作者单位
摘要
湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室, 湖南 长沙 410082
焊接过程中锆合金板材的温度在300 ℃以上时锆合金易吸收氢、氧、氮等气体杂质,这些气体杂质使得锆合金的力学性能急剧下降,加强焊缝及热影响区的隔离保护和合理制定焊接工艺参数是获得优良焊接质量的关键。以光纤激光器为热源,对厚度为0.7 mm 的Zr-Sn-Nb-Fe(锆锡铌铁)合金薄板进行激光对接焊试验,采用ANSYS有限元软件,建立激光对接焊非线性三维传导有限元模型,模拟计算Zr-Sn-Nb-Fe合金薄板的温度场分布。结果表明:模拟计算获得的熔池形状、尺寸与实际焊缝基本吻合,验证了采用高斯面热源模型来模拟Zr-Sn-Nb-Fe合金薄板激光对接焊温度场的合理性;温度场最终呈现流星状的稳定分布,焊缝附近等温线密集,焊缝熔宽窄,热影响区小,板材表面温度在300 ℃以上的区域的宽度随激光功率的增大而增大,随焊接速度的增加而减小;在激光功率为1300~1500 W,焊接速度为50~70 mm/s,离焦量为+1~+2 mm,氩气保护喷嘴直径为8~12 mm的条件下,Zr-Sn-Nb-Fe合金焊接试样的抗拉强度与母材基本相当,获得了良好的焊缝质量,焊缝无气孔、裂纹等缺陷,晶粒细小,主要元素含量相对母材无明显变化,焊接试样具备较高力学性能。
激光技术 激光对接焊 数值模拟 温度场 Zr-Sn-Nb-Fe合金 焊接工艺 
中国激光
2016, 43(7): 0702002
谭哲 1,2,*刘金水 1周惦武 1卢源志 1,2[ ... ]胡林西 1
作者单位
摘要
1 湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室, 湖南 长沙 410082
2 湖南大学材料科学与工程学院, 湖南 长沙 410082
采用光纤激光器作为焊接热源的激光熔焊工艺对双相钢DP600和变形镁合金AZ31进行添加Sn箔的搭接焊研究。通过调整焊接参数获得最佳焊接成形,采用卧式金相显微镜、带有能谱仪(EDS)和电子背散射衍射(EBSD)探头的扫描电镜(SEM)和X 射线衍射仪(XRD)等观察焊接接头的微观组织、相分布、晶粒大小、元素分布和相结构组成。结果表明,添加Sn 箔激光熔焊是一种适用于Fe 和Mg 异种材料连接的有效方法,通过过渡区域形成新相可实现Mg/Fe 有效连接。实验还发现,钢上、镁下搭接激光熔焊上层双相钢的热影响区未出现明显的软化组织,焊接熔池和钢/镁接头过渡区域未见大规模氧化物和气孔缺陷,钢侧过渡区域生成FeSn、Fe1.3Sn、Fe3Sn 等Fe-Sn 相,镁侧过渡区域生成柱状枝晶的Mg2Sn相,这些新相的存在可实现钢/镁异种金属的“双向”冶金结合。
激光技术 Fe/Mg异种材料 激光熔焊 Sn箔 微观组织 
中国激光
2015, 42(12): 1206003

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