镁合金激光焊接气孔问题的实验研究

对变形镁合金AZ31B、AZ80A,砂铸镁合金AM60B、AZ91D及压铸镁合金AM50A激光焊接气孔倾向进行研究.研究表明:变形镁合金激光焊气孔倾向很小,在较宽的焊接工艺参数范围内均能得到无气孔的焊缝. 砂铸镁合金AM60B及AZ91D激光焊时气孔对气体保护条件非常敏感,在侧吹气体保护角度及流量选择不合适时气孔率非常高,在优化的气保护条件下可得到气孔率较低的焊缝.而压铸镁合金AM50激光焊缝中气孔问题非常突出,调整工艺参数无法解决气孔问题,焊接过程中的加热及添加填充材料可以在一定程度上减少气孔.     

1420铝锂合金激光焊接气孔形成机理

1420铝锂合金与传统的2000、7000系列铝合金相比，密度低12％，弹性模量高8％左右，具有优异的抗腐蚀性和高温性能。激光焊接作为一种快速高效的焊接方法，在焊接1420铝锂合金时存在一个问题，即具有严重的气孔倾向。针对1420铝锂合金激光焊接中气孔产生的原因进行了比较系统的分析。分析认为，表层物质是焊接过程中氢的主要来源，一定要采用适当的方法进行彻底的清除，而Mg、Li等合金元素不仅增加了熔池吸氢倾向，还增加了匙孔末端的不稳定性，应该采用合适的熔透模式，改善熔池的流动，将这种不稳定性降到最低。     

钛合金焊接气孔形成机理的研究

本文研究了焊前清理和处理对气孔形成的影响,进行了改变焊接速度和氩弧点焊试验以观察熔池存在时间对气孔形成的影响。用扫描电镜对带气孔焊缝断面和气孔内表面进行观察,发现多数气孔内表面上有直径约1μ的微气泡和个别固体质点。分析了气孔的形成过程,根据前人的工作和我们的工作发展了气孔形成的“气孔核”观点,认为上述微气泡和固体质点起到“气孔核”作用,其中以微气泡的怍用为主。把气孔分为熔合线气孔和焊缝中部气孔,讨论了两类气孔形成过程的差别。焊前清理和热处理减少气孔是由于减少了“气孔核”的结果。上述观点完满地解释了前人难以解释的现象。     

铝合金激光焊接气孔缺陷形成及抑制机理

气孔是铝合金激光焊缝重要的缺陷形式,对焊缝力学性能具有较大的影响。综述了铝合金激光焊接中气孔缺陷的形成及抑制机理。氢气孔和由不稳定匙孔塌陷造成的气穴是铝合金气孔缺陷的两种主要类型。氢气孔的形成与熔池中氢的溶解度剧变密切相关,通过减少氢的进入量以及获得合适的熔池冷却速度可有效抑制氢气孔数量。匙孔的稳定性是影响气穴形成的主要因素,通过采取合适的工艺措施改善熔池流动行为、增大匙孔尺寸,可明显提高匙孔稳定性,减少气穴数量。     

铸造镁合金氢致气孔形成机理的研究

利用镁合金定量金相技术和场扫描电镜研究了铸造镁合金中显微气孔的组织形态及其形成机理。结果表明：随镁合金试样厚度的增加。显微气孔的组织形态由细小的针孔演变为显微气缩孔。铸造镁合金微孔形成机理从热力学角度分析符合气体形成模型;从动力学角度分析符合溶质再分配理论,从而验证氢气析出形成显微气孔机理。     

激光-电弧复合焊接镁合金过程中匙孔行为与气孔形成的关系（英文）

在激光-电弧复合深熔焊接接头中,气孔是一种对焊接质量影响极大的焊接缺陷。本工作通过实验研究了激光-电弧复合焊接镁合金板过程中匙孔行为与气孔形成的关系。详细研究了激光脉冲对熔池的冲击作用,激光匙孔的动态行为以及焊接接头中的气孔形成规律。结果表明:激光脉冲对熔池的冲击作用有利于抑制气孔的形成,冲击作用的大小取决于给定的激光脉冲参数。激光匙孔的状态决定焊接熔池的行为,匙孔的几何尺寸和开/闭行为直接影响气孔的形成。较高的激光脉冲峰值功率会导致焊后气孔的出现。延长匙孔开口的闭合时间,可以给匙孔中的气体足够的时间逃逸,进而可以抑制残留性气孔的生成。     

压铸镁合金激光焊气孔形成原因的实验研究

压铸镁合金因含气量高而使得激光焊接气孔问题非常突出,为实现压铸镁合金的低气孔率焊接技术,通过对母材固态加热前后气孔特征参数、密度变化的分析以及焊前除氢后施焊与不除氢施焊气孔倾向的比较,研究了压铸镁合金中气体来源的特点及气孔形成过程.结果表明,母材中同时含有分子氢和原子氢,以高压气孔形式存在的分子氢以及以过饱和固溶形式存在的原子氢均是导致压铸镁合金激光焊产生大量气孔的原因.而向焊缝中引入Zr元素可以显著降低气孔倾向,但Zr的作用机理还有待于深入研究.     

铸造镁合金显微气孔形态及形成机理的研究

利用镁合金定量金相技术和场扫描电镜,研究了铸造镁合金中显微气孔的组织形态及其形成机理.结果表明:随镁合金试样厚度的增加,显微气孔的组织形态由细小的针孔演变为显微气缩孔.铸造镁合金微孔的组织形态形成机理符合气体形成模型和溶质再分配理论,从而验证氢气析出形成显微气孔机理.     

脉冲激光-电弧复合焊接镁合金过程中熔池行为与气孔产生的关系研究

激光-电弧复合焊接镁合金过程中气孔是一种重要缺陷。本文针对复合热源焊接过程中熔池行为和激光匙孔引起的气孔之间的关系进行了实验研究。研究中重点考查了激光脉冲对熔池的冲击作用,匙孔的动态行为以及气孔的形成规律。研究结果表明激光脉冲的参数决定其对液态熔池的冲击作用,较强的激光脉冲作用可以有效抑制气孔的形成;液态金属的行为主要有匙孔行为主导;匙孔的尺寸和开-闭状态直接影响焊后气孔的形成;过高的激光脉冲功率会导致焊后气孔的形成;匙孔开口维持时间越长,焊后气孔数量越少。     

激光焊接过程中电磁场作用机理的研究现状

电磁辅助激光焊接技术具有操作简单,清洁无污染,作用效果显著等特点。引入电磁场能够改变金属熔体凝固的热力学和动力学条件、控制等离子体形成和影响熔池流动,从而对激光焊缝组织、抗拉强度及焊接过程的稳定性起到改善和促进作用。本文介绍了电磁场的实现形式及其在激光焊接中的应用现状,详细阐述了单一电场、单一磁场及电磁复合场对激光焊接的作用机制,并对电磁辅助激光焊接技术的未来发展进行了展望。     

小孔型等离子弧焊接条形气孔形成机理

等离子弧焊接中厚钢板时,常存在焊接工艺窗口窄问题. 在中厚不锈钢板小孔型等离子弧焊(keyhole plasma arc welding,K-PAW )中发现,离子气体流量较弱而使匙孔未打开,形成盲孔时,会在焊缝内产生平行于焊接方向的长条形气孔,形成条形气孔时,等离子弧形态发生明显变化,电弧面积增加且波动更为剧烈,出现向后的反射. 使用高速摄影装置研究了条形气孔的形成过程.结果表明,中厚板等离子弧焊中,条形气孔是在一定的焊接速度和较低的电弧能量下,熔池前壁倾角较大,等离子弧受熔池前壁反射作用冲击熔池后壁,使熔池后壁发生弯曲,并在一定的凝固条件下保留,产生平行长气孔. 对条形气孔的研究有助于为匙孔等离子弧焊接中匙孔形成条件及机制提供新认识.     

光纤激光焊接A356铝合金过程气孔敏感性

为减少激光深熔焊接铝合金过程中产生的冶金型气孔和小孔型气孔,达到提高工件力学性能的目的,系统分析激光功率、焊接速度以及离焦量等工艺参数分别对两种气孔造成的影响,同时观察不同焊接参数下小孔上方的金属蒸汽羽烟形状与波动情况,以反映焊接过程中小孔的稳定性。结果显示,增加激光功率或减小激光光斑半径时,小孔上方金属蒸汽羽烟波动剧烈,形状和大小都极不稳定,间接反映小孔的稳定性更差,因此在焊缝根部产生更多小孔型气孔。当由激光能量密度变化引起的小孔深宽比增高时,小孔内部坍塌的可能性升高,并在焊缝中留下更多的气孔。当激光功率为5 kW、离焦量为0、焊接速度为2.0 m/min时,气孔率达到最小值。     

铝合金激光深熔焊气孔形成机理与控制技术

观察了铝合金激光深熔焊气孔的分布特征和形貌特征,深入分析了气孔的形成机理,研究了双光点能量分布的激光对铝合金激光深熔焊气孔的控制效果.结果表明,铝合金激光深熔焊焊缝中存在分布特征和形貌特征不同的两类气孔,即冶金类气孔和工艺类气孔.冶金类气孔的形成与氢在熔池中的析出、聚集与合并有关,而工艺类气孔产生的根本原因是焊接过程中匙孔的瞬间失稳.采用双光点能量分布的激光焊接铝合金可以扩大匙孔张口和根部直径,改善匙孔壁的波动状态,增强匙孔的稳定性,从而减少工艺类气孔的产生,但对冶金类气孔没有明显影响.     

焊接工艺参数对锆合金薄板YAG激光焊接气孔形成的影响及控制机理分析

以Zr-4和N18为研究对象,采用YAG激光焊接设备,通过抛切焊缝断面统计气孔数量,并观察焊缝中气孔位置和形貌,研究了非熔透性焊接过程中激光脉冲电流、脉冲宽度、离焦量等工艺参数以及脉冲激光调制对锆合金密集焊缝激光焊接气孔形成规律的影响。结果表明:在锆合金YAG激光非溶透性焊接过程中,气孔的形成主要源于焊接过程中匙孔的不稳定塌陷所形成的工艺型气孔,在熔池中气泡逸出熔池的速率低于熔池金属凝固速率的情况下会产生气孔。在满足焊缝熔深1.0 mm的情况下,随着激光脉冲电流、脉冲宽度的增加,气孔出现的几率逐步增加;随着离焦量的增加,气孔出现的几率逐渐减小;相比未分段编程模式,采用分段编程、电流缓降、降低焊接速度的方式,使焊缝气孔率明显降低,气孔尺寸有效控制在0.5 mm以下。     

钛合金激光快速成形过程中缺陷形成机理研究

采用微观测试分析方法，研究了钛合金激光快速成形过程中缺陷的形成机理。结果发现，成形件内部存在两种类型的缺陷，即气孔和熔合不良。气孔形貌星球形，在成形件内部的分布具有随机性，气孔是否形成取决于粉末材料的特性，主要是指粉末的松装密度，氧含量对气孔的形成没有影响。熔合不良缺陷形貌一般呈不规则状，主要分布在各熔覆层的层间和道间，熔合不良缺陷是否产生取决于成形特征参量是否匹配，其中最显著的影响因素是能量密度、多道间搭接率以及Z轴单层行程△Z。     

不锈钢焊缝中气孔形成机理研究及其进展

以金红石型铬镍奥氏体不锈钢焊条焊缝为研究对象，以气泡浮出速度理论为基础，综合介绍了不锈钢焊缝中气孔形成机理研究的几种观点：药皮中水分影响理论、熔滴中非金属夹杂物影响理论、焊缝金属凝固模式影响理论和熔滴过渡形态影响理论，为后续研究及工程应用提供了必要的理论依据。     

激光熔凝蠕墨铸铁气孔形成机理和微观组织分析

采用额定功率为3 kW的Nd∶YAG激光器开展激光熔凝蠕墨铸铁试验,通过光学显微镜、扫描电镜、能谱仪和硬度仪分别表征了熔凝层宏观形貌、显微组织、元素和硬度分布。结果表明:激光熔凝蠕墨铸铁横截面为碗状形貌,且在熔凝层观察到气孔;由于激光熔凝的快速加热和冷却,熔凝层为枝晶组织且枝晶间弥散分别着颗粒状的渗碳体;由于热影响区不同区域温度分布差异,不同区域高温下奥氏体化后碳的浓度分布有差异等,热影响区靠近熔凝区域为板条状马氏体,远离熔凝区为针状马氏体;在热影响区,由于石墨的扩散会降低该区域附近的熔点,导致在热影响区观察到牛眼状组织;采用激光熔凝方法熔凝层的平均硬度高于基体3倍以上。     

球铁件中CO皮下气孔的形成机理研究

通过对CO皮下气孔的形貌及成分进行电镜及电子探针、x射线显微分析仪的观察分析，探讨了球铁件中CO皮下气孔的形成机理。     

镁合金焊接热裂纹机理的研究

采用交流氩弧焊对AM50镁合金进行焊接，研究结果表明，当电流达到一定值时，出现焊接热裂纹。热裂纹的产生是由于焊缝金属中出现粗大的晶间低熔点α＋β-Mg17Al12共晶体所致。为防止焊接热裂纹的产生．应在工艺允许的情况下，尽量减少焊接线能量。     

镁合金焊接热裂纹机理的研究

采用交流氩弧焊对AM50镁合金进行焊接,研究结果表明,当电流达到一定值时,出现焊接热裂纹。热裂纹的产生是由于焊缝金属中出现粗大的晶间低熔点α+β-Mg17Al12共晶体所致。为防止焊接热裂纹的产生,应在工艺允许的情况下,尽量减少焊接线能量。