焊接工艺参数对铝锂合金激光焊焊缝成形的影响

通过3 mm厚5A90铝锂合金激光焊工艺试验,采用无量纲背宽比R表征焊缝截面,较系统地研究了激光功率、焊接速度和离焦量对焊缝成形的影响规律.结果表明,焊缝背宽比随激光功率的增大而增大,随焊接速度的增大而减小,且在离焦量为0～+1 mm范围内达到最大.激光功率和焊接速度的合理匹配,可以获得较好的焊缝成形.     

激光焊工艺对Ti-2Al-1.5Mn钛合金薄板焊接变形的影响

研究了脉冲激光焊工艺对0.8 mm厚Ti-2Al-1.5Mn钛合金薄板焊接角变形和弯曲变形的影响.结果表明:钛合金薄板激光焊变形相对较小,激光功率和焊接速度对焊接变形产生一定的影响,二者可归结为焊接热输入的影响;焊接热输入对焊接弯曲变形的影响较大;当焊接热输入小于425 J/cm时,对角变形的影响不明显,当焊接热输入增加到425 J/cm左右时,其对角变形的影响显著增加,而后又趋于缓慢增加.     

基于随焊气体动态冷却方法的钛合金薄板激光焊接变形试验研究

为了减小激光焊接钛合金薄板产生的变形,在焊接过程中使用液氮冷却后的氩气对激光热源的后部进行同步跟随激冷。对1.5 mm厚TC4钛合金薄板激光焊接的变形控制效果进行了试验验证。结果表明,相同工艺参数条件下,该方法获得的焊接试件挠曲变形明显小于常规激光焊接的变形;当冷热源间距为10 mm,冷却气体流量为10L/min,激光功率为950 W,焊速为15 mm/s,离焦量为0 mm时,焊后变形最小,最大纵向挠曲变形量仅为0.187 mm。     

Q345E钢薄板小变形焊接工艺

分别采用高频脉冲MAG焊的打底焊模式与电弧冷焊模式对板厚3 mm的Q345E薄板进行了3种工况的对接焊工艺试验,研究了薄板打底焊与电弧冷焊的小变形对接焊工艺与焊接接头的力学性能,进行了拉伸、弯曲、金相试验并分析了焊接缺陷的形成原因,总结了焊接残余应力及焊接变形的规律.结果表明,高频脉冲MAG焊适用于Q345E钢3 mm的薄板小变形对接焊,组对"0"间隙时,选用打底焊模式的工艺包;组对1 mm间隙时,选用电弧冷焊模式的工艺包.     

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。     

约束状态对SUS304薄钢板单面激光焊接变形的影响

为了揭示约束状态对SUS304不锈钢薄板单面激光焊接变形的影响,进行了不同约束状态下的薄板激光焊接实验及其焊后变形的几何测量。根据脉冲激光焊接工艺条件进行约束方案设计,利用激光焊接系统对0.4 mm厚不锈钢板进行自熔性对接焊,通过三坐标测量获取四种不同约束状态下的薄板焊接几何变形增量。结果表明,约束状态是影响薄钢板焊接变形的关键因素,变形量随着约束强度增加而减小,变形程度是单边约束双边1/3约束双边2/3约束对边预紧且双边约束;不同方案下的厚、横向变形范围分别是2.088～3.616 mm和0.631°～1.10°,位移约束使焊件纵向上弯曲变形减少,预紧力使焊缝横向收缩减小。合理设计约束状态可以控制SUS304不锈钢薄板焊接变形程度。     

高速列车转向架构架超窄间隙激光填丝焊熔滴过渡行为研究

高速列车转向架结构复杂,焊缝数量多且分布密集。采用超窄间隙激光填丝焊技术焊接转向架用中厚钢板,可以解决传统MAG焊存在的焊道次数多、残余变形及应力大的缺陷,也可以解决激光自熔焊对坡口间隙敏感的缺点。主要研究超窄间隙激光填丝焊的熔滴过渡行为,结果表明:当光丝间距不同时,熔滴过渡形式依次由铺展过渡转变为液桥过渡并最终转为颗粒过渡;当功率不同时,熔滴过渡形式由低功率条件下的铺展过渡转变到高功率条件下的液桥过渡。焊接速度并未影响熔滴过渡形式,依然保持液桥过渡。送丝速度影响激光对焊丝的熔化过程,从而产生不同的熔滴过渡形式。焊接厚板结构时选择负离焦,焊接薄板时选择正离焦。     

基于响应面法的6013铝合金单模光纤激光焊接工艺及性能研究

选用2?mm 6013铝合金板材进行单模光纤激光焊接工艺试验,构建以激光功率、焊接速度、离焦量为输入变量,正背熔宽、背宽比和熔合区截面积为输出变量的3D响应面模型,模型具备显著性,且拟合良好.分析工艺参数变化对焊接接头几何特征的影响规律,并对典型焊缝进行了显微组织及力学性能分析.结果表明,激光功率与背面熔宽、背宽比及熔合区截面积变化呈正相关;焊接速度与输出变量均呈负相关;离焦量与正面熔宽及熔合区截面积变化呈正相关,与背宽比变化呈负相关.在背宽比回归模型中,激光功率与离焦量存在明显的交互作用.单模光纤激光可在低功率、高焊速的工艺匹配下实现2?mm 6013铝合金全熔透,且焊接接头截面熔宽更窄,微观晶粒尺寸小,其抗拉强度和断面延伸率分别为315.5?MPa和12.3％,可达到母材的90％和42％.     

TC2钛合金薄板对接大功率CO2激光焊焊接工艺

采用大功率CO2激光焊接设备全面研究了4 mm厚TC2钛合金薄板的焊接工艺,确定了合理的焊接工艺参数,分析了工艺参数对焊接质量的影响,并通过对钛合金激光焊对接接头的拉伸试验证明了工艺试验的合理性。研究结果表明,激光焊接过程中,离焦量对焊缝熔深有很大的影响,正确选择离焦量是保证熔深的必要条件;焊缝熔深随着焊接热输入的增大而增大,针对4 mm厚TC2钛合金薄板,当热输入达到2.4 kJ/cm时焊缝熔透。     

工艺参数对304薄钢板激光焊接变形的影响

为了获得工艺参数对0.4 mm厚304不锈钢薄板激光焊接变形的影响规律,利用Nd∶YAG脉冲激光焊接系统对不锈钢板进行对接焊试验,采用单因素试验法分析离焦量、脉宽、电流和焊接速度对薄板焊接形貌和变形的影响,在单因素试验基础上进行四因素三水平的多因素正交试验,利用极差分析确定出各工艺参数对焊接变形影响的主次顺序以及最优工艺参数组合。结果表明,该薄钢板激光焊接的工艺参数范围较窄,其有效范围是离焦量-3～-1 mm、脉宽2.2～2.4 ms、电流170～175 A和扫描速度300～400 mm/min;各工艺参数对该板激光焊接变形影响的显著顺序是离焦量焊接速度脉宽电流,最优工艺参数是离焦量-3mm、电流172.5 A、脉宽2.2 ms、扫描速度300 mm/min;以最优工艺参数进行激光焊接,最大纵向变形量和横向角变形量分别为3.3132 mm和0.1123 mm。     

车用高强钢激光焊接工艺参数优化

激光焊接可以实现能量输入连续变化,对薄板焊接优势突出。焊接效果受激光功率、焊接速度、离焦量、气体保护等因素影响。为快速确定高强钢的最佳焊接参数,采用正交试验设计方法,分别分析各因素水平下对接和搭接焊接接头的抗拉伸和抗剪切性能指标。通过方差分析,确定最佳工艺参数的参考值,再结合焊缝形貌,确定最终优化参数。实验表明,针对1 mm厚的DP590高强钢板,当激光功率1.8 k W、焊接速度25 mm/s、正离焦量2 mm时对接焊质量最优;激光功率2.2 k W、离焦量-2 mm、焊接速度15 mm/s时搭接焊质量最优。     

TC4钛合金薄板双侧激光角焊搭接变形研究

采用激光器焊接1.2 mm厚的TC4钛合金薄板,探索了焊接参数和台阶尺寸对双侧角焊搭接变形的影响。实验结果表明,焊接功率的改变对变形有较大影响,台阶会使搭接变形相对减小。焊接后钛合金薄板变形总体上呈现为扭曲状。当焊接功率为1.3 kW,焊接速度为3 m/min,离焦量为0时焊接变形最大,当焊接功率为0.9 kW,焊接速度为3m/min,离焦量为0时焊接变形最小。台阶的存在能减小钛合金的变形,当焊接功率为1.1 kW,焊接速度为3 m/min,离焦量为0时无台阶的钛合金薄板变形比有台阶时大。     

DP980高强钢薄板激光拼焊有限元数值模拟与分析

以1.6 mm厚的DP980薄板为研究对象,基于有限元分析软件,通过调节焊接面热源和柱体热源的分配比例,建立激光焊热源模型。采用自适应网格技术对不同焊接工艺参数下DP980薄板对接焊进行温度场、应力场模拟,并通过比较正交模拟试验结果,得到了较优焊接工艺,为实际焊接生产提供理论依据。结果表明,模拟所得的焊缝熔池与实际焊接结果相符,即该热源模型具有一定适用性;相比激光功率,焊缝形貌随焊接速度的变化更为明显;焊接最高温度与激光功率呈正相关,与焊接速度呈负相关;同一焊接速度,焊接残余应力及变形都随激光功率的增大而增大;同一激光功率,焊接速度合适时,焊接残余应力及变形都随焊接速度的增大而减小;相比于激光功率,焊接速度对焊接残余应力及变形的影响较大。     

变形镁合金AM60焊接接头的组织与性能

以AM60变形镁合金薄板为研究对象，分别采用TIG焊和CO2激光焊两种方法进行焊接，探讨在不同工艺条件下材料的焊接特点．并从宏观成形、微观组织、力学性能等方面对焊接质量进行评价。试验结果表明：在工艺参数合适的条件下，加焊丝TIG焊和激光焊均能获得成形较好的焊接接头TIG焊接头热影响区较宽．焊缝深宽比小，而激光焊时热影响区不明显，焊缝深宽比大；两种焊接方法所获得的焊缝区组织均为均匀的等轴晶，但激光焊时焊缝组织更细，从而使接头抗拉强度大幅度提高，达到母材的94％左右。     

装配条件对X80钢外根焊接头成分与性能的影响

摘要： X80钢管道铜衬垫外根焊全自动焊接过程中,装配条件的改变对铜衬垫熔化导致的Cu元素向焊缝扩散及接头的力学性能具有一定影响。系统地分析了不同对口间隙与错边量对X80钢管道铜衬垫外根焊全自动电弧焊接接头的Cu元素含量和力学性能的影响。通过能谱分析和化学成分分析对焊缝中的Cu元素含量进行表征,利用拉伸试验、常温冲击试验及背弯和侧弯试验测量不同装配条件下接头的力学性能。结果表明,对口间隙大于1.0 mm或错边量大于3.0 mm的装配条件下焊缝成形质量差;在保证获得良好焊缝成形的条件下,对口间隙和错边量的增大会导致根焊层底部Cu含量的增加,但不同条件下焊缝的Cu元素含量均低于0.5%(质量分数),铜衬垫的使用对焊缝Cu元素含量影响不大。接头的力学性能测试结果显示,不同装配条件下得到的接头抗拉强度和冲击韧性差异较小,且拉伸试样均断裂在母材位置,热影响区的冲击韧性优于焊缝,而对口间隙和错边量的增加会降低接头的弯曲性能。 创新点： 研究了不同装配条件对X80钢管道铜衬垫外根焊接头的Cu元素含量和力学性能的影响,发现对口间隙和错边量的增大会导致根焊层底部Cu元素含量的少量增加及接头弯曲性能的下降,而对接头的抗拉强度及冲击韧性无显著影响。     

薄板单面密集焊缝焊后弯曲变形分析

针对2 mm的316L薄板单面密集焊缝结构,采用数值模拟的方法分析了两种焊接方案下的薄板焊接弯曲变形. 利用高度测量装置建立了薄板弯曲变形测量方法,进行了两种焊接方案的工艺试验,对焊后弯曲变形进行了测量. 在此基础上,对数值模拟和工艺试验的结果进行了对比. 结果表明,薄板单面密集焊缝结构焊接后呈船形变形,拉通焊弯曲变形中心接近于板中心,而两端向中间焊弯曲变形中心偏向板的先焊位置. 两端向中间焊在长度方向弯曲变形量小于拉通焊,两端向中间焊的焊接方案较优.     

激光焊工艺参数对马氏体不锈钢焊缝成形与组织的影响

以0Cr13Ni5Mo钢作为母材,研究激光功率、焊接速度和离焦量等激光焊工艺参数对焊缝成形与组织的影响。研究结果表明,当其中2个焊接工艺参数恒定时,熔深、熔宽和深宽比均随着激光功率的增大而明显增大,焊缝的熔深、熔宽和深宽比分别增加了约8倍、2倍、2倍;焊缝的熔深和熔宽随着焊接速度的增大而降低;熔深和深宽比均随着离焦量的适当降低而增加。随着激光功率的增大,焊缝的板条马氏体变得粗大。     

装配间隙对T6态6005A铝合金BT-FSW接头组织与性能的影响

通过对不同装配间隙量的T6态6005A铝合金板进行双轴肩搅拌摩擦焊(BT-FSW)对接试验,研究了装配间隙量对焊接接头的力学性能以及微观组织的影响,并对断口进行了SEM扫描分析。研究表明:间隙在0.5 mm以下的拉伸试件的断裂位置主要位于热影响软化区,随间隙量增大,抗拉强度和伸长率总体上降低,断裂位置向焊核区转移。焊接接头硬度分布呈W型,随间隙量变化,焊核区的硬度值波动最大,显微组织无明显变化;在0～0.5 mm范围内,焊接过程中接头热塑性变形金属具有沿焊道方向塑性流动趋势,当间隙量大于0.7 mm,焊核填充金属产生水平塑性流动趋势。当间隙量在0～0.5 mm以内,断口布满纤维状韧窝,为韧性断裂;当间隙量超过0.7 mm,断口转变成脆性断裂,中心区域光滑平坦,具有大量细小冰糖状花样,具有典型沿晶脆性断裂特征。     

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...     

船用薄板焊接接头残余变形有限元模拟

运用热弹塑性有限元法,对不同焊接工艺条件下板厚6 mm的AH36钢薄板焊接接头残余变形进行了有限元模拟研究.结果表明,使用不同的焊接方法,纵向挠曲变形和角变形量发生显著变化,采用单一CO2气体保护焊,焊接残余变形量较小;采用CO2气体保护焊+埋弧焊的混合焊方法,焊接残余变形量有所增大;在焊缝背面施加雾化水冷,可以有效控制焊接残余变形,尤其对于控制采用单一CO2气体保护焊的角变形成效显著.为了验证有限元模拟结果的准确性,采用与有限元模拟完全相同的工艺条件对AH36钢薄板进行了焊接残余变形试验,试验结果与数值模拟结论存在一定误差,但基本变化趋势一致,表明采用有限元模拟技术可以预测AH36钢薄板焊接残余变形.