1 西安建筑科技大学冶金工程学院, 陕西 西安 710055
2 西安理工大学材料科学与工程学院, 陕西 西安710048
以等离子旋转电极制备的GCr15高碳钢粉末为实验原料,采用选区激光熔化(SLM)制备GCr15高碳轴承钢。研究了SLM成形过程中激光功率、扫描速度、体能量密度对GCr15成形性能的影响和成形后的组织转变。实验结果表明,在参数可调节的范围内,激光功率、扫描速度、体能量密度与相对密度呈线性关系。从能量密度曲线可以看出,功率对相对密度的影响大于扫描速度;在低功率情况下,会出现功率与相对密度关系失真;同时,选区激光熔化制备GCr15轴承钢的组织细小、均匀,主要为粗针状的马氏体和残余奥氏体,随着能量密度的增加,残余奥氏体的含量有所增加。
激光光学 选区激光熔化 成形性能 微观组织 激光与光电子学进展
2020, 57(21): 211402
1 西南林业大学机械与交通学院, 云南 昆明 650224
2 苏州大学沙钢钢铁学院, 江苏 苏州 215021
3 安徽工业大学冶金工程学院, 安徽 马鞍山 243032
利用IPG YLS-6000光纤激光器对厚度为1.6 mm的QP1180高强钢进行激光焊接,研究了不同热输入(14~36 J/mm)对激光焊接接头组织及性能的影响。研究结果表明,热输入值达到21 J/mm及以上时可获得全熔透焊接接头,且随着热输入值的增加,熔宽逐渐增大。焊接接头存在软化区,但软化程度较低(≤10.1%)。焊接接头软化区受两侧强化相的约束,导致完全熔透焊接接头拉伸后断裂在母材处,强度与母材相当。杯突试验中,热输值入为21~36 J/mm时,焊接试样开裂位置垂直于焊缝失效,三种全熔透焊接接头的杯突值均达到了母材的70%。激光焊接热输入值控制在21~36 J/mm,可保证全熔透焊缝性能满足工业化应用要求。
激光光学 激光焊接 淬火-配分钢 显微组织 力学性能 成形性能 激光与光电子学进展
2020, 57(5): 051406
1 上海交通大学上海市激光制造与材料改性重点实验室, 上海 200240
2 宝山钢铁股份有限公司, 上海 201900
在不同焊接参数下对QP1180高强钢薄板进行激光焊接试验,对接头的显微组织、显微硬度、拉伸性能及杯突成形性能进行了分析。研究结果表明:在热影响区的回火区(软化区)形成了回火马氏体组织,导致该区存在明显的软化;提高焊接速度和降低热输入可显著降低软化程度;软化区受到两侧强体的约束而得以强化,导致拉伸后最终断裂在母材处,强度与母材相当;提高焊接速度和增加焊缝偏移可显著提高杯突值,高焊接速度下的焊板垂直于焊缝开裂,具有高杯突值,低焊接速度下的焊板沿软化区平行于焊缝开裂,具有低的杯突值;随着焊缝偏移的增大,杯突值增大,偏移至30 mm时,杯突值达到母材水平。
激光技术 超高强QP钢 激光焊接 显微组织 成形性能
1 清华大学材料学院, 北京 100084
2 钢铁研究总院, 北京 100081
采用光纤激光器焊接了0.1C-5Mn钢，研究了不同热输入对接头的组织、硬度、拉伸和成形性能的影响。结果表明，不同热输入的接头焊缝区均为马氏体组织，热影响区由细小马氏体/贝氏体混合组织、奥氏体和铁素体组成；焊缝区的平均硬度均比母材的高。当热输入为100 J·mm-1时，接头的亚临界热影响区有轻微软化趋势。不同热输入的接头拉伸试样均断裂于母材区，断口为韧性断裂，且接头抗拉强度均比母材的大；接头杯突裂纹在焊缝区启裂并垂直于焊缝向母材区扩展；平行于轧向焊接的拼焊板成形性能优于垂直于轧向的。
激光技术 激光焊接 中锰钢 显微组织 力学性能 成形性能 中国激光
2018, 45(11): 1102008
1 西南林业大学机械与交通学院，云南 昆明 650224
2 苏州大学沙钢钢铁学院，江苏 苏州 215021
3 苏州大学激光加工中心，江苏 苏州 215021
利用脉冲固体激光器对厚度1 mm车用冷轧退火态双相钢DP590进行了激光焊接实验，研究了脉冲激光功率(45～130 W)对焊接接头的宏观形貌(横截面形貌、熔深、熔宽)、微观组织、力学性能及成形性能的影响，同时分析了冲压成形方向对焊接接头成形性能的影响。结果表明，随着脉冲功率的提高，焊缝区凹陷量、焊缝熔深及熔宽均逐渐增大，脉冲功率为75 W及以上可获得全熔透焊缝，焊缝横截面形貌变化规律为“Y”型→“V”型→“X”型；不同的脉冲功率条件下，焊缝区组织以板条马氏体为主，但随脉冲功率的增加，焊缝中逐渐出现贝氏体和铁素体，导致焊缝区硬度逐渐降低；对于全熔透焊缝而言，拉伸实验失效位置均出现在母材区，断裂方式为韧性断裂。“Y”型焊接接头成形性能最差，且对冲压方向最为敏感，“V”型焊接接头成形性能居中，“X”型焊接接头成形性能最佳，脉冲功率为90～100 W时，焊接接头的杯突值可达到母材的80%左右。
激光焊接 双相钢 显微组织 力学性能 成形性能 laser welding dual phase steel Microstructure mechanical properties formability
华南师范大学 广东省微纳光子功能材料与器件重点实验室, 广东 广州 510006
采用Nd∶YAG脉冲激光作为焊接热源, 对TC4钛合金进行平板拼焊焊接实验, 并结合焊接过程中产生飞溅的情况、焊缝表面宏观形貌颜色的变化情况及熔深熔宽的变化情况三个方面, 详细分析了峰值功率和脉宽对焊缝成形的影响。实验结果表明:其他工艺参数一定时, 满足焊缝表面基本无氧化的峰值功率——脉宽关系图呈近似“直角三角形”;当峰值功率一定时, 随着脉宽的增加, 熔深和熔宽均增加, 当脉宽一定时, 随着峰值功率的增加, 熔深和熔宽也均增加, 且两种情况下熔深的增幅均大于熔宽的增幅。
焊缝成形 TC4钛合金 峰值功率 脉宽 Nd∶YAG脉冲激光器 weld formability TC4 titanium alloy peak power pulse width Nd∶YAG pulsed laser welding
为了研究激光功率密度对铝合金板激光冲击成形性能的影响,采用数值仿真的方法,选用不同激光功率密度对铝合金板进行激光冲击成形数值模拟,获得不同激光功率密度与冲击次数下的板料成形极限,并对不同激光功率密度冲击下板料的成形深度、厚度及应力分布进行了分析。结果表明,板料在中心处容易发生破裂;板料的成形极限与激光功率密度大小成反比,而与激光冲击次数成正比;通过合理选择激光功率密度和冲击次数可提高铝合金板的成形性能。
激光技术 激光冲击成形 数值仿真 激光功率密度 成形性能 laser technique laser shock forming numerical simulation laser power density formability
在本研究中,对汽车用冷轧钢板在激光焊接后成形性能进行了细致的分析.杯突试验表明,被焊钢板厚度的差异对杯突值降低的影响较大;极限拱顶高和扩孔试验表明,随被焊钢板厚度差异和强度差异的增加,成形性能会有较大程度的降低.成形极限图试验研究同样表明,冷轧钢板激光焊接后,其成形性能较母材有所降低,激光焊接的成形位置应避开零部件变形的复杂部位.
激光焊接 成形性能 laser welding formability
