1 广东省焊接技术研究所(广东省中乌研究院) 广州 510650
2 广东省现代焊接技术重点实验室, 广州 510650
为了研究离焦量对5mm厚紫铜激光焊接焊缝成形的影响和组织特征及性能, 采用金相显微镜对焊缝组织及形貌进行分析, 并对接头进行了拉伸及电导率测试。结果表明, 在高离焦量绝对值时, 易出现飞溅并造成焊缝表面孔洞, 在离焦量0mm~-2mm范围内可获得成形良好的焊缝; 焊缝纵截面柱状晶与焊接方向的角度由两侧的90°逐步降低为中间的0°, 靠近焊缝上表面的柱状晶长度约为靠近下表面的柱状晶长度2.96倍, 热影响区晶粒发生粗化, 且离焦量+1mm对应的热影响区宽度最大; 焊透情况下的不同离焦量对应的接头拉伸强度相当, 可达母材的77.3%, 离焦量0mm~-1mm对应的接头延伸率略高于离焦量-1mm~-4mm对应的接头延伸率, 可达母材的54.9%; 焊缝的电导率与母材几乎一样。该研究有利于获得成形良好的紫铜激光焊接接头。
激光技术 激光焊接 紫铜 焊缝成形 显微组织 性能 laser technique laser welding copper weld formation microstructure properties
广东省现代焊接技术重点实验室 广东省焊接技术研究所(广东省中乌研究院), 广东 广州510650
采用碟片激光器对5 mm厚紫铜进行激光焊接, 研究了激光焊接过程中的激光功率对焊缝成形的影响, 并研究焊接接头组织特征及力学性能。结果表明, 在激光功率4.5～9.5 kW范围内, 焊缝熔深与激光功率几乎呈线性关系; 高功率可显著减少焊接过程的飞溅及表面孔洞, 未焊透的焊缝飞溅及表面孔洞多于焊透的焊缝。焊透的焊缝横截面形貌为I型形貌, 焊缝横截面左右两侧显微组织为水平方向的柱状晶, 越靠近焊缝中间的柱状晶长度越短, 而焊缝中间显微组织为平行于厚度方向的柱状晶。接头拉伸断裂于焊缝处, 焊接接头的抗拉强度和延伸率较母材发生显著降低, 焊接接头的拉伸强度为母材的77.3%, 延伸率为母材的41.8%。
激光焊接 紫铜 焊缝成形 显微组织 力学性能 laser welding copper weld formation microstructure mechanical properties
1 中南大学材料科学与工程学院, 湖南 长沙 410083
2 广东省焊接技术研究所(广东省中乌研究院), 广东 广州 510650
采用10 kW碟片激光器焊接5 mm厚的TC4钛合金, 研究了焊接参数变化对焊接接头成形的影响。实验结果表明, 在碟片激光深熔焊条件下, 离焦量的改变对焊缝成形影响较大, 焊接速度变化对焊缝成形影响较小。在不同的焊接参数下, TC4钛合金焊缝具有近“酒杯”形和近“X”形两种截面形貌。不同的焊接参数下对焊缝熔宽尺寸影响较大, 当P＝4.3 kW, v＝2.7 m/min, f＝-2 mm时可以得到最窄的熔宽, 当P＝4.3 kW, v＝2.1 m/min, f＝0 mm时可以得到较宽的熔宽。随着焊接参数的变化, 激光的热输入也随之改变, 受高温等离子体和金属蒸汽的影响, 熔宽尺寸随之改变。通过调整激光功率、焊接速度和离焦量等激光焊工艺参数,可以对焊缝成形进行有效控制, 提高焊接接头质量。
TC4 钛合金 焊接参数 焊缝成形 TC4 titanium alloy welding parameters weld formation
广东省现代焊接技术重点实验室 广东省焊接所(广东省中乌研究院), 广东 广州 510650
采用10 kW碟片激光器和电弧复合焊接5 mm厚304不锈钢, 通过优化实验得出激光-电弧复合焊接的最佳参数, 并利用光学显微镜、维氏硬度计和拉伸试验机分析了焊接接头的组织性能和力学性能。结果表明, 激光-电弧复合焊接可得到成形良好、无明显缺陷的焊接接头。焊缝组织分布均匀, 排列整齐, 晶粒细化。拉伸性能: 抗拉强度303 MPa, 断后伸长率49.5%, 屈服强度677 MPa。抗拉强度和断后伸长率较母材略微减小, 分别为母材的84.6%和97%, 屈服强度有所上升。焊缝硬度值比母材大, 最大值为205.41, 且硬度变化呈现下降, 上升再下降的规律。
304不锈钢 激光-电弧复合焊接 组织结构 力学性能 304 stainless steel laser arc hybrid welding microstructure mechanical properties
广东省焊接技术研究所(广东省中乌研究院), 广东 广州 510650
为了实现薄板材料的高功率激光扫描焊接工艺, 将高功率碟片激光与振镜结合, 在2 mm碳钢表面进行了激光扫描焊接试验, 对激光扫描焊接焊缝截面尺寸及组织进行了研究, 分析了焊接速度对熔深熔宽的影响规律, 并采用1 mm碳钢进行了搭接焊接试验。结果表明, 在激光功率5 kW, 扫描速度30 mm/s时, 可获得2 mm厚的熔深, 而随着焊接速度的增大, 焊缝熔深、深宽比逐渐减小, 焊缝熔宽变化幅度较小。搭接焊接结果表明, 激光扫描焊接能够获得良好的接头, 拉伸测试表明接头强度高于母材。
扫描焊接 高功率 碟片激光 扫描速度 scanning welding high power disk laser scanning speed
1 广东省焊接技术研究所(广东省中乌研究院), 广东, 广州510650
2 广东省现代焊接技术重点实验室, 广东, 广州510650
采用高功率碟片激光器焊接8 mm厚TC4钛合金, 研究了激光焊接接头的显微组织和力学性能。结果表明, 焊缝组织为晶界明显的粗大原始β柱状晶, 晶内为针状马氏体, 随着激光功率的增加, 马氏体分布更加密集; 近焊缝侧的热影响区组织为残余α相＋针状马氏体, 近母材侧的热影响区只发生α相向β相转变。焊接接头的显微硬度从母材到焊缝呈增加趋势, 至焊缝处达到最高, 不同功率下的焊缝显微硬度相当; 8 mm厚 TC4钛合金在速度为2.7 m/min, 7.3～7.9 kW高功率工艺参数下可获得质量良好的焊缝, 焊接接头的抗拉强度、延伸率与母材相当, 断裂在母材; 在速度为2.7 m/min, 7.0 kW低功率工艺参数下, 焊缝有气孔倾向, 焊接接头的延伸率只有母材的24%, 断裂在焊缝。断在母材和焊缝的断口都呈韧窝形貌, 断在焊缝的断口韧窝数目更少。
TC4钛合金 中厚板 激光焊接 显微组织 力学性能 TC4 titanium alloy medium plate laser beam welding microstructure mechanical properties
北京航空航天大学激光材料制备与成形实验室, 北京 100191
采用激光熔化沉积技术制备了4045 铝合金薄壁试样，研究了沉积试样热处理前后的显微组织演化，并测试其显微硬度。结果表明，沉积试样显微组织具有定向快速凝固特征，由Al枝晶和Al-Si共晶组成，其一次枝晶间距约22.3 μm，二次枝晶间距约7.5 μm，体积分数约42.7%，沉积试样顶部出现柱状树枝晶向等轴树枝晶转变。当前沉积层从底部到顶部冷却速度的降低导致Si相从珊瑚形貌向片状形貌转变，足够高的重熔率能保证后续沉积层重熔掉当前沉积层顶部片状Si相，以获得变质效果良好的珊瑚形貌Si相，热影响作用使紧邻熔合线过热区的珊瑚形貌Si相发生粗大等轴粒状化，导致其显微硬度低于层内区。珊瑚形貌Si相在540 ℃等温热处理保温20 min 即可完成粒状化，并且随着保温时间延长，Si相发生粗化长大，显微硬度下降。
激光技术 激光熔化沉积 Al-Si合金 显微组织 显微硬度
