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5083铝合金激光-MIG复合焊接过程稳定性与气孔缺陷研究

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5083铝合金激光-MIG复合焊接过程稳定性与气孔缺陷研究

作者：史鹏飞上海交通大学

学位级别：硕士

目前,5083铝合金广泛应用于航空航天、高速列车、LNG船舶和汽车等方面。本文以6mm厚的5083铝合金为试验材料,进行了激光-MIG复合焊接过程稳定性与气孔缺陷的研究。论文探讨了焊接参数对焊接过程稳定性和焊缝成形的影响,同时,在焊透的条... 详细信息

目前,5083铝合金广泛应用于航空航天、高速列车、LNG船舶和汽车等方面。本文以6mm厚的5083铝合金为试验材料,进行了激光-MIG复合焊接过程稳定性与气孔缺陷的研究。论文探讨了焊接参数对焊接过程稳定性和焊缝成形的影响,同时,在焊透的条件下,探究焊接参数和坡口参数对对接焊缝内部气孔缺陷的影响,最终,通过优化的参数得到了良好的焊接接头,并分析了接头的显微组织和力学性能。首先本文基于短路过渡和射滴过渡两种熔滴过渡条件,探究各焊接参数对过程稳定性和焊缝成形的影响,结果显示:两种熔滴过渡条件下,随着激光功率和热源间距的增加,焊接过程稳定性和焊缝成形均先变好后变差,随着焊接速度的增加,焊接过程稳定性和焊缝成形均变差。激光功率应与焊接速度相匹配,当焊接速度较低时,较小的激光功率即可维持焊接过程的稳定性,激光功率过大反而会降低焊接过程稳定性,同时造成焊缝成形不佳;当焊接速度较高时,需要适当提高激光功率。通过研究,短路过渡时焊接速度小于2m/min,激光功率2000W-4000W比较合理;射滴过渡时,焊接速度不宜高于3m/min,激光功率可在2000W-6000W范围选择。激光功率或焊接速度继续增大均难以保证焊接过程的稳定。当其它工艺参数选择合适时,短路过渡情况下,热源间距选择3mm比较合理,射滴过渡情况下,热源间距在1-5mm范围内选取即可,工艺窗口稍大。另外,从成形的角度考虑,当焊接过程稳定时,焊缝成形较好,同时,任何参数条件下,短路过渡的成形均比射滴过渡时差,因此,实际焊接时宜采取射滴过渡的方式。其次研究了焊透状态下焊接参数(激光功率、焊接速度、热源间距)和坡口参数(坡口角度、对接间隙)对6mm厚5083铝合金对接焊缝内部气孔缺陷的影响,结果表明,增加激光功率后上部气孔率基本不变(0.2%-0.3%),下部气孔率增加,气孔平均尺寸变大;提高焊接速度后上部气孔率基本不变(0.1%-0.3%),下部气孔率和气孔平均尺寸均先减小后变大;热源间距为3mm时,气孔率和平均气孔尺寸最小,当热源间距为1mm、5mm、7mm时,随着热源间距的增加,焊缝上部气孔率增加,但焊缝总气孔率和气孔平均尺寸变化不大;坡随着坡口角度的增加,焊缝上部气孔率、下部气孔率、总气孔率和气孔平均尺寸均减小;合理的对接间隙能有效减小焊缝中的气孔率和气孔平均尺寸,试验中对接间隙为0.6-0.9mm范围内时,气孔率已低于0.8%。本试验激光功率3200W、焊接速度1.5m/min、热源间距3mm、坡口角度30°、对接间隙0.9mm时,可得到气孔缺陷较少的焊接接头。最后采用如上参数完成了6mm厚的5083铝合金激光-MIG复合焊接并分析和焊接接头的微观组织和力学性能,结果表明,焊缝上部热输入较大,晶粒较粗大,中心为等轴晶,边缘柱状晶特征不明显;焊缝下部热输入较小,晶粒比焊缝上部小,中心为等轴晶,边缘为明显的柱状晶。焊缝区硬度略低于母材,焊缝上部硬度略低于焊缝下部,EDS结果显示,焊接接头硬度变化主要与Mg元素的烧损有关。全厚度拉伸试验表明:焊接接头抗拉强度约为母材的90.8%,延伸率约为母材的81.9%,通过SEM观察拉伸试样断口,发现大量韧窝,呈现明显的韧性断裂的特征。

关键词： 5083铝合金激光-MIG复合焊接过程稳定性气孔缺陷组织和性能

高氮钢光纤激光-MIG复合焊接工艺试验研究

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高氮钢光纤激光-MIG复合焊接工艺试验研究

作者：徐娟娟南京理工大学

学位级别：硕士

高氮奥氏体不锈钢利用氮代替镍,具有高强度、高韧性、高耐蚀性的特点,但在普通熔焊过程中易出现气孔、氮化物等问题。针对这一技术难点,本文采用307Mo不锈钢焊丝,对7mm和12mm厚高氮钢进行光纤激光-MIG复合焊接零间隙对接工艺试验研究,... 详细信息

高氮奥氏体不锈钢利用氮代替镍,具有高强度、高韧性、高耐蚀性的特点,但在普通熔焊过程中易出现气孔、氮化物等问题。针对这一技术难点,本文采用307Mo不锈钢焊丝,对7mm和12mm厚高氮钢进行光纤激光-MIG复合焊接零间隙对接工艺试验研究,探究了各工艺参数对所得焊缝外观成型质量的影响,并对其微观组织与力学性能进行研究,结果表明：高氮奥氏体不锈钢作为一种新材料,国内外可供参考的数据较少。故本项目开展了基础工艺试验,获得关键的工艺参数体系,为解决焊接接头气孔和氮损失问题提供基础数据。归纳总结激光-MIG复合焊接中各工艺因素对焊缝成形的影响规律：激光功率对其成形的影响最大,随着激光功率的增加,焊缝熔深熔宽逐渐增加,基本呈线性关系;其次是焊接速度,单独mig焊在焊接速度达到0.03m/s时,接头咬边严重,出现驼峰焊道,飞溅较大,但在激光-mig复合焊的条件下,焊速即便达到0.045m/s表面仍具有鱼鳞纹,且具有一定的熔深;离焦量是影响焊缝成形的第三大因素,直接决定热影响区宽度。mig焊接电流是第四大影响因素,在60A-135A范围内,随着电流的增加,熔深增加,而当超过135A时熔深减小;最后为光丝距离DLA, DLA为2mm时,在焊缝近表面位置出现气孔,超过3mm时焊缝成形无太大变化。探究了7mm厚高氮钢光纤激光-MIG复合焊接中气孔的形成机理和影响因素。在焊透的情况下选择较小的激光功率和焊接速度以及Ar作为保护气体,可有效减少焊缝内部气孔。在此基础上获得最佳工艺参数：功率2000W,电流120A,焊接速度0.0lm/s,离焦量0mm,光丝距离3mm,保护气Ar,流量25L/min。高氮钢激光-MIG复合焊接接头由母材、热影响区和焊缝组成,其中焊缝分为两个部分：扇形区、直缝区。焊缝区组织为树枝晶,氮含量不同时,树枝晶间距、晶粒大小明显不同。对不同氮含量时的接头焊缝区域进行XRD检测,发现接头物相均为奥氏体+碳化物。母材硬度值最高,其次是热影响区,焊缝区硬度值最低。氮含量不同时,焊接接头抗拉强度值不同,最高可达1049MPa,为母材95.4%,最低为918.8MPa。拉伸和冲击断口均分布有等轴韧窝,说明接头为韧性断裂。

关键词：高氮钢激光-MIG复合焊接组织性能

10mm厚6005A铝合金激光-MIG复合焊接

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电焊机 2014年第9期44卷 128-132页

作者：季卫东陈辉南京南车铺镇城轨车辆有限公司江苏南京210031 西南交通大学材料科学与工程学院四川成都610031

采用双层激光-MIG复合焊接方法焊接10mm厚6005A铝合金,获得了外观成形良好、内部缺陷少的接头。对接头显微组织及力学性能进行研究,结果表明,焊缝由盖面焊缝与打底焊缝组成,盖面焊缝组织具有5XXX系铝合金铸造组织的特征,打底焊缝组织具... 详细信息

采用双层激光-MIG复合焊接方法焊接10mm厚6005A铝合金,获得了外观成形良好、内部缺陷少的接头。对接头显微组织及力学性能进行研究,结果表明,焊缝由盖面焊缝与打底焊缝组成,盖面焊缝组织具有5XXX系铝合金铸造组织的特征,打底焊缝组织具有6XXX系铝合金铸造组织的特征;接头热影响区宽约13 mm,分为固溶区、过时效区和近焊缝区;打底焊缝与过时效区是接头硬度最低的区域;拉伸试样在过时效区发生韧性断裂,接头抗拉强度平均值为195.07 MPa,明显高于常规mig焊接接头的强度。

关键词：激光-MIG复合焊接铝合金组织力学性能

A5083-H111铝合金激光-MIG复合焊接接头组织及性能研究

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电焊机 2014年第3期44卷 99-102,111页

作者：邵光学王晓敏闫少华董正林李恒奎南车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛266111 西南交通大学生命科学与工程学院四川成都610031 西南交通大学四川省先进焊接及表面工程技术研究中心四川成都610031

以4 mm厚A5083-H111铝合金为研究对象,采用光纤激光-MIG复合焊接方法进行焊接,对焊接工艺、组织及其力学性能进行研究。从实验结果看出,激光-MIG复合焊接可以有效地提高A5083-H111铝合金的焊接效率;接头的热影响区比较窄,只有4 mm,而其... 详细信息

以4 mm厚A5083-H111铝合金为研究对象,采用光纤激光-MIG复合焊接方法进行焊接,对焊接工艺、组织及其力学性能进行研究。从实验结果看出,激光-MIG复合焊接可以有效地提高A5083-H111铝合金的焊接效率;接头的热影响区比较窄,只有4 mm,而其拉伸强度为273.22 MPa,为母材强度的85.88%,高于mig焊接接头的抗拉强度。

关键词： 5083-H111铝合金激光-MIG复合焊接组织及性能

6005A铝合金激光-MIG复合焊接对板厚的工艺适应性

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电焊机 2014年第10期44卷 118-122页

作者：安治业赵红伟田爱琴崔云龙中国铁路总公司安全监督管理特派员武汉办事处湖北武汉430070 南车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛266111

针对6005A铝合金激光-MIG复合焊接工艺适应性,研究了不同板厚条件下,焊接工艺对气孔缺陷、接头组织和力学性能的影响.实验表明,激光-MIG复合焊接对板厚具有良好的工艺适应性,适合焊接4～16 mm厚的6005A铝合金;6005A铝合金激光-mig焊接... 详细信息

针对6005A铝合金激光-MIG复合焊接工艺适应性,研究了不同板厚条件下,焊接工艺对气孔缺陷、接头组织和力学性能的影响.实验表明,激光-MIG复合焊接对板厚具有良好的工艺适应性,适合焊接4～16 mm厚的6005A铝合金;6005A铝合金激光-mig焊接工艺在采用单道焊一次成形的情况下有利于气孔的溢出,工艺适应性更优;针对不同板厚,应严格控制激光-MIG复合焊接对母材的热作用,减小焊接接头热影响区的宽度,从而提高其工艺适应性.

关键词：激光-MIG复合焊接 6005A铝合金组织力学性能

A7N01铝合金激光-MIG复合焊接工况适应性研究

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电焊机 2014年第12期44卷 149-152页

作者：汪认方喜风邱培现南车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛266111

针对高速列车用6 mm厚A7N01P-T4铝合金,选择不同的焊接速度、坡口间隙、热源间距、错边量等进行激光-MIG复合焊接,并分析焊接接头的宏观成型、显微组织及力学性能,以此研究激光-MIG复合焊接的工况适应性.研究结果表明：激光-MIG复合焊接... 详细信息

针对高速列车用6 mm厚A7N01P-T4铝合金,选择不同的焊接速度、坡口间隙、热源间距、错边量等进行激光-MIG复合焊接,并分析焊接接头的宏观成型、显微组织及力学性能,以此研究激光-MIG复合焊接的工况适应性.研究结果表明：激光-MIG复合焊接6 mm厚A7N01P-T4铝合金板,焊接速度在0.9～1.1 m/min时可以获得成型良好、性能稳定的接头;热源间距在1～4 mm时可获得成型良好、性能稳定的接头;错边量在1.0 mm以下时的焊接接头成型良好、力学性能正常;坡口间隙在1.0～1.2 mm时获得的接头成型最好,性能也最佳.

关键词：激光-MIG复合焊接铝合金焊缝成型力学性能

A7N01铝合金激光-MIG复合焊接坡口选择

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电焊机 2014年第12期44卷 153-157页

作者：方喜风汪认崔云龙南车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛266111

试验采用激光-MIG复合焊接方法对6 mm厚A7N01铝合金进行焊接,探寻最适宜的坡口型式。试验结果表明:激光-MIG复合焊接方法对6 mm厚A7N01铝合金坡口尺寸的适应性良好,单边30°坡口、单边40°坡口和单边50°坡口的无损探伤、显微组织、力... 详细信息

试验采用激光-MIG复合焊接方法对6 mm厚A7N01铝合金进行焊接,探寻最适宜的坡口型式。试验结果表明:激光-MIG复合焊接方法对6 mm厚A7N01铝合金坡口尺寸的适应性良好,单边30°坡口、单边40°坡口和单边50°坡口的无损探伤、显微组织、力学性能表现良好,三种坡口型式之间差别较小;单边30°坡口的焊接速度快,线能量低,充分体现了激光-MIG复合焊接的优势,单边30°坡口是6 mm厚A7N01铝合金激光-MIG复合焊接最适宜的坡口型式。

关键词： A7N01铝合金激光-MIG复合焊接坡口型式

7A05铝合金激光-MIG复合焊接头组织分析

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焊接 2013年第2期 46-49,71页

作者：刘红伟李京龙马冰马志华西北工业大学摩擦焊陕西省重点实验室西安市710072 中国兵器科学研究院宁波分院宁波市315103

采用SEM和TEM对激光-mig复合工艺焊接的7A05铝合金接头拉伸断口及组织进行了分析。SEM结果表明,室温拉伸断口热影响区为2～5μm的小韧窝,焊核区域为30～50μm的大韧窝,断裂方式为沿晶断裂和少量的解理断裂。TEM分析结果表明,HAZ区域不... 详细信息

采用SEM和TEM对激光-mig复合工艺焊接的7A05铝合金接头拉伸断口及组织进行了分析。SEM结果表明,室温拉伸断口热影响区为2～5μm的小韧窝,焊核区域为30～50μm的大韧窝,断裂方式为沿晶断裂和少量的解理断裂。TEM分析结果表明,HAZ区域不再存在卵′相,仅仅只有Al_3Zr,说明在激光-mig焊接的温度场作用下,焊接接头处热影响区出现了明显的η′相的回溶,丧失了η′相的弥散强化作用。

关键词： 7A05铝合金激光-MIG复合焊接组织分析

CO_2激光-MIG复合焊接工艺对中厚度Al-Mg合金焊缝熔深影响分析

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热加工工艺 2012年第9期41卷 154-156页

作者：马志华陈东高谭兵李娜中国兵器科学研究院宁波分院焊接工艺与材料研究室浙江宁波315103 浙江工业大学机械工程学院浙江杭州310014

以10mm厚的5052铝合金试板为研究对象,研究了CO2激光-MIG复合焊接工艺对中厚度Al-Mg合金焊缝熔深的影响。结果表明,在He气中加入少量的Ar气有利于提高焊缝熔深,但加入过量的Ar气,反而会降低焊缝熔深;随着电弧电流的增加,焊缝熔深先增加... 详细信息

以10mm厚的5052铝合金试板为研究对象,研究了CO2激光-MIG复合焊接工艺对中厚度Al-Mg合金焊缝熔深的影响。结果表明,在He气中加入少量的Ar气有利于提高焊缝熔深,但加入过量的Ar气,反而会降低焊缝熔深;随着电弧电流的增加,焊缝熔深先增加再减小而后再增加;激光功率和焊接速度对焊缝熔深具有相反的作用效果;热源间距对焊缝熔深具有较大影响,但对焊缝外观形貌影响很小。

关键词：激光-MIG复合焊接焊缝熔深 Al-Mg合金焊接工艺 CO2激光