針對激光填絲焊接過程中存在氣孔、飛濺、夾渣和疲勞性能差等缺點,課題組提出了基于機械振動技術(shù)的激光填絲焊接方法。課題組采用機械振動與激光填絲焊接相耦合的方法研究了機械振動對焊縫形貌、組織、力學(xué)性能和斷裂機理的影響。結(jié)果表明:機械振動可以改善316不銹鋼焊接接頭,減少焊縫中的柱狀晶,增加樹枝晶和等軸晶,提高了焊縫硬度; 3種振動頻率下焊接接頭的殘余應(yīng)力均較高,與振動頻率0和524 Hz相比,1 055 Hz振動頻率的焊縫殘余應(yīng)力更低;疲勞斷口均呈解理斷裂,但是與524 Hz振動頻率相比,1 055 Hz振動頻率具有更低的裂紋擴展率,更好的疲勞性能。 

【文章來源】：輕工機械. 2020年03期

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

疲勞試樣尺寸

在不同的振動頻率下，激光填絲焊接接頭背面形貌如圖2所示。從圖2中可以看出，在無振動下焊接，焊縫背面熔池較窄，有少許的飛濺，并且熔池駝峰分布不均勻，大小不一。在振動頻率為524 Hz下，焊縫熔池幾乎無飛濺，熔池駝峰分布均勻，大小基本一致，但是不連續(xù)。在駝峰處的焊縫寬度大于無振動下的熔池寬度。在振動頻率1 055 Hz下，焊縫背面成型最好，無駝峰和飛濺，相較于前2種焊接，此時的焊縫背面熔池最寬。這是因為機械振動對熔池起攪拌的作用，熔池流動加快，使激光能量更加均勻地分布在熔池中，避免了激光束能量不穩(wěn)定帶來的焊縫成型缺陷[6]。對不同振動頻率下的焊縫寬度進行測試，結(jié)果如圖3所示。從圖3中可以看出焊縫寬度隨著振動頻率增加而減小。從圖2中焊縫背面熔池寬度也印證了這一點。這是因為在激光焊接過程中，施加的機械振動加劇了對熔池的攪拌[7]，熔池內(nèi)部流動加速，激光能量隨著熔池流動向下傳遞，在熔池流動和熱傳導(dǎo)的相互激勵作用下，熔池底部(即焊縫背面)聚集了更多的熱量，所以焊縫上表面寬度逐漸變窄，焊縫背面變寬。

圖4所示為不同機械振動頻率下316不銹鋼焊接接頭縱截面的金相顯微組織。從圖4中可以看出，焊縫都有明顯的熔合線和熱影響區(qū)較窄的特點，并且液態(tài)熔池凝固方向近乎垂直于熔合線。母材呈明顯的奧氏體晶粒。對于未施加機械振動的試樣，焊縫區(qū)金相組織在明顯的凝固結(jié)晶方向存在大量的柱狀晶和樹枝晶，等軸晶較少;當(dāng)施加機械振動時，如圖4(b)和(c)所示，隨著振動頻率的增加，焊縫中柱狀晶和樹枝晶逐漸減少，等軸晶逐漸增加。這是因為在焊接過程中，機械振動加劇了焊縫液態(tài)熔池流動，即液態(tài)熔池沖刷力的增大加劇了柱狀晶破碎的傾向性，部分柱狀晶斷裂形成樹枝晶和等軸晶，離散分布在柱狀晶之間。圖4 不同振動頻率對焊縫縱截面顯微組織影響

【參考文獻】：
期刊論文
[1]機械振動對高強鋼焊接接頭組織與性能的影響[J]. 由國艷,崔天凱,陳立.  熱加工工藝. 2019(03)
[2]1060Al高頻微振激光焊接接頭氣孔及組織[J]. 蔡遵武,盧慶華,張成,張巍.  焊接學(xué)報. 2019(01)



本文編號：2934339