不锈钢水下激光焊接焊缝成形与力学性能

摘要： 采用水下局部干法激光焊接技术对1 mm厚SUS304不锈钢进行了焊接试验,重点分析了水深及保护气体流量对焊缝成形与力学性能的影响.实验结果表明：通过适当的水深与保护气体流量匹配,可以获得成形良好、剪切拉伸强度与母材相当的焊缝.在水深一定时,随着气体流量的增加,焊缝熔宽变宽,熔深变浅,深宽比减小.在气体流量一定时,随着水深的增加,焊缝熔深和熔宽也表现出类似的变化规律.与普通激光焊接相比,水下激光焊接改变了焊缝的散热方向以及散热速度,因此同一焊接工艺参数下,水下激光焊接的熔深变浅,熔宽变宽.
关键词： 水下焊接; 激光焊; 奥氏体不锈钢; 焊缝成形; 力学性能
中图分类号： TG 456.7文献标志码： A     

不锈钢A-TIG焊活性剂的焊接性研究

利用自行研制的 30 4不锈钢A TIG焊活性剂进行了焊缝外观形貌、熔深效果、接头微观组织、化学成分及接头力学性能分析的焊接工艺试验 .试验结果表明 ,使用活性剂可以使焊缝熔深比常规的TIG焊增加 1～ 2倍 ,对 8mm以下的不锈钢钢板对接无须开坡口 ,可一次焊接完成并且单面焊双面成型 ,焊缝表面成形良好 .使用活性剂后接头微观组织、焊缝的化学成分和接头力学性能均不受影响 .     

铝合金交流A-TIG焊中活性剂和焊接参数对焊缝熔深的影响

研究了铝合金交流A TIG焊中单组分活性剂对焊缝熔深的影响,还针对多组分活性剂研究了焊接参数对焊缝熔深的影响.实验结果表明,卤化物几乎不能增加焊缝熔深,而氧化物对焊缝熔深的影响很复杂,有的能增加焊缝熔深,有的效果不明显,有的甚至减小焊缝熔深.其中SiO2增加熔深作用最显著.焊接参数包括焊接电流、焊接速度、氩气流量和电弧长度等对焊缝熔深有一定影响.     

单焊枪耦合电弧AA-TIG高速焊工艺

针对SUS304不锈钢,提出单焊枪耦合电弧AA-TIG高速焊接法.与传统TIG高速焊相比,该方法能够显著改善焊缝成形.在焊接速度为500mm/min时,单焊枪耦合电弧AA-TIG焊表面成形良好,焊缝熔深增大.在焊接速度达到1 800mm/min时,单焊枪耦合电弧AA-TIG焊焊缝表面没有出现驼峰和咬边缺陷.工艺试验结果表明:当主电弧电流和辅助电弧电流各自独立增大时,熔深和熔宽都增加,随着焊接速度逐渐提高,则呈现下降的趋势;当辅助电弧保护气体CO2体积分数逐渐增加时,熔深先增加后减小,在φ(CO2)=12%时获得最大深宽比;随着钨极间距的增加,熔深先增加后减小,且钨极间距在4mm时,深宽比最大.     

耦合电弧对AA-TIG焊接熔深的影响

为提高活性TIG焊活性剂的涂敷效率,实验一种新型的活性TIG焊工艺电弧辅助活性TIG焊,简称AA-TIG焊.以SUS304不锈钢作为母材,采用耦合电弧进行AA-TIG焊,研究焊接电流、焊接速度、钨极夹角、CO2气体含量等主要工艺参数对焊缝熔深、熔宽的影响.结果表明:相同的焊接工艺参数下,耦合电弧AA-TIG焊缝熔深达到传统TIG焊熔深的2.86倍,同时焊缝熔宽明显收缩.采用耦合电弧AA-TIG焊可不开坡口一次焊透8 mm厚不锈钢板,焊接效率明显提高.辅助电弧和正常TIG焊工艺参数都对耦合电弧AA-TIG焊焊缝熔深、熔宽有一定影响,其中辅助电弧CO2含量以及2电弧钨极夹角对焊缝成形影响较大.     

铝合金5754的激光束/电阻缝焊特性

采用由多功能电阻缝焊机、激光器和激光焊机器人组成的激光束/电阻缝焊(LB-RSW)焊接系统研究了1.0 mm厚5754铝合金搭接LB-RSW焊缝的成形、组织和力学性能,并与激光焊(LBW)焊接性能加以对比.结果表明:在相同激光功率条件下,与LBW相比,LB-RSW焊缝的表面成形性能更优,其焊接接头的熔深和拉剪力更大,可以显著提高铝合金的加工能力;LB-RSW焊缝的熔宽和熔深随着缝焊电流的增加而增大;除了在焊接速度1.5 m/min、焊接电流8 kA以外,焊接接头的拉剪力随焊接电流的增加而增大;LB-RSW和LBW的焊缝组织均由熔合线附近的柱状树枝晶和焊缝中心的等轴树枝晶组成,但LB-RSW比LBW的焊缝中心组织更细.     

活性剂对铝合金电子束焊的影响

为了研究铝合金焊缝熔深增加机理，利用电子束散焦焊的焊接方法对铝合金LF21进行了焊接．以SiO2和V2O5作为表面活性剂，研究了活性剂对铝合金LF21电子束焊接的影响．研究结果表明，SiO2、V2O5对焊缝成形的影响是不同的，其中在SiO2作用下焊缝表面成形美观；在V2O5作用下焊缝成形变差．在SiO2、V2O5作用时，与A-TIG焊焊缝的熔深明显增加、熔宽稍有减小的情况相比，SiO2和V2O5对电子柬焊的焊缝熔深与熔宽的影响不大，表明了表面张力梯度改变理论对铝合金活性焊的作用不明显．     

窄坡口MAG焊摆动参数对焊缝成形的影响

为了解决窄坡口侧壁熔合问题,改善焊缝成形,采用窄坡口高速摆动MAG焊枪,进行了不同摆动宽度和摆动频率的焊接试验。通过测量焊缝宏观金相获得焊缝截面尺寸,对焊缝截面尺寸随摆动宽度、摆动频率的变化趋势进行曲线拟合,研究了高速摆动电弧窄坡口MAG焊摆动参数对焊缝成形的影响规律。结果表明,增加摆动宽度和频率都能减小焊缝熔深,增加侧壁熔深,当焊枪摆动宽度使侧间距大于-0.5mm、小于1mm时会获得好的焊缝成形,摆动频率增加到5Hz以上时,能消除焊缝指状熔深,但是当摆动频率高于9Hz时,增加摆动频率,焊缝截面尺寸的变化不明显。获得的这些摆动参数对焊缝成形的影响规律能够为焊接工艺参数的选择提供指导。     

奥氏体不锈钢TIG焊

本文通过试验,叙述了TIG焊焊接奥氏体不锈钢时焊接速度与熔深、焊缝表面颜色的关系,从而给出了最佳范围,使之达到焊缝成形好、表面颜色好的目的。     

耐候钢Q450NQR1深熔GMAW电弧行为

分别采用深熔GMAW和脉冲MAG对耐候钢Q450NQR1进行了焊接试验,焊接过程中采集电流、电压及其对应的电弧图像,观察和分析了电弧形态和焊缝成型,同时基于图像处理考察了深熔GMAW焊接电流和焊接速度对电弧行为、焊缝成型的影响.结果表明:相比脉冲MAG,深熔GMAW电弧能量更集中,热源位置下降,焊缝熔深增加,且焊缝几何对称性较好;随着深熔GMAW焊接电流的增加和焊接速度的降低,电弧面积减小,边缘周长变短,质心位置下降,焊缝熔透深度增加;焊接电流315 A、焊接速度650 mm/min时焊接电弧最为稳定,焊缝成型质量也最好.采用优化的焊接工艺完成了12 mm厚Q450NQR1钢板材的单面焊双面成型,焊缝成型较好,接头各区域无软化和脆化现象.     

激光焊接速度对焊缝组织和硬度分布的影响

利用激光焊接工艺焊接核级不锈钢,通过改变激光焊接速度得到不同的焊接接头。采用金相显微镜、扫描电子显微镜等手段研究了熔深比、δ/γ比、组织形貌以及焊缝中各相的成分。通过显微硬度测试了焊缝接头上硬度分布。随着焊接速度的增加,焊缝熔深比线性增加,焊缝中啄-铁素体含量增加,岛状组织增多,板条状组织增多,蠕虫状组织减少,焊缝区的平均硬度值增加。     

低活化马氏体钢的TIG焊接试验研究

采钨极氩弧焊（TIG）焊接方法对低活化马氏体（CLAM）钢进行初步焊接试验,并对焊接试样的宏观形貌和微观结构进行观察分析,同时也对焊接试样的硬度进行了测试。结果显示,CLAM钢的焊接性能不太好,存在明显没有焊好的缝隙;焊缝的硬度大大高于热影响区和母材,热影响区的硬度最低。焊缝的显微组织是尺寸较大的板条马氏体,母材是尺寸较小的马氏体结构,热影响区的显微组织主要为等轴晶。     

低碳钢A-TIG焊活性剂的焊接性研究

利用自行研制的低碳钢A TIG焊活性剂进行了各种焊接工艺试验 .试验结果表明 ,使用本活性剂可使焊缝熔深比常规的TIG焊增加 3倍 ,对 12mm以下的低碳钢板对接无须开坡口 ,可一次焊接完成并能单面焊双面成型 .焊缝表面成型良好 ,接头微观组织、焊缝的化学成分和接头力学性能均不受影响 .焊接电流、弧长、焊接速度、涂层厚度和气体种类等均对焊接熔深的增加产生影响     

低碳钢高效TIG焊的活性剂研制

针对低碳钢研制了由卤化物，ＳｉＯ２ 和 Ｃｒ２Ｏ３等组成的高效 ＴＩＧ 焊活性剂，分析了各单一活性剂对焊接熔深的影响规律，并利用正交试验法对多组元配方进行了研究，得出了各组元的质量分数变化对焊接溶深的影响规律．所得到的配方可使焊接溶深增加３倍，并可以将１２ ｍｍ厚的低碳钢钢板对接一次焊透。     

高强度U肋加劲钢板残余应力测试及模拟分析

为研究Q420级高强度U肋加劲钢板纵向焊接残余应力分布特点及影响因素,利用切割法对U肋加劲钢板进行了纵向残余应力测试,通过三维实体热弹塑性有限元模型和单元生死技术模拟了焊缝填充和焊接过程,比较分析了高强度钢和普通强度钢的残余应力分布特点,探讨了母板厚度及U肋的厚度、间距、宽度、高度对加劲板焊接残余应力的影响.研究结果表明,U肋两侧的焊接先后顺序并不影响加劲板的残余应力分布;非焊接区域残余压应力峰值和分布特点与板件材料的屈服强度基本不相关;板件厚度、U肋顶宽和U肋高度是影响高强度U肋加劲钢板焊接残余应力的主要因素.     

高锰钢薄板MAG焊工艺验试研究

采用大电流、细直径焊丝、高速送丝MAG焊工艺,对轧制的高锰钢薄板进行了焊接。分析了焊接接头组织及性能,得出了MAG焊焊接高锰钢的可行性。     

Q&P1180高强钢激光焊接头的抗氢脆性能研究

采用激光焊技术对汽车用Q&P1180高强钢进行焊接试验,分析焊接工艺参数对激光焊接头组织演变和性能的影响。选择综合力学性能较好的试样进行低应变速率拉伸试验,研究激光焊接头不同区域的微观组织对Q&P1180高强钢氢脆敏感性的影响。结果表明,当激光功率为2.5～3.5 kW、焊接速度为4.0 m/min(或激光功率为3.0 kW,焊接速度为3.6～4.2 m/min)时,Q&P1180高强钢激光焊获得了全焊透及表面成形良好的接头。不同激光功率和不同焊接速度下,焊缝区和热影响区的硬度均高于母材区的,且在焊缝的两边都存在一个软化区。在激光功率为3.0 kW、焊接速度为4.0 m/min时,激光焊接头的综合性能最佳。在预充氢的慢应变速率拉伸试验中,随着充氢电流密度的增大或充氢时间的延长,其抗拉强度和塑性逐渐下降。其中,当充氢电流密度为2 mA/cm²、充氢时间为5 min时,氢脆敏感性因子为78.0%,具有较高的氢脆敏感性。