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激光-MIG复合焊接铝合金短路过渡的熔滴特性

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激光-MIG复合焊接铝合金短路过渡的熔滴特性

铝合金薄板激光-mig旁轴复合焊接工艺与气孔缺陷研究

第十一次全国焊接会议

作者：陈彦宾雷正龙李俐群吴林现代焊接生产技术国家重点实验室哈尔滨工业大学现代焊接生产技术国家重点实验室哈尔滨工业大学现代焊接生产技术国家重点实验室哈尔滨工业大学现代焊接生产技术国家重点实验室哈尔滨工业大学

采用4.5mm厚LF6防锈铝合金板作为试验材料,进行了短路过渡的WIG电弧-CO2激光旁轴复合焊接试验。试验结果表明,在WIG电弧焊接熔漓短路过渡时,CO2激光的加入改变了原有WIG电弧焊熔滴过渡的频率。当激光功率较小时,熔滴过渡频率增加;当激... 详细信息

采用4.5mm厚LF6防锈铝合金板作为试验材料,进行了短路过渡的WIG电弧-CO2激光旁轴复合焊接试验。试验结果表明,在WIG电弧焊接熔漓短路过渡时,CO2激光的加入改变了原有WIG电弧焊熔滴过渡的频率。当激光功率较小时,熔滴过渡频率增加;当激光功率增加到某一临界值时,由于激光锁孔效应的产生,熔滴过渡频率降低。并在此基础上,通过对复合焊接过程中焊接电流和电弧电压波形以及熔滴过渡特征的分析,进一步研究了不同激光能量以及激光束与电弧的作用位置对复合焊接过程中熔滴过渡频率和焊缝成形的影响规律。

关键词：激光-MIG复合焊接铝合金熔滴过渡焊接电流电压焊缝成形

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铝合金薄板激光-MIG旁轴复合焊接工艺与气孔缺陷研究

作者：黎硕华中科技大学

学位级别：硕士

轻量化是当前汽车、列车、航天航空等工业领域实现节能减排的主要措施，而铝合金由于具有比强度高等优点而被广泛使用。激光-电弧复合焊接技术在铝合金焊接方面具有独特的优势，可以预计，激光-电弧复合焊接必将会在汽车、列车、航天航... 详细信息

轻量化是当前汽车、列车、航天航空等工业领域实现节能减排的主要措施，而铝合金由于具有比强度高等优点而被广泛使用。激光-电弧复合焊接技术在铝合金焊接方面具有独特的优势，可以预计，激光-电弧复合焊接必将会在汽车、列车、航天航空等关于民生国计的基础工业中占据重要的地位。国外，相关研究单位在激光-电弧复合焊接技术研究方面已经取得了显著进展，并逐渐开始了工业应用。在国内，这方面的研究成果还较少，与德国、日本等发达国家还有一定差距。本文采用4kW光纤激光器以及实验室自行搭建的复合焊接平台，研究了铝合金激光-MIG复合焊接工艺特性，分析其成形规律和气孔缺陷的产生机理及控制措施，并对5754铝合金搭接、6005A铝合金对接的微观组织、力学性能进行研究。研究表明，铝合金激光-MIG复合焊接在本文试验条件下采用电弧在前的焊接方向时焊缝熔深更大，熔宽更小。在焊接速度一定的情况下，影响焊缝熔深的主要是激光功率，影响焊缝熔宽的则主要是焊接电流。表征热源间距的光丝间距在相应工艺参数下存在一定的工艺范围且对焊缝熔深和熔宽有一定影响。铝合金激光-MIG复合焊接焊缝内部主要存在三类气孔缺陷：氢气孔是氢在熔池凝固过程中大量析出造成的，其形状成规则圆球形，内壁光滑且尺寸很小;工艺气孔产生的根本原因是小孔的瞬间失稳，它们的形状不规则，尺寸也大小不一，内壁成台阶状;搭接特有的夹层孔穴是由于焊接过程中熔池中存在难熔氧化膜造成的，一般尺寸很大，形状极不规则且伴随尖锐的角度，孔壁还有氧化膜的存在。彻底清除焊件待焊部位的氧化膜和采用惰性气体保护熔池，有利于消除氧化膜导致的夹层孔穴和控制焊缝内部氢气孔。采用合适的工艺参数、降低焊接速度、正离焦、预留间隙和熔透等措施有利于控制焊缝内部工艺气孔。铝合金激光-MIG复合焊接接头上宽下窄，焊缝上部呈现一定的弧焊特征，焊缝下部接近激光焊特征。熔合线附近的焊缝组织由垂直于熔合线的细小的平行柱状晶组成，焊缝中心主要为等轴晶组织且下部区域的晶粒尺寸较上部区域细小。从主要合金元素分布而言，在电弧搅拌和熔池流动的作用下，焊缝上部和焊缝下部的合金成分十分接近。同时，焊丝的添加也很好的补充了Mg元素的烧损。铝合金激光-MIG复合焊接焊缝显微硬度略低于母材，焊缝上部硬度值较焊缝下部稍低。同时，焊缝上部热影响区硬度值很低，存在软化现象。气孔是影响其接头性能的主要原因，焊缝气孔含量较少时，5754铝合金搭接接头抗剪切强度可达219MPa，6005A铝合金对接接头也具有良好的抗拉性能和弯曲性能。

关键词：高强铝合金激光-MIG复合焊接焊缝成形气孔接头性能

保护气对铝合金激光-mig焊接稳定性的影响研究

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保护气对铝合金激光-MIG焊接稳定性的影响研究

A7N01铝合金激光-mig复合焊电参数特性分析

第二届“田心杯”轨道交通金属加工技术征文大赛

作者：石国德孙福庆单玫中车青岛四方机车车辆股份有限公司

通过改变A7N01铝合金激光-mig复合焊混合保护气中氦-氩比例,研究了焊接接头质量在5种保护气下的变化规律。使用电参数收集系统获取了5种保护气下的焊接电流参数,使用数学定量统计对焊接熔滴过渡周期计算;使用X射线对焊接接头进行探伤,... 详细信息

通过改变A7N01铝合金激光-mig复合焊混合保护气中氦-氩比例,研究了焊接接头质量在5种保护气下的变化规律。使用电参数收集系统获取了5种保护气下的焊接电流参数,使用数学定量统计对焊接熔滴过渡周期计算;使用X射线对焊接接头进行探伤,研究保护气对焊接成形过程及气孔缺陷产生的作用规律。试验结果表明:当保护气全部为氩气时,电流、电压波形均保持稳定,且呈现一定的周期性,随着保护气中氦气比例的增大,焊接电参数出现波动,焊接失稳,熔滴过渡周期随氦气所占比例的增大而增大;当保护气中的氩气占比大于一半时,焊接成形效果良好,表面基本无缺陷;当保护气中的氦气占比大于一半时,焊缝表面呈现凹凸不平;但氦气的加入也会改善气孔缺陷的产生,当保护气的氦气占比大于四分之一是,气孔缺陷的数量降低,气孔率减少到2%附近,当保护气全部为氦气时,气孔率减少到0.6%。

关键词： A7N01铝合金激光-MIG复合焊接电参数气孔

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电焊机 2019年第5期49卷 70-73页

作者：李亮亮单清群曹春鹏卢衍祥中车青岛四方机车车辆股份有限公司

针对A7N01铝合金激光-MIG复合焊接过程,研究不同保护气氛下电参数的变化规律,以及保护气成分对熔滴过渡周期的影响规律。采用不同占比的氦-氩混合保护气对A7N01铝合金进行了焊接过程的电参数采集以及熔滴过渡周期统计;研究不同成分的氦... 详细信息

针对A7N01铝合金激光-MIG复合焊接过程,研究不同保护气氛下电参数的变化规律,以及保护气成分对熔滴过渡周期的影响规律。采用不同占比的氦-氩混合保护气对A7N01铝合金进行了焊接过程的电参数采集以及熔滴过渡周期统计;研究不同成分的氦-氩混合保护气对焊缝成形及气孔缺陷的影响。结果表明,当混合气氛中的氩气所占比例较高时,电参数规律性较强、较为稳定;氦气所占比例大于50%的情况下,伴随着短路电压的出现,焊接过程电参数不再具有周期性。氦气所占比例越高,熔滴过渡周期越长;当氦气的比例超过50%后,焊缝成形质量下降,出现焊瘤及飞溅现象;氦气的加入会改善高纯氩保护氛围下不可避免的气孔现象,降低气孔率及气孔尺寸。

关键词： A7N01铝合金激光-MIG复合焊接电参数

激光-mig复合焊与其他焊接方法性能对比分析

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金属加工（热加工） 2017年第12期 57-60页

作者：火巧英陶富文南京中车铺镇城轨车辆有限公司南京铺镇城海泰制动设备有限公司

本文主要针对铝合金激光-MIG复合焊接与其他焊接方法进行对比研究,为激光-MIG复合焊接技术在国内高速列车铝合金焊接领域的应用提供技术储备和数据支持。试验对4mm厚6005A铝合金试板的激光焊接、mig焊接、激光-MIG复合焊接和mig-激光复... 详细信息

本文主要针对铝合金激光-MIG复合焊接与其他焊接方法进行对比研究,为激光-MIG复合焊接技术在国内高速列车铝合金焊接领域的应用提供技术储备和数据支持。试验对4mm厚6005A铝合金试板的激光焊接、mig焊接、激光-MIG复合焊接和mig-激光复合焊接这四种焊接方法的保护情况、外观成形、无损探伤、接头组织及力学性能等方面进行了对比分析。

关键词：焊接方法激光-MIG复合焊接性能分析

激光-mig复合焊工艺及其在轨道交通领域应用现状

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电焊机 2015年第5期45卷 11-14页

作者：陈辉苟国庆朱宗涛杨涛熊俊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

阐述了激光-MIG复合焊接的基本原理和特点;介绍了铝合金激光-MIG复合焊接的工艺特性、研究现状及其在轨道交通车辆行业的工业应用。激光-MIG复合焊接充分集成激光焊接与mig焊接的优点,能有效解决铝合金焊接的诸多问题,在轨道交通领域将... 详细信息

阐述了激光-MIG复合焊接的基本原理和特点;介绍了铝合金激光-MIG复合焊接的工艺特性、研究现状及其在轨道交通车辆行业的工业应用。激光-MIG复合焊接充分集成激光焊接与mig焊接的优点,能有效解决铝合金焊接的诸多问题,在轨道交通领域将会得到更加广泛的应用。

关键词：铝合金激光-MIG复合焊接工艺特性工业应用

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钛合金激光焊接工艺对比研究

热加工工艺 2019年第17期48卷 161-164页

作者：韩德成刘云祺向阳中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛266211 西南交通大学材料科学工程学院四川成都610031

通过单激光焊接、激光填丝焊接、激光-MIG复合焊接三种焊接方法对1.5 mm厚TC4钛合金薄板进行了焊接试验。试验结果表明,三种焊接方法中,单激光焊接接头的焊缝表面成型最优,其焊缝与热影响区也最小;激光填丝焊接接头的抗拉强度最高,为105... 详细信息

通过单激光焊接、激光填丝焊接、激光-MIG复合焊接三种焊接方法对1.5 mm厚TC4钛合金薄板进行了焊接试验。试验结果表明,三种焊接方法中,单激光焊接接头的焊缝表面成型最优,其焊缝与热影响区也最小;激光填丝焊接接头的抗拉强度最高,为1058 MPa;单激光焊接接头的硬度略高于激光填丝和激光-MIG复合焊接接头的硬度。三种焊接方法的焊缝中心组织均为典型的铸态组织。单激光焊接接头的热影响区中晶粒保持母材的轧制状态,基本为无再结晶区;激光填丝焊接与激光复合焊接接头的热影响区依次为粗晶区、不完全再结晶区和无再结晶区,且晶粒逐渐变小。

关键词：钛合金单激光焊接激光填丝焊接激光-MIG复合焊接

7N01铝合金板材对-搭接结构焊接技术研究

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7N01铝合金板材对-搭接结构焊接技术研究

作者：侯艳喜沈阳航空航天大学

学位级别：硕士

铝合金在高速列车车体结构轻量化过程中发挥着重要作用,而对-搭接形式的连接结构作为车体中的一种重要结构,因此针对铝合金对-搭接结构焊接的研究具有重要的意义。本研究以7N01铝合金板材对-搭接结构为研究对象,采用激光-熔化极惰性气... 详细信息

铝合金在高速列车车体结构轻量化过程中发挥着重要作用,而对-搭接形式的连接结构作为车体中的一种重要结构,因此针对铝合金对-搭接结构焊接的研究具有重要的意义。本研究以7N01铝合金板材对-搭接结构为研究对象,采用激光-熔化极惰性气体保护焊（mig）复合焊和搅拌摩擦焊（FSW）对其进行焊接,重点研究工艺参数对焊缝表面成形的影响规律,以及接头内部缺陷与质量的关联关系,分析7N01铝合金对-搭接接头的微观组织和力学性能。结果表明,对于激光-MIG复合焊接而言,采用2.8 k W的激光功率,10.0 m/min的送丝速度和1.5 m/min的焊接速度,能够获得良好的对-搭接接头。通过增大送丝速度进而增大mig电弧的热输入,能够有效减少焊缝中工艺气孔数量,从而改善焊缝成形,提高接头质量与性能。接头的抗拉强度和延伸率分别为286.2 MPa和6.96%。接头由母材区（BZ）、热影响区（HAZ）、熔合区（FZ）以及焊缝区（WZ）组成。其中,BZ为轧制态纤维状组织,硬度约为114 HV;HAZ晶粒发生粗化,硬度为85 HV～105 HV;WZ为等轴晶,硬度为75 HV～100 HV,略低于HAZ;FZ为细小等轴晶,靠近WZ为柱状晶,硬度最低,为20 HV～90 HV。水平方向硬度分布曲线呈“W”型,竖直方向上焊缝近下表面的硬度比近上表面的硬度高。对于FSW而言,通过将搭接贴合面置于后退侧（RS）,采用新型搅拌针内偏的方式,在0.2 m/min的焊接速度和1400 r/min的转速下,能获得良好的对-搭接接头。通过搅拌针内偏和增大搅拌针转速,能够在减少界面畸变的情况下,减轻“S”线对接头的不利影响,从而提高接头的抗拉强度,但提升效果有限。通过采用新设计的搅拌针,能够进一步有效地降低界面畸变对接头的不利影响,获得高质量的焊接接头。接头抗拉强度最高可达369.5 MPa,延伸率为9.39%。接头由BZ、HAZ、热机影响区（TMAZ）和焊核区（NZ）组成。其中,NZ晶粒为等轴晶,硬度为106 HV～110 HV;HAZ晶粒发生粗化,硬度略有下降,为100 HV～106 HV;TMAZ晶粒发生热塑性变形,硬度比NZ略高,为110 HV～112 HV。另外,通过工艺参数的优化,两种焊接技术均能实现7N01铝合金板材对-搭接结构的良好焊接,但需要引起注意的是在激光-mig复合焊中的气孔缺陷,以及FSW接头中存在的界面畸变问题,会在一定程度上影响接头的性能。

关键词： 7N01铝合金激光-MIG复合焊接搅拌摩擦焊接

轨道交通车辆用铝合金焊接接头超高周疲劳性能试验研究

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轨道交通车辆用铝合金焊接接头超高周疲劳性能试验研究

作者：张伟西南交通大学

学位级别：硕士

铝合金车体是现代轨道交通车辆的一个发展趋势,焊接作为铝合金车体各部件的重要连接形式,其焊缝静力强度与抗疲劳强度直接影响着车体的结构完整性和运营安全性,同时也制约着轨道交通车辆的进一步提速。轨道交通车辆在高速运行中会承受... 详细信息

铝合金车体是现代轨道交通车辆的一个发展趋势,焊接作为铝合金车体各部件的重要连接形式,其焊缝静力强度与抗疲劳强度直接影响着车体的结构完整性和运营安全性,同时也制约着轨道交通车辆的进一步提速。轨道交通车辆在高速运行中会承受多方面复杂、突变的载荷,轮轴、转向架与车体等关键部件往往承受高频低应力循环载荷,且在车辆服役期间循环载荷已超过了10周次,传统的材料低周疲劳性能研究已无法满足现代焊接结构疲劳可靠性的设计需要。本文结合超声疲劳技术与扫描电镜微观分析技术,对轨道交通车辆用6005A-T6铝合金型材和三种不同焊接工艺下的焊接接头在超长寿命区间的疲劳性能和断裂机理进行了试验研究,结果表明:TIG焊、mig焊、激光-mig复合焊对6005A-T6铝合金型材焊接均有较好的工艺适应性,激光-mig复合焊工艺对18mm厚板焊接可以取得较好的焊缝成型效果与焊缝质量。母材及不同工艺下的焊接接头试样在承受超过10周次的循环载荷后均会出现断裂,且焊接接头疲劳性能较母材有明显的下降,传统“疲劳极限”观点已不适应于现代结构抗疲劳设计,对焊接结构的疲劳安全寿命设计必须考虑焊缝与母材力学性能上的差异性。经扫描电镜发现6005A铝合金母材与焊接接头试样的断裂裂纹均以表面及次表面萌生为主,部分母材试样对称拉压疲劳裂纹存在着剪切扩展形式,焊接接头裂纹扩展较为不规则,部分试样的断裂出现多源情况,且表面和近表面的气孔比内部埋深气孔对疲劳强度的不利影响更为明显。对比6005A铝合金母材及焊接接头的对称拉压疲劳性能与对称弯曲疲劳性能,发现试样在低周和高周疲劳区间的弯曲疲劳性能明显优于拉压疲劳性能,在此基础上讨论了尺寸效应对试样弯曲疲劳性能的影响机理。综合三种不同焊接工艺下的焊接接头超声疲劳试验数据结果,利用焊接接头在不同寿命区间较母材疲劳强度的降低系数γ对相应焊接工艺进行了评价:在100循环区间内,mig焊工艺、激光-MIG复合焊接工艺在对称拉压疲劳性能与对称弯曲疲劳性能上均明显优于TIG焊工艺。对称拉压疲劳对应的高周循环水平内,激光-MIG复合焊接工艺优于mig焊接工艺;超高周循环水平上,mig焊接工艺优于激光-MIG复合焊接工艺。

关键词：轨道交通车辆 6005A铝合金激光-MIG复合焊接 P-S-N疲劳曲线疲劳断裂疲劳裂纹萌生焊接接头疲劳强度尺寸效应