硅铝壳体激光焊接头组织及性能研究

高硅铝合金因低密度、低膨胀、高导热等优点成为T/R组件壳体的理想材料,但因组织内分布着大量的脆性硅相而焊接性差,易产生裂纹,影响壳体气密性。选取w(Si)50%的硅铝合金作为壳体材料和w(Si)27%的硅铝合金作为盖板材料进行激光焊试验,优化了激光焊工艺参数,研究了接头的组织性能,分析了不同制备方法获取的硅铝合金焊接过程中裂纹缺陷的倾向性。结果表明,焊缝热影响区是焊缝的薄弱环节,易产生气孔和裂纹,优化的焊接工艺参数可获得满足GJB 548B—2005气密性要求的焊缝。     

结构形式对多芯片子系统激光密封质量的影响

利用激光焊接的优点,采用ANSYS软件对多芯片子系统Al-50Si壳体与盖板(4047铝合金)激光密封的结构进行分析,并进行了实物验证.结果表明,结构形式是影响多芯片子系统激光密封质量的关键因素,方形结构激光焊缝应力比异形结构高出36%以上(根据ANSYS分析结果),实物验证的方形结构激光焊缝气密性比异形结构低一个数量级.其原因是激光焊接后,方形结构的焊缝因焊接应力产生了焊接裂纹,影响了焊缝的气密性.采用Al-50%Si复合材料制作的多芯片子系统壳体与4047铝合金盖板异形接头形式,可以有效地降低激光焊缝的应力,从而避免焊接裂纹的产生.结果表明,异形结构的焊缝氦泄漏率可以达到8.9×10-9 Pa·m3/s,满足了多芯片子系统壳体气密封装要求.     

AA6013铝合金光纤激光焊凝固裂纹影响因子研究

凝固裂纹是汽车用铝合金AA6013在激光焊过程中极易形成的一种焊接缺陷。为了提高焊接质量,文中对AA6013铝合金高功率光纤激光焊时的凝固裂纹影响因子开展了系统研究。通过分析激光功率、焊接速度、焊缝位置等不同影响因子下的凝固裂纹敏感性,利用响应面优化法的Box-Behnken Design (BBD)建立了裂纹率与影响因子关系的相应模型,获得了关键参量,从而能够有效控制凝固裂纹的萌生。最后,利用光学显微镜和扫描电子显微镜对凝固裂纹的形貌特征进行了观察,发现Al与Mg2Si, Al2Cu形成的低熔点共晶体是6013铝合金焊接凝固裂纹产生的冶金因素。本研究结果可为抑制铝合金光纤激光焊过程中的凝固裂纹提供试验依据。     

2A14铝合金光纤激光填丝焊热裂纹敏感性研究

采用鱼骨状裂纹试验方法,研究了2A14铝合金光纤激光填丝焊接热裂纹敏感性,观察并分析了裂纹断口的形貌特征,为防止2A14铝合金光纤激光填丝焊接中热裂纹的产生提供了理论依据。研究结果表明,在2A14铝合金光纤激光填丝焊接中的热裂纹为结晶裂纹。在不同焊接速度时,热裂纹的产生均存在一个明显的激光功率阈值。激光功率低于阈值时,热裂纹倾向明显;激光功率达到或高于阈值时,热裂纹倾向得到抑制,基本不产生热裂纹。     

空心铝球的电子束焊接

铝合金的可焊接性较差,熔焊时易产生裂纹和气孔等缺陷,理论分析了缺陷产生的原因.真空电子束焊接独特的优点可以解决铝合金的焊接难题.空心铝球的焊接更有特殊性,采用真空电子束焊接比激光焊接更为有利.主要探讨了工件的精度、清洁处理、工装夹具、焊接范等因素对焊接质量的影响,并分析了焊接结果.     

高速列车6005A铝合金型材焊接热裂纹分析

利用热塑性试验研究了6005A铝合金的热裂纹敏感性,分析了激光-MIG复合热源焊接6005A铝合金型材的焊接热裂纹问题．热塑性试验结果表明,6005A铝合金的脆性温度区间为550～640℃,具有较高的热裂纹敏感性．利用激光-MIG复合焊,采用I形坡L1,可以在4．5m／min的焊接速度下实现6005A铝合金型材的高速焊接．获得的复合焊缝背面局部区域出现垂直于焊缝的热裂纹．热裂纹产生的原因是由更改坡口后致使焊缝金属中母材的稀释率增大引起的,采用适当角度的V形坡口可以消除激光-MIG复合焊中的热裂纹．     

铝合金激光封焊缺陷的分析

文中对4A11铝合金(盖板)和6063铝合金(壳体)进行了激光封焊试验。使用金相显微镜、显微硬度计等测试分析手段,对激光封焊盒体的焊缝组织缺陷及硬度进行了试验分析研究。总结了峰值功率、焊接速度、离焦量等对焊缝缺陷产生的影响。试验结果表明:焊缝接头硬度呈中间低两边高的趋势,主要是与焊接过程中母材金属强化相的重熔有关;过高的峰值功率会导致金属蒸发,产生裂纹和气孔,过低的峰值功率会使焊缝熔合不良;焊接速度过快,导致焊缝冷却速度过快,产生气孔。     

铝合金激光焊接技术特性

主要综述了铝合金激光焊的焊接特性，如小孔效应及等离子问题，讨论了焊接工艺参数对焊接质量的影响，分析了影响焊缝质量的因素(气孔、裂纹等)，同时提出了改进措施，并介绍了铝合金激光焊接的几种新方法。     

薄板铝合金高功率CO2激光与光纤激光焊接飞溅特性对比分析

铝合金激光深熔焊接飞溅影响焊接稳定性并部分反映激光焊过程特性.对比研究了CO2及光纤激光焊接6061-T6铝合金的飞溅特性,探讨了两种激光焊飞溅特性差异的原因.借助高速摄像仪记录飞溅运动特性,收集并测量焊接飞溅,采用X2检验和最小二乘法拟合飞溅速度及尺寸分布.结果表明,两种激光焊飞溅速度均服从高斯分布,飞溅尺寸均呈对数正态分布,但光纤激光焊飞溅统计平均速度更大,表明光纤激光焊时更需注重聚焦系统保护;光纤激光焊飞溅统计平均直径更小,拟合结果更服从对数正态分布,表明光纤激光焊过程比CO2激光焊过程更稳定.     

高强铝合金双焦点激光焊接研究现状

高强铝合金在激光焊接时,易出现气孔、热裂纹、焊接接头性能差、厚板与不等厚板难以焊接、熔池温度场与流场变化难以测量等问题,严重限制着高强铝合金的发展。目前,双焦点激光焊接技术能够有效地改善高强铝合金激光焊接中出现的问题。本文简要介绍了双焦点激光焊接的原理及实现方式,探究双焦点激光焊接对上述高强铝合金激光焊接中出现的问题的影响。     

气体绝缘封闭式电气设备铝合金壳体焊接修复区组织与性能

采用交流钨极氩弧焊进行了气体绝缘封闭式电气设备壳体用5083铝合金焊接修复,研究了Al-Si、Al-Mg、Al-Mg-Si、Al-Zn-Mg-Cu焊接材料制备的修复区组织和性能。结果表明焊缝金属基体为α-Al过饱和固溶体,其中Al-Mg、Al-Zn-Mg-Cu由于较高的合金元素含量使得焊缝金属点阵常数较大。铝合金焊缝金属为树枝晶形貌,在熔合区形成外延生长形态。Al-Zn-Mg-Cu焊缝金属由于多组元固溶强化,具有最高的显微硬度,更加适用于气体绝缘封闭式电气设备壳体修复。     

VPPAW技术25mm厚壁铝壳体中的应用

针对25 mm厚的5083铝合金试板,进行了TIG、MIG、VPPAW+TIG三种不同方法的焊接试验,通过对其焊接接头的力学性能对比分析,确定出同样厚度的大型铝合金壳体更适于采用VPPAW+TIG的焊接方法,并通过试验制定出合理的焊接工艺,解决厚壁铝壳体的焊接容易出现气孔、热裂纹、变形、过烧等质量缺陷和生产效率低下的问题,焊后经检测,焊缝均达到Ⅰ级,生产效率提高两倍以上。     

铝合金双光束激光焊接系统设计及焊接效果研究

针对5083铝合金激光焊容易产生气孔、裂纹导致焊接接头强度不高的情况,设计了Nd:YAG激光与半导体激光束组合的双光束系统,对铝合金进行焊接工艺试验。结果表明,与单光束系统相比,该系统可以很好抑制气孔的产生,焊接接头无裂纹,同时焊接接头强度提高30%以上。     

动力电池1060铝合金薄板可调环形光斑激光搭接焊工艺优化

激光焊接为动力电池铝合金薄板焊接提供了有效技术手段，然而传统激光焊接工艺在高焊接速度要求下易产生飞溅、气孔等缺陷，影响构件的服役性能.文中开展可调环形光斑激光搭接焊工艺调控研究，阐明了中心-环形激光功率对焊缝成形的影响规律，在此基础上，确定了无飞溅、少气孔、大搭接面熔宽的高速稳定焊接工艺窗口.在上述工艺窗口范围内，以小熔深波动与大搭接面熔宽作为目标，基于Kriging模型与NSGA-Ⅱ遗传算法开展多目标工艺参数优化.经验证，在焊接速度70 mm/s以上，焊缝成形质量进一步得到提升，搭接面熔宽提高8.89%、熔深波动小于10%、无明显成形缺陷.     

壳体激光复合焊接设备设计与分析

某发动机壳体为大长径比圆柱形薄壁壳体零件,采用旋压成型工艺加工时,内径误差较大、圆度差,焊接后产品精度要求较高。针对以上特点,研制激光复合焊接装备,提出大长径比高强钢壳体结构件多单元联动的激光复合焊接装备构架,揭示了激光功率、光丝间距、焊接速度等焊接工艺参数对焊接质量的影响规律。开发了多系统协调控制的一体化控制软件,突破了旋压壳体零件高精度定位与装夹技术、分布式自适应自动撑圆技术等关键技术。解决了内径公差较大的大长径比旋压壳体零件装夹、定位、自适应撑圆难题,实现了高强钢壳体环缝激光复合自动焊接     

铝合金焊接新技术

铝合金焊接时存在许多问题——表面易氧化、易产生气孔和裂纹等.随着现代电子技术的发展,许多新型焊接电源和一些新型工业手段得到应用,大大促进了铝合金焊接技术的发展.在此详细描述了目前针对铝合金焊接的先进工艺:TIG焊、MIG焊、电子束焊、激光焊、激光电弧焊、搅拌焊等,并对比这几种技术的特点,预测其发展方向.     

基于高通量测试方法的高功率激光焊接工艺特性分析

为了更加高效、精准的获得工艺参数对高功率激光焊接工艺特性的影响规律，提出了激光焊接特性分析用高通量测试方法，并借助高速摄影和图像处理技术对测试过程中的光致羽辉和飞溅进行了统计分析. 结果表明，随着激光功率增加，焊接过程中飞溅数量与波动程度增加，对应焊后表面成形质量变差，内部裂纹增加；对于万瓦级激光焊接，相较于正离焦焊接，负离焦量焊接时的焊缝成形更为优异，焊接过程飞溅数量得到有效抑制，熔深波动程度也得到明显改善；实际焊接结果与激光焊接特性高通量测试结果高度一致，这说明基于高通量测试方法的激光焊接特性分析方法可以真实、快速的反映出工艺参数变化时对焊接特性的影响规律，是一种切实可行的激光焊接特性分析新方法.     

10kW光纤激光焊接缺陷的形成

研究了未熔透光纤激光焊接过程中工艺参数对小孔型气孔、热裂纹和飞溅的影响,并讨论焊接缺陷形成机理. 结果表明,随着光纤激光焊接速度的增加,焊缝气孔和热裂纹倾向降低. 当焦点位置在工件表面时,气孔倾向最大;而当焦点位置由入焦向离焦偏移时,热裂纹敏感性增加. 光纤激光焊接气孔是由小孔不稳定引起的,而小孔不稳定性同时引起了熔池后部凝固前沿形状的变化,提高了焊缝热裂纹的敏感性. 较慢速光纤激光焊接飞溅的形成主要在于小孔开口处前沿熔池的凸起,其程度可能与小孔的稳定性有关.     

铝合金激光焊接技术研究进展

综述铝合金激光焊接技术特点及研究现状,开展3 mm厚LF6铝合金激光-MIG电弧复合焊接工艺研究。文献综述表明,铝合金激光自熔焊接表面成形不好,且易于产生气孔缺陷,激光填丝焊、激光-电弧复合焊以及双光束激光焊等能够有效地解决上述铝合金激光焊接问题。试验研究表明,激光-MIG电弧复合焊接LF6铝合金可获得良好的焊缝成形,内部质量达到QJ1666A-2011Ⅰ级焊缝质量要求,接头强度达到母材的90%以上,具备较为优异的力学性能。     

动车组车体平顶焊接工艺及质量控制北大核心

针对动车组铝合金车体平顶焊接易出现焊缝未熔合、焊缝根部裂纹以及变形难控制等问题,分析了造成动车组铝合金车体平顶搭接焊缝未熔合、根部裂纹及易变形的原因,优化了原有的焊接工艺参数和平顶焊接变形控制方法。结果表明,优化后的焊接工艺有效地解决了动车组铝合金车体平顶焊接易出现焊缝未熔合和焊缝根部裂纹的问题,动车组铝合金车体平顶焊后整体平面度控制在3 mm以内,满足使用要求,有效保证了车体平顶的焊接质量。