水平的正交工艺实验,4个因素分别为激光功率、焊接速度、离焦量和激光入射角度,发现激光功率和焊接速度对成形的影响最大;然后分别对每一个因素进行单因素分析,发现增大激光功率或减小焊接速度可以抑制咬边,增大正离焦量可以减少背面飞溅,激光前倾入射比后倾入射更容易实现熔透。     

ZM5铸镁激光填丝补焊工艺特性与组织分析

针对ZM5铸镁缺陷补焊难题,开展光纤激光填丝焊接工艺特性研究,并采用SEM及EDS对焊缝组织进行分析。结果表明,激光束离焦量增加至20 mm时,由激光深熔焊变为热导焊模式,焊缝变宽,熔深变小,稀释率降至0.65,焊缝成形良好;随激光功率增加,稀释率变大,润湿角变大;焊接速度减小,稀释率变小。激光功率为2.1 k W,焊接速度v=0.5 m/min,稀释率为0.52,焊缝成形良好。激光热导焊接热输入小,焊缝组织晶粒细化,先析出α-Mg相基体弥散分布β-Mg17Al12与δ-Mg共晶相。     

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.     

TC4钛合金激光填丝焊接工艺研究

针对钛合金激光自熔焊对毛坯和装夹精度要求高,焊接后表面存在凹陷、咬边、不饱满等问题,对1 mm厚TC4钛合金进行激光填丝焊试验,研究了焊丝送入条件、离焦量和送丝速度对焊缝成形质量的影响,并优选工艺参数,分析了焊接接头的显微组织、硬度和拉伸强度。结果表明:在工艺参数为离焦量+2 mm、激光功率800 W、焊接速度20mm/s、送丝速度25 mm/s、送丝角度50°、丝光间距0 mm时进行激光填丝焊,焊缝表面未出现凹陷、不饱满等缺陷,且焊缝微观组织致密。焊接接头的平均抗拉强度为1287 MPa,大约是基材的1.32倍,比激光自熔焊提高了20.96%左右。     

薄板钛合金激光焊熔透稳定性临界条件的计算

钛合金薄板熔透激光焊研究发现,在一定焊接参数条件下,由于金属蒸气和光致等离子体的作用,即使焊接过程的工艺参数稳定不变,也存在全熔透不稳定过程,其特征是焊缝表面成形均匀不变,而焊缝背面出现熔透与未熔透之间交替跳跃的成形特征,这种不稳定焊接过程属于激光深熔焊过程的本征特性,主要取决于焊接过程穿孔形成的稳定性。基于小孔形成机理和孔壁能量平衡的分析,提出了小孔穿孔速度与焊接速度相匹配的熔透稳定性物理模型,将穿孔速度与激光功率密度、焊接速度、材料物理性能、板厚联系起来,并建立了熔透焊所需最小激光功率密度计算关系式,理论计算结果与试验结果基本一致。所建立的关系式可用于判断焊接工艺参数深熔焊熔透稳定性。     

CO2激光焊接工艺对AZ31B变形镁合金焊缝表面成形的影响

采用3 kW的CO2激光器焊接4 mm厚的AZ31B变形镁合金板材,研究了气体保护方式和焊接工艺参数对焊缝表面成形的影响.试验结果表明,保护气流的方向和气流量对焊缝表面成形存在显著影响,当气流方向与焊接方向相反并与水平方向呈30°角、气流量为2 000 L/h时,焊缝的表面成形最为均匀平整.通过调整激光功率和焊接速度等工艺参数来改变焊接热输入,可以获得"未熔透"、"仅熔池透"、"适度熔透"和"过度熔透"等不同熔透状态和表面成形特点的焊缝,其中"适度熔透"状态的焊缝正、背面成形最均匀;在相同的焊接热输入条件下,强参数规范条件下获得的焊缝表面成形效果最佳.     

万瓦级激光-电弧复合穿透焊接成形缺陷研究

为了研究万瓦级光纤激光-电弧复合穿透焊接时的焊缝成形规律与缺陷产生的过程,以20 mm厚Q235低碳钢为研究对象,采用平焊方法,对不同激光功率、焊接速度、焊接电流条件下的焊缝正背面成形特征进行研究,并利用高速摄像对焊接过程中背面熔池的流动变化、焊瘤及飞溅的产生过程进行了观察分析。结果表明,采用万瓦级激光-电弧复合焊进行穿透焊接时,单一通过改变激光功率、焊接速度或焊接电流难以获得良好的焊缝成形,焊缝易出现正面凹陷、背面焊瘤以及飞溅等缺陷。背面焊瘤及大量飞溅的产生是导致焊缝正面凹陷的重要原因,而不稳定的激光穿透导致熔融金属液体受到的金属蒸气反冲力波动较大,是导致背面形成焊瘤及飞溅的重要原因之一。     

不锈钢薄板T形接头激光穿透焊工艺

采用YLS-6000型激光焊接系统对304不锈钢进行穿透焊,研究激光功率和离焦量对T形接头焊缝成形、显微组织和显微硬度的影响.结果表明,随着激光功率的增加,焊缝的熔深、熔宽和搭接处焊缝宽度都增大;焊缝搭接处焊缝宽度在离焦量为-2 mm时达到最大,同时考虑深宽比,离焦量为0 mm时焊缝成形较好;焊缝区组织为以奥氏体柱状晶...     

激光焊接工艺参数对GW103K稀土镁合金焊缝成形及力学性能的影响

采用光纤激光焊接工艺对4mm厚T6态GW103K稀土镁合金板进行焊接试验,通过改变激光功率、焊接速度、离焦量以及热输入研究了激光焊接工艺参数对焊缝成形以及焊接接头室温、高温力学性能的影响.结果 表明:在单道焊透的情况下,以上焊接工艺参数对焊缝成形均有影响,焊缝背面熔宽受到焊接工艺参数的影响最大.同时焊接热输入对焊接接头...     

基于SPA的6061铝合金脉冲激光焊接工艺参数优化

以激光峰值功率、焊接速度、脉冲宽度、离焦量为优化工艺参数，以焊接接头的抗拉强度、断后伸长率、焊缝熔深、焊缝宽度为综合优化工艺目标，运用正交试验与集对分析相结合的方法对6061铝合金脉冲激光焊接工艺进行了多目标优化. 通过正交试验获得数据样本，利用集对分析法对数据分析以实现工艺参数的优化. 首先确定单工艺目标与理想解的同一度、对立度、贴近度，然后以单工艺目标贴近度的权重和表示综合工艺目标的贴近度. 最后根据不同工艺参数、不同工艺水平的综合工艺目标的平均贴近度确定最佳工艺. 优化结果为:激光功率3.5 kW、焊接速度2.4 m/min、脉冲宽度4.0 ms、离焦量-1 mm.