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2Cr13马氏体不锈钢扫描激光-电弧复合焊接接头元素分布及组织性能研究 被引量:1
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作者 郝康达 刘友情 +2 位作者 徐连勇 韩永典 赵雷 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 北大核心 2025年第2期157-166,共10页
2Cr13马氏体不锈钢力学性能优异、耐蚀性适中且价格低廉,具有较好的利润空间,一直以来是钢铁企业尝试发展的焦点.先前研究表明激光-电弧复合工艺有望通过焊丝材料的合理选择,借助合金化的作用实现2Cr13不锈钢的高质高效焊接,但存在合金... 2Cr13马氏体不锈钢力学性能优异、耐蚀性适中且价格低廉,具有较好的利润空间,一直以来是钢铁企业尝试发展的焦点.先前研究表明激光-电弧复合工艺有望通过焊丝材料的合理选择,借助合金化的作用实现2Cr13不锈钢的高质高效焊接,但存在合金元素分布不均的问题.为此,本文在2Cr13马氏体不锈钢激光-电弧复合焊接中引入激光束扫描,依靠其对熔池的强烈搅拌效应调控合金元素分布,改善熔池冶金行为,细化晶粒,从而增强焊缝韧性.本文着重探讨了激光束扫描频率对焊缝中合金元素分布特征、焊缝组织和力学性能的影响规律.结果表明,扫描激光束对熔池的高频搅拌效应加强了熔池对流,驱动Ni元素由电弧作用区域向激光作用区域转移,焊缝中Ni元素分布不均匀程度减弱.在扫描半径0.4 mm情况下优化的扫描频率为20 Hz,此时焊缝中激光作用区域Ni元素含量由不引入激光束扫描时的1.52%提高至2.03%,对应的奥氏体相含量由4.7%增加至10.1%.同时,激光束扫描行为降低了熔池温度梯度,有利于改善焊缝成形,热影响区粗晶区平均晶粒尺寸由4.92μm降为3.95μm,焊缝杯突测试中断裂位置由熔合线转向母材,且杯突值由4.82 mm提升至5.89 mm,提升幅度达22%.相关研究将对以后马氏体不锈钢焊接研究提供一定的理论指导,对扩大马氏体不锈钢的应用领域具有重要的推动作用. 展开更多
关键词 激光-电弧复合焊接 扫描激光 元素分布 马氏体不锈钢 微观组织 力学性能
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振荡扫描激光-电弧复合增材AZ31镁合金组织及性能
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作者 高世祺 郝康达 +3 位作者 徐连勇 高永康 韩永典 赵雷 《焊接学报》 北大核心 2025年第10期1-8,共8页
针对AZ31镁合金开展振荡扫描激光-电弧复合增材制造,探究了扫描振幅对沉积件气孔率、晶粒尺寸、晶界特征和拉伸性能的影响规律.结果表明,激光束扫描行为通过搅拌熔池,改变熔池液态金属流动状态以促进气孔逸出,可以有效消除气孔.当扫描... 针对AZ31镁合金开展振荡扫描激光-电弧复合增材制造,探究了扫描振幅对沉积件气孔率、晶粒尺寸、晶界特征和拉伸性能的影响规律.结果表明,激光束扫描行为通过搅拌熔池,改变熔池液态金属流动状态以促进气孔逸出,可以有效消除气孔.当扫描振幅达到0.8 mm以上时,气孔被完全抑制.另外,激光束扫描通过破碎枝晶并提供更多的形核点可以有效细化晶粒并促使孪晶界的形成.随着扫描振幅的增加,沉积件晶粒尺寸先降低后增加,孪晶界占比先增加后降低,晶粒尺寸和孪晶界占比分别在扫描振幅为0.8 mm时达到最小值23.2μm和最大值35.2%,相比未引入扫描时分别细化和提高了59.44%和37.5%.沉积件拉伸性能在扫描振幅为0.8 mm时最佳,沉积件水平方向抗拉强度、屈服强度和断后伸长率分别为239 MPa、102 MPa和25.8%,比未引入扫描时分别提高了27.8%、27.5%和1.632倍. 展开更多
关键词 激光-电弧复合增材制造 振荡扫描激光 气孔率 拉伸性能 孪晶界
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S700MC高强钢激光-电弧复合焊接接头组织与疲劳性能研究
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作者 顾思远 李子骏 +3 位作者 刘洋 刘静静 耿韶宁 蒋平 《热加工工艺》 北大核心 2025年第14期142-150,157,共10页
采用单激光+激光-电弧复合焊接对10 mm厚S700MC高强钢进行焊接,对比分析了接头不同道次焊缝的组织和力学性能;通过升降法测定出S700MC母材疲劳极限为350 MPa,焊缝疲劳极限为172 MPa;采用Weibull分布模型和三参数幂函数S-N模型结合的方... 采用单激光+激光-电弧复合焊接对10 mm厚S700MC高强钢进行焊接,对比分析了接头不同道次焊缝的组织和力学性能;通过升降法测定出S700MC母材疲劳极限为350 MPa,焊缝疲劳极限为172 MPa;采用Weibull分布模型和三参数幂函数S-N模型结合的方法拟合出S700MC焊缝的P-S-N曲线。结果表明:疲劳裂纹主要从焊缝热影响区的粗晶区萌生,该区域过热生成魏氏体,晶粒粗大,塑性差、韧性低、硬度高,使热影响区存在较大的硬度梯度,易产生应力集中,降低了接头疲劳性能。 展开更多
关键词 激光技术 激光-电弧复合焊接 疲劳性能 S-N曲线模型
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激光-电弧复合焊接铝合金船体热力学耦合机制研究
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作者 邱鹏 周飞霓 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第11期20-24,共5页
随着船舶制造等行业对焊接质量和效率要求的不断提高,激光-电弧复合焊接技术在铝合金船体建造等领域的应用愈发受到关注。深入分析了铝合金船体建造中激光与电弧的相互作用方式,包括能量耦合、力的作用和物质传输,同时探讨了激光参数、... 随着船舶制造等行业对焊接质量和效率要求的不断提高,激光-电弧复合焊接技术在铝合金船体建造等领域的应用愈发受到关注。深入分析了铝合金船体建造中激光与电弧的相互作用方式,包括能量耦合、力的作用和物质传输,同时探讨了激光参数、电弧参数及焊接工艺条件等影响因素。通过建立温度场与应力场的耦合有限元模型,研究了该技术在铝合金船体焊接中的热力学耦合规律,并进行仿真分析。结果表明,激光与电弧的相互作用显著影响焊接质量和效率,且温度场与应力场耦合模型能够为焊接工艺优化提供有效理论依据。这对于合理制定焊接工艺参数、提升铝合金船体焊接质量具有重要指导意义。 展开更多
关键词 激光-电弧焊接 铝合金 热力学 耦合机制 仿真
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船舶激光-电弧复合焊接技术的研究进展
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作者 黄佳建 马金军 +3 位作者 李红菊 柴文畅 曾志斌 徐晓萍 《热加工工艺》 北大核心 2025年第21期23-28,共6页
建设海洋强国战略的加速推进,对船舶建造提出了更高要求。激光-电弧复合焊接作为新型焊接技术,将激光焊接与电弧焊接有机结合,具有焊接效率高、焊后变形小、适用范围广、智能集成化高等优势,被逐渐在船舶与海洋工程领域推广应用。回顾... 建设海洋强国战略的加速推进,对船舶建造提出了更高要求。激光-电弧复合焊接作为新型焊接技术,将激光焊接与电弧焊接有机结合,具有焊接效率高、焊后变形小、适用范围广、智能集成化高等优势,被逐渐在船舶与海洋工程领域推广应用。回顾了激光-电弧复合焊接技术的发展过程及研究现状,阐述了激光-电弧复合焊接机理,介绍了船舶激光-电弧复合焊接的主要类型及船舶建造工程化应用的现状,分析了其在船舶建造的应用优势和不足,探讨其未来的发展趋势和研究方向,以期为激光-电弧复合焊接技术在船舶工业制造领域的应用提供参考。 展开更多
关键词 激光 电弧 复合焊接 船舶
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交变磁场对激光-电弧复合焊316L接头组织及腐蚀性能的影响
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作者 温志刚 田雷 +2 位作者 沈楠楠 宋付成 檀财旺 《热加工工艺》 北大核心 2025年第7期157-162,共6页
以6 mm厚度316L不锈钢板为对象,开展了磁场辅助激光-电弧复合焊接研究。通过改变磁场强度,对比分析了焊后成形、截面形貌、焊缝组织和焊缝的腐蚀性能。结果表明,交变磁场的引入增大了激光-电弧复合焊的熔透能力,熔透状态由局部未熔透转... 以6 mm厚度316L不锈钢板为对象,开展了磁场辅助激光-电弧复合焊接研究。通过改变磁场强度,对比分析了焊后成形、截面形貌、焊缝组织和焊缝的腐蚀性能。结果表明,交变磁场的引入增大了激光-电弧复合焊的熔透能力,熔透状态由局部未熔透转变为熔透良好。此外,焊缝组织明显均匀化,一方面焊缝电弧区和激光区内奥氏体的Cr元素差异降低,另一方面电弧区和激光区的晶粒尺寸差显著降低。交变磁场提高了接头焊缝的抗腐蚀性能,提高了自腐蚀电位,降低了自腐蚀电流密度,焊缝腐蚀速率减慢,点蚀坑密度显著减小。研究表明,对于激光-电弧复合焊,磁场的引入有利于提高熔透能力和焊缝均匀化,改善焊缝的成形和腐蚀性能。 展开更多
关键词 316L不锈钢 激光-电弧复合焊接 磁场辅助 腐蚀性能
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激光电弧复合焊接熔池的数值模拟与实验研究
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作者 霍佳雨 李倩倩 +1 位作者 席静 刘列 《激光杂志》 北大核心 2025年第8期26-32,共7页
激光电弧复合焊接技术作为集高能量密度、高效率与低变形等优势于一体的先进连接技术,在低碳钢结构制造领域具有重要应用价值。本研究以Q235低碳钢为研究对象,采用数值模拟与实验研究相结合的方法,系统研究了激光电弧复合焊接过程中熔... 激光电弧复合焊接技术作为集高能量密度、高效率与低变形等优势于一体的先进连接技术,在低碳钢结构制造领域具有重要应用价值。本研究以Q235低碳钢为研究对象,采用数值模拟与实验研究相结合的方法,系统研究了激光电弧复合焊接过程中熔池的热流耦合特性,建立了综合考虑电弧压力、电磁力等多物理场耦合作用的三维瞬态数值模型。研究结果表明,数值模拟与实验结果具有良好的一致性,验证了组合热源模型的可靠性;复合焊接相比单一热源焊接可显著改善熔池形貌,提升焊接质量;通过正交实验优化获得最佳工艺参数组合(激光功率8 000 W、焊接速度0.03 m/s、光斑半径1.5 mm、焊丝直径1.5 mm),该参数下熔池稳定性最佳,熔深与熔宽差值最小。本研究揭示了核心焊接参数与熔池动态演变的内在作用规律,为激光电弧复合焊接工艺的精准优化提供了科学依据,同时开发了具有实际应用价值的技术方案。 展开更多
关键词 激光电弧复合焊接 熔池形态 低碳钢 数值模拟 实验研究
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激光-电弧复合焊接铝合金的研究进展分析 被引量:7
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作者 罗震 苏杰 +5 位作者 王小华 肖斌斌 孙立国 杨越 毕元波 张熠轩 《华南理工大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期57-74,共18页
为早日实现“双碳”目标,轻量化制造是必经之路。铝合金以其低密度、高比强度和可回收利用等优点脱颖而出,并且具备高塑形、优良耐腐蚀能力从而可以广泛应用于各行各业,但因为其特殊的热物理性质及复杂的合金化学成分,使其焊接过程中极... 为早日实现“双碳”目标,轻量化制造是必经之路。铝合金以其低密度、高比强度和可回收利用等优点脱颖而出,并且具备高塑形、优良耐腐蚀能力从而可以广泛应用于各行各业,但因为其特殊的热物理性质及复杂的合金化学成分,使其焊接过程中极易出现气孔、热裂纹等焊接缺陷,其焊接难题限制了铝合金在轻量化之路的进一步发展。激光-电弧复合焊接技术结合激光焊接技术与电弧焊接技术的优势,以其大焊接熔深、高焊接效率、高焊接质量著称,并逐渐成为铝合金高效优质焊接的重要熔焊工艺。为掌握铝合金激光-电弧复合焊的研究现状,本文首次通过文献计量学的方法定量分析了Web of Science(WoS)数据库中1995—2021年已发表的该领域的学术论文,并通过使用VOSviewer软件对WoS数据库数据进行了可视化处理。结果表明,焊接接头、微观组织、热影响区、力学性能及激光与电弧的相互作用为研究热点,因此本文从上述领域对铝合金的激光-电弧复合焊接进行了总结与分析,并结合激光-电弧复合焊接过程中的在线监测技术与新型激光在复合焊中的应用展开讨论分析,得出激光-电弧复合焊接铝合金中接头类型的选取,微观组织的分布,力学性能的提升措施及复合热源的相互作用机制。旨在为后续研究激光-电弧复合焊接铝合金提供参考。最后,基于当下的研究现状,本文提出了该领域面临的挑战及未来工作展望。 展开更多
关键词 激光-电弧复合焊接 文献计量学 铝合金 微观组织 力学性能
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不同位置铝合金激光-MIG复合焊接熔滴过渡及成形特性
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作者 徐海威 查佩君 +2 位作者 曹之南 朱宗涛 陈辉 《精密成形工程》 北大核心 2025年第8期35-43,共9页
目的研究焊接位置对铝合金激光-MIG复合焊接熔滴过渡和焊缝成形的影响,为铝合金不同位置激光-MIG复合焊接工艺优化提供依据。方法采用激光-MIG复合焊接方法焊接A7N01铝合金,利用高速摄像设备观察不同位置(0°、90°、180°... 目的研究焊接位置对铝合金激光-MIG复合焊接熔滴过渡和焊缝成形的影响,为铝合金不同位置激光-MIG复合焊接工艺优化提供依据。方法采用激光-MIG复合焊接方法焊接A7N01铝合金,利用高速摄像设备观察不同位置(0°、90°、180°、270°)的熔滴过渡和电弧形态,分析其对焊缝成形的影响。结果在相同的焊接参数下,0°和270°位置呈“一脉一滴”过渡,90°位置为“一脉多滴”,180°位置为短路过渡。不同电弧焊枪倾角对电弧形态产生显著影响,电弧整体向弧长较长一侧发生偏转,激光的引入对电弧偏转影响较小。不同焊接位置的宏观形貌和焊接缺陷也存在显著差异,90°位置焊缝成形最差且伴随较多气孔和裂纹缺陷,270°位置焊缝深宽比显著增大。结论在铝合金激光-MIG复合焊接过程中,焊接位置通过改变熔滴受力状态显著影响了过渡行为和焊缝成形质量。电弧焊枪倾斜对电弧偏转起主导作用,电磁力方向主要受电弧焊枪倾角的影响。 展开更多
关键词 铝合金 激光-MIG复合焊接 熔滴过渡 电弧形态 焊缝成形
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铝合金激光–电弧复合焊接技术的研究进展 被引量:1
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作者 陈超 高义皓 +2 位作者 任柏桥 隋昕晨 傅彦 《航空制造技术》 北大核心 2025年第9期47-60,共14页
铝合金因其优异的轻质、高强度和耐腐蚀等性能,在航空航天、汽车制造等领域得到了广泛应用。然而,铝合金的焊接一直是制造领域中的一个难题,传统焊接方法存在热输入大、变形严重等问题。近年来,激光–电弧复合焊接技术因结合了激光焊接... 铝合金因其优异的轻质、高强度和耐腐蚀等性能,在航空航天、汽车制造等领域得到了广泛应用。然而,铝合金的焊接一直是制造领域中的一个难题,传统焊接方法存在热输入大、变形严重等问题。近年来,激光–电弧复合焊接技术因结合了激光焊接与电弧焊接的优势,成为解决铝合金焊接难题的重要手段。本文系统综述了激光–电弧复合焊接在铝合金领域的研究进展,介绍了激光–电弧复合焊接的协同作用原理与技术优势,对焊接组织与力学性能及其影响因素进行分析,针对复合焊接接头目前存在的一系列问题总结了解决方法,并展望了该技术的未来发展方向及在工业领域的应用前景。 展开更多
关键词 铝合金 激光电弧复合焊接 焊接工艺 接头性能 工业应用
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工艺参数对钛合金激光–等离子电弧同轴复合焊接的电弧电压的影响
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作者 蔡得涛 罗子艺 +1 位作者 张屹 刘伟清 《航空制造技术》 北大核心 2025年第9期38-46,共9页
探究新型激光–等离子电弧同轴复合焊接钛合金过程中,工艺参数对复合电弧电压的影响,以此实现对焊接质量的有效控制。采用电弧电特性采集系统,采集复合焊接进程中的电弧电信号,并利用多元线性回归手段构建工艺参数与电弧电压间的回归模... 探究新型激光–等离子电弧同轴复合焊接钛合金过程中,工艺参数对复合电弧电压的影响,以此实现对焊接质量的有效控制。采用电弧电特性采集系统,采集复合焊接进程中的电弧电信号,并利用多元线性回归手段构建工艺参数与电弧电压间的回归模型,深入剖析复合焊接工艺参数,如喷嘴高度、激光功率、等离子电流等对电弧电压的作用规律。研究发现,在本次试验设定条件下,复合焊接中的等离子电压在18~36 V区间内动态波动,且伴随喷嘴高度、电流数值以及激光功率的逐步递增,电弧电压均呈现上升态势。经回归模型量化评估,喷嘴高度对电弧电压的影响最为突出,等离子电流次之,激光功率最小。通过观察电弧形态变化,验证了回归模型对影响因素权重判断的准确性。为进一步优化焊接工艺提供了试验依据与理论基础。 展开更多
关键词 激光–等离子复合焊接 钛合金 电弧电压 回归模型 工艺参数 同轴复合
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高强铝合金激光-电弧复合焊温度场与流场研究
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作者 李荣昊 路永新 +3 位作者 王大锋 王世清 申志康 强伟 《航空制造技术》 北大核心 2025年第13期77-83,共7页
本文以4 mm厚A7N01铝合金板材为研究对象,基于A7N01铝合金激光-电弧复合焊接参数进行模拟仿真。采用Fluent软件进行了数值模拟,并针对不同焊接参数下的熔池温度场分布与流动性进行分析,研究了激光功率和焊接速度对激光-电弧复合焊的影... 本文以4 mm厚A7N01铝合金板材为研究对象,基于A7N01铝合金激光-电弧复合焊接参数进行模拟仿真。采用Fluent软件进行了数值模拟,并针对不同焊接参数下的熔池温度场分布与流动性进行分析,研究了激光功率和焊接速度对激光-电弧复合焊的影响规律。结果表明,随着激光功率的增加,熔池的深度显著增加。同时,由于熔池内部的流体流动速度加快,进而导致熔池的不稳定性增大。较大的焊接速度虽然可以在较短时间内使熔池达到稳定状态,但也伴随着更快的温度变化速率,容易产生冷却不均和裂纹的风险。相反,较低的焊接速度增加了热输入,使得熔池的温度梯度更大,有助于形成更大的熔池和更深的熔深,但过多的热输入也可能引发一系列焊接缺陷问题。 展开更多
关键词 激光-电弧复合 A7N01铝合金 数值模拟 温度场 流场
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薄壁5A06铝合金双缝T型接头振荡激光–电弧复合焊接数值模拟研究
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作者 黄晓龙 罗灿 张臣 《航空制造技术》 北大核心 2025年第9期61-70,共10页
薄壁铝合金T型焊缝在传统激光焊接时存在焊接工位受限、过程稳定性难控制、易产生缺陷等问题。本研究提出双缝T型接头振荡激光–电弧复合焊接方法来解决上述难题,开展了焊接工艺试验和熔池流体动力学分析研究。结果表明,振荡激光–电弧... 薄壁铝合金T型焊缝在传统激光焊接时存在焊接工位受限、过程稳定性难控制、易产生缺陷等问题。本研究提出双缝T型接头振荡激光–电弧复合焊接方法来解决上述难题,开展了焊接工艺试验和熔池流体动力学分析研究。结果表明,振荡激光–电弧复合焊接相较单道激光焊接,可以有效抑制单道焊接三面成形过程中的气孔、凹陷、咬边等缺陷。复合焊接中,熔滴过渡至熔池时,显著提升了熔池熔流速度,加快由熔池中心向两侧的传热传质,并且未影响锁孔稳定性,在提高熔流特性的同时保持了稳定性。 展开更多
关键词 振荡激光电弧复合焊接 薄壁结构 数值模拟 5A06铝合金 双缝T型接头
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KTIG-MIG复合焊接电弧与熔滴行为及接头温度场分析
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作者 张鸿昌 张乾 +4 位作者 李一楠 张洪涛 赫文虎 高建国 苏昭方 《焊接学报》 北大核心 2025年第7期41-49,共9页
为解决现有小孔钨极惰性气体保护焊-金属惰性气体保护焊(keyhole tungsten inert gas-metal inert gas, KTIG-MIG)复合焊接深熔透不足的问题,进一步提高中厚板焊接效率和质量,提出了新型结构的KTIG-MIG复合焊接方法,实现了KTIG深熔透特... 为解决现有小孔钨极惰性气体保护焊-金属惰性气体保护焊(keyhole tungsten inert gas-metal inert gas, KTIG-MIG)复合焊接深熔透不足的问题,进一步提高中厚板焊接效率和质量,提出了新型结构的KTIG-MIG复合焊接方法,实现了KTIG深熔透特性和MIG高熔覆率的优势互补.通过复合焊接试验,研究了不同工艺参数对耦合电弧形态变化及熔滴过渡行为的影响规律.利用组合热源模型分析了对接接头的温度场变化.结果表明,在一定的焊接参数范围下,KTIG电流或MIG电流的增加会导致复合电弧底部宽度增大,确定了厚度为8 mm的Q235B低碳钢板在KTIG电流为350 A、MIG电流为220 A和MIG电弧电压为22 V的工艺参数下有较好耦合效果. KTIG电弧的引入对MIG焊熔滴过渡产生了影响,丝极间距的增加促使熔滴过渡方式由射滴过渡向滴状过渡甚至短路过渡转变.而随着KTIG电流的增加,熔滴过渡从射滴过渡转为射流过渡.通过接头温度场模拟发现,丝极间距对热输入影响较大且与焊接热效率近似呈反比关系. 展开更多
关键词 小孔钨极惰性气体保护焊-金属惰性气体保护焊复合焊接 电弧形态 熔滴过渡 温度场 热输入
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焊接位置对激光-电弧复合焊接底部驼峰的影响 被引量:3
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作者 张君豪 朱宗涛 +1 位作者 刘瑞琳 刘云祺 《精密成形工程》 北大核心 2024年第5期174-181,共8页
目的通过改变焊接位置来抑制底部驼峰的形成进而降低生产成本。方法使用高速摄像机观察平向焊接和横向焊接2种不同焊接位置下熔池的匙孔和底部驼峰的形成过程,并对底部凸起受到的金属蒸气反冲压力、熔融金属重力以及表面张力进行受力分... 目的通过改变焊接位置来抑制底部驼峰的形成进而降低生产成本。方法使用高速摄像机观察平向焊接和横向焊接2种不同焊接位置下熔池的匙孔和底部驼峰的形成过程,并对底部凸起受到的金属蒸气反冲压力、熔融金属重力以及表面张力进行受力分析。结果在S355J2W耐候钢的激光-电弧复合焊接平焊过程中,受金属蒸气反冲作用力的影响,熔融金属迅速从匙孔底部排出,流入匙孔底部凸起区域,底部凸起的增长速度极快,仅需7.5 ms即可形成大尺寸的驼峰。而在横向焊接中,匙孔前壁凸起数量减少,导致金属蒸气反冲压力减小,匙孔排出的熔融金属量减少,底部凸起的增速减缓,在13.6 ms时才达到最大高度,使驼峰在底部熔池凝固之前难以形成。结论采用横向焊接的方式可以有效避免驼峰的产生,降低生产成本。同时,该方式在焊缝背部成形效果方面也表现良好,为优化焊接工艺提供了重要参考。 展开更多
关键词 激光-电弧复合焊接 高速摄像 焊接位置 底部驼峰 受力平衡
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螺旋扫描激光功率对双脉冲CMT电弧热场的影响
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作者 张刚 刘忠义 +2 位作者 蒙旭 石玗 樊丁 《焊接学报》 北大核心 2025年第8期45-54,共10页
为了探究螺旋型扫描激光功率对铝合金双脉冲冷金属过渡(cold metal transfer, CMT)增材电弧热场、熔滴过渡行为及气孔缺陷的影响规律,设计变功率激光电弧复合增材制造对比试验,并利用红外热成像、光谱测量和高速摄像技术研究分析引入扫... 为了探究螺旋型扫描激光功率对铝合金双脉冲冷金属过渡(cold metal transfer, CMT)增材电弧热场、熔滴过渡行为及气孔缺陷的影响规律,设计变功率激光电弧复合增材制造对比试验,并利用红外热成像、光谱测量和高速摄像技术研究分析引入扫描激光后近熔池表面电弧径向温度场分布、复合交叉区等离子体行为以及对熔滴过渡和气孔缺陷的影响.结果表明,双脉冲CMT近熔池表面电弧径向温度场变化剧烈,温度梯度大,电弧稳定性较低.当引入600~1 200 W扫描激光时,电弧径向温度分布趋于均匀化,温度梯度明显减小,近熔池表面电弧温度显著提高(最高温度可提高约900℃),促使Mg,Al原子电离产生更多数量的Mg Ⅱ,Mg Ⅲ,Al Ⅱ及Al Ⅲ离子,提高电弧稳定性;当激光功率为600 W和1 200 W时,电子密度分别增加6%和17%,电子温度分别提高400 K和800 K.激光金属蒸气有效降低熔滴过渡频率,减弱熔滴对熔池的冲击作用,使熔池趋于稳定;同时,增材件气孔数量明显减少、分布趋于分散化,当激光功率为1 200 W时,气孔几乎消失殆尽. 展开更多
关键词 铝合金 振镜扫描激光-双脉冲CMT复合 温度场 等离子体
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铝合金高频振荡扫描激光-电弧复合焊缝成形规律与预测
17
作者 苗晓军 韩丽娟 +4 位作者 李凯 王磊 姜来合格 廖伟 高明 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期83-91,共9页
高频振荡扫描激光-电弧复合焊接能够通过扫描搅拌效应调控铝合金焊缝微观组织及其力学性能,但是在控形方面还鲜有研究,无法为工业应用提供理论支撑.为此,系统研究了激光束扫描振幅A和频率f对AA6082铝合金激光-电弧复合焊缝成形特征的影... 高频振荡扫描激光-电弧复合焊接能够通过扫描搅拌效应调控铝合金焊缝微观组织及其力学性能,但是在控形方面还鲜有研究,无法为工业应用提供理论支撑.为此,系统研究了激光束扫描振幅A和频率f对AA6082铝合金激光-电弧复合焊缝成形特征的影响规律,包括焊缝表面飞溅、焊缝下部激光区宽度和熔深占比,并基于光束扫描的能量分布特征和激光焊接模式转变行为,探讨了焊缝形貌转变机理.随后,根据焊缝成形缺陷数量和激光深熔焊模式进一步确定了激光束扫描参数的优化区间范围,具体为0.4 mm≤A≤1.0 mm和300 Hz≤f≤500 Hz.最后,通过对光束扫描参量的线速度归一化处理,建立了优化参数区间内的焊缝特征值的线性定量关系,精度达到89.8%,为高频振荡扫描激光-电弧复合焊缝形貌特征的预测与调控提供了数据支撑. 展开更多
关键词 振荡扫描 激光-电弧复合 焊缝成形 铝合金
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MAG和激光扫描-电弧复合焊X80钢接头组织和性能 被引量:10
18
作者 李泽宇 徐连勇 +2 位作者 郝康达 赵雷 荆洪阳 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期36-42,I0005,I0006,共9页
在激光焊接打底情况下,对比研究了熔化极活性气体保护电弧焊(MAG)和激光扫描-电弧复合焊(OLAHW)工艺对X80管线钢接头成形、显微组织和力学性能(显微硬度、拉伸性能和冲击韧性)的影响规律.结果表明,两种工艺下均能获得无气孔、夹渣和裂... 在激光焊接打底情况下,对比研究了熔化极活性气体保护电弧焊(MAG)和激光扫描-电弧复合焊(OLAHW)工艺对X80管线钢接头成形、显微组织和力学性能(显微硬度、拉伸性能和冲击韧性)的影响规律.结果表明,两种工艺下均能获得无气孔、夹渣和裂纹缺陷,成形良好的焊接接头,接头组织均主要由针状铁素体(AF)和M-A组元组成.因为更小的焊接热输入和更快的冷却速度,以及激光束扫描促进形核作用,OLAHW填充接头组织中形成较MAG填充接头更多的针状铁素体和更细小的M-A组元. MAG和OLAHW两种填充工艺下接头平均显微硬度和拉伸强度接近,但OLAHW焊接接头的硬度变化相对MAG接头更平缓、硬度值波动较小,且OLAHW填充接头热影响区和焊缝区冲击吸收能量分别为277和217 J,较MAG填充接头分别提高了64%和42%. 展开更多
关键词 X80管线钢 MAG焊 激光扫描-电弧复合焊接 微观组织 冲击韧性
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6061铝合金激光摆动-电弧复合焊组织与力学性能分析 被引量:5
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作者 张贺 靳军 +3 位作者 蒋平 张风东 张振鹏 周志凯 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期94-102,I0008,I0009,共11页
对高铁6 mm的6061铝合金进行激光摆动-电弧锁底对接焊,以焊缝熔深与气孔率为指标,借助扫描电子显微镜(scanning election microscope,SEM),电子背散射衍射(electron backscatter diffraction,EBSD)等表征手段分析了摆动频率对焊缝微观... 对高铁6 mm的6061铝合金进行激光摆动-电弧锁底对接焊,以焊缝熔深与气孔率为指标,借助扫描电子显微镜(scanning election microscope,SEM),电子背散射衍射(electron backscatter diffraction,EBSD)等表征手段分析了摆动频率对焊缝微观组织与力学性能的影响规律.结果表明,当摆动频率升高为250 Hz时,焊缝气孔率降至1%以下,靠近熔合线附近的焊缝区域主要由柱状枝晶组成,而焊缝中心电弧区域主要由等轴枝晶组成,激光摆动频率变化会影响单位周期内光束前进距离,进而影响光束对熔池后方的搅拌能力强弱,随着激光摆动频率的增大,熔池的搅拌作用效果增强,焊缝中心等轴枝晶细化程度明显,晶粒尺寸由68μm降至44μm.当摆动频率为250Hz时,接头的抗拉强度达到最大为229 MPa,约为母材强度的73%,焊缝气孔率的降低和焊缝中心细化的枝晶组织为接头强度提高提供了有利条件. 展开更多
关键词 激光摆动-电弧复合 摆动频率 气孔率 微观组织 力学性能
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7050–T7451高强铝合金激光电弧复合焊缝横截面几何形状与组织性能的相关性
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作者 许飞 高文强 +2 位作者 刘斌 雷鹏程 闫晓锋 《航空制造技术》 北大核心 2025年第9期30-37,76,共9页
高质量的激光电弧复合焊接接头,其焊缝横截面几何形状存在一定差异。为了研究这些差异性,采用焊缝背宽比(Rw)来定量表征焊缝横截面几何形状。基于3 mm厚7050–T7451高强铝合金激光电弧复合焊接优化工艺试验,选取3条典型焊缝,研究了不同R... 高质量的激光电弧复合焊接接头,其焊缝横截面几何形状存在一定差异。为了研究这些差异性,采用焊缝背宽比(Rw)来定量表征焊缝横截面几何形状。基于3 mm厚7050–T7451高强铝合金激光电弧复合焊接优化工艺试验,选取3条典型焊缝,研究了不同Rw与焊接接头宏观成形、微观组织、显微硬度以及拉伸性能的相关性。结果表明,当Rw超过一定阈值时,其正反面熔宽更加均匀,气孔缺陷也得到有效控制。焊缝区的微观组织特征为熔合区附近的细晶层组织、焊缝区大范围的等轴晶组织以及二者之间的柱状树枝晶组织。随着Rw的增加,柱状树枝晶区的宽度逐渐缩小直至消失;焊缝中心平均晶粒尺寸逐渐增大;焊接接头的拉伸性能呈现出先增长后下降的趋势。当Rw≈0.70时,其拉伸性能趋于最佳,平均抗拉强度达到390 MPa,平均断后伸长率约2.9%。拉伸断口呈现出以脆性断裂为主的混合断裂特征。 展开更多
关键词 7050–T7451铝合金 激光电弧复合焊接 焊缝背宽比(Rw) 组织 拉伸性能
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