高氮钢激光-电弧复合焊接气孔控制方法研究

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超高强度钢光纤激光－CMT复合焊接成形控制

超高强度钢光纤激光－CMT复合焊接成形控制0 前言30Cr3Si Ni Mo VA超高强度钢具有高强度、高韧性、高塑性、良好的加工性能和使用工艺性能，主要用作固体火箭动力舱段壳体，常见的还有30Cr MnSi Ni2 A等，该壳体为圆筒型焊接结构件，具有直径大、筒壁薄、易变形等特点［1－2］，且其焊后直线度及圆度要求较高，因此需要降低焊接热输入。

激光焊接技术具有能量密度高、焊接速度快，热变形小、能够获得较大的深宽比等显著优点，且易于实现工程化应用，焊接效率远高于常规电弧焊［3－4］。

而CMT技术是由MIG焊基础上发展而来，相比于普通的MIG／MAG焊，CMT焊接具有低热输入量、电弧更加稳定、无飞溅焊接等明显的优点［5－6］，因此二者均适用于薄板的焊接。

为了进一步减小热输入，并结合激光与CMT电弧的优点，采用激光－CMT复合的方式对30Cr3Si Ni Mo VA超高强度钢进行焊接。

而目前关于激光－CMT复合焊接方面的研究并不多，瑞典的Alexander F.H.Kaplan等人［7］系统性地对各种焊接方法的适用性进行了对比，认为激光－CMT电弧复合焊接显著减少了热输入，适用于对板厚小于10 mm的接头进行焊接。

Javier La mas等人［8］认为激光－CMT与激光－脉冲MIG表现出相似的填充能力，但CMT模式成形较好、咬边深度小。

Jan Frostevarg等人［9］认为虽然激光－CMT 复合时由于热输入较小导致填充量也较少，但其焊缝更稳定。

哈尔滨焊接研究所的雷振等人［10］发现激光与CMT电弧复合后，使得原本不稳定的焊接过程变得稳定，并且焊缝成形有所改善，激光－CMT复合焊接后对热输入量有明显的降低。

刘西洋等人［11］研究了工艺参数对Nd：YAG激光－CMT电弧复合横焊焊缝成形的影响。

[lsw1-Eth-Trunk1]port link-type trunk“配置聚合通道为trunk 模式”总之，小升初的过渡阶段，英语教学工作的复杂性，决定了需要小学、初中的教室通力合作，小学打好基础，初中巩固强化，共同促进学生尽快适应新阶段的学习。

高氮钢激光-MAG复合焊工艺及焊缝增氮研究

高氮钢激光-MAG复合焊工艺及焊缝增氮研究高氮钢具有高强度、良好的冲击韧性以及耐腐蚀性,并且氮替代镍带来了生产经济性和良好的生物相容性,在防弹装甲、运输管道和医疗器械等领域应用前景广阔。

但由于高氮钢含氮量高的自身特点,其焊接性较差,存在固溶氮损失、气孔缺陷显著以及氮化物析出的问题,本课题提出基于粉末填充的高氮钢激光-MAG 复合焊接焊缝增氮工艺,并对熔滴过渡稳定性、氮的溶入与析出行为、气孔缺陷成因、焊缝组织演变以及性能改善程度等方面进行了分析。

本文首先进行了高氮钢激光-MAG复合焊接优化工艺,能够实现较好的表面成形,焊接稳定性较好,飞溅较少,但氮含量仅为母材的73%。

焊接速度对高氮钢气孔具有较高的敏感性,离焦量会明显影响焊接稳定性,在零离焦时能获得较好的成形质量,同时需要控制焊接电流和光丝间距,保证电弧与激光热源起到良好的耦合效果。

选用氮化锰粉末进行了增氮工艺试验。

送粉角度主要影响焊接过程稳定性,只有从焊枪下方送粉才能较好地维持稳定焊接。

随着送粉量的增加,成形质量逐渐变差,含氮量先增加后趋于稳定,增氮效果存在阈值。

通过对增氮工艺试验中氮行为分析表明,氮化工艺接头的氮含量最高可达0.55%,约为母材氮含量的84.6%,氮主要以固溶态存在,少部分以氮气孔的形式残留于焊缝中,无明显析出物产生。

增氮工艺过程中,氮化锰粉末完全分解,经熔滴表面传质进入熔池,虽然氮气孔析出倾向变大,但综合体现为焊缝固溶氮含量的提高。

随着焊接速度提高,工艺类气孔减少,氮气孔增多,总体呈现气孔数量增加,平均尺寸减小的变化规律。

对增氮前后的高氮钢焊缝组织和性能进行了对比分析,研究表明焊缝均为奥氏体基体+δ-铁素体的混合组织,随着氮含量提高,δ-铁素体含量降低。

奥氏体基体中分布有少量Ti N颗粒相,且奥氏体与δ-铁素体的相界面存在氮富集现象,存在大量显微气孔。

氮化工艺的高氮钢接头力学性能得到提高,但厚度方向上具有一定的不均匀性。

接头拉伸强度为1072MPa,提高了14%,可达母材强度的73%,为韧性断裂。

高强度钢焊接过程中焊缝组织性能的调控技术

高强度钢焊接过程中焊缝组织性能的调控技术随着制造业的发展，高强度钢在各个领域中得到广泛应用。

然而，高强度钢的焊接过程中，焊缝组织性能的调控成为一个重要的研究课题。

本文将探讨高强度钢焊接过程中的焊缝组织性能调控技术。

一、高强度钢焊接的挑战与需求随着高强度钢材料的广泛应用，其焊接过程中碰到的问题也逐渐显现出来。

高强度钢的焊接过程中，常常面临着焊接接头强度低、韧性差、晶间腐蚀等问题。

因此，需要通过调控焊缝组织性能来解决这些问题。

二、焊缝组织性能的调控技术1. 优化焊接工艺参数通过优化焊接工艺参数，可以实现对焊缝组织性能的调控。

首先，合理选择焊接电流、电压、焊接速度等参数，确保焊缝形成良好的晶粒细化效果。

其次，采用适当的预热和后热处理，可以提高焊缝的强度和韧性。

2. 应用合适的焊接材料选择合适的焊接材料也是调控焊缝组织性能的重要手段。

在高强度钢的焊接过程中，应选择与基材相匹配的焊接材料，以保证焊接接头的一致性和稳定性。

此外，焊接材料的选择还应考虑到焊缝强度、韧性和耐腐蚀性等方面的要求。

3. 采用先进的焊接技术随着科学技术的进步，越来越多的先进焊接技术应用于高强度钢焊接过程中。

例如，激光焊接、电弧增材制造等技术可以实现焊缝的精细化控制，提高焊缝的性能。

此外，还可以利用复合焊接工艺，如激光-电弧复合焊接、激光-电子束复合焊接等，来调控焊缝组织。

4. 确保焊接质量控制焊接质量控制是调控焊缝组织性能的关键环节。

在焊接过程中，需要对焊接接头进行全程监控，确保焊接质量的稳定性和一致性。

采用无损检测技术，如超声波检测、X射线检测等，可以对焊接接头进行质量评估和缺陷检测，从而及时调整焊接参数，提高焊缝的组织性能。

三、案例分析以某高强度钢材料为例，采用先进的激光焊接技术，通过优化工艺参数和选择合适的焊接材料，成功调控了焊缝组织性能。

最终，焊接接头强度得到有效提高，韧性和耐腐蚀性也得到了改善。

综上所述，高强度钢焊接过程中焊缝组织性能的调控技术是一个重要的研究课题。

激光-电弧复合焊接下高氮钢的焊接接头力学性能

激光-电弧复合焊接下高氮钢的焊接接头力学性能宋晓龙【摘要】采用激光-电弧复合焊接方法，获得材质为Cr18Mn18N的高氮钢板材的焊接接头。

然后，对该焊接接头分别进行拉伸、硬度和弯曲等力学性能试验。

结果表明，焊接接头的硬度和强度均高于母材，且焊接接头的弯曲试验满足ISO5173标准。

%Laser-arc hybrid welding method to obtain material forCr18Mn18N of high nitrogen steel plate welded joints, then stretching the welded joints, hardness and bending and other mechanical properties, respectively. The results showed that the hardness and strength of welded joints were higher than the base metal, and the bending test of welded joints meet ISO 5173 standards.【期刊名称】《现代制造技术与装备》【年(卷),期】2016(000)002【总页数】2页(P97-98)【关键词】激光-电弧复合焊接;高氮钢;焊接接头;力学性能【作者】宋晓龙【作者单位】长春理工大学，长春 130022【正文语种】中文近年来，受我国对不锈钢巨大需求的刺激，加上迅速发展的电镀、化工及电池等行业对原镍和再生镍需求的迅速增长，镍价一路走高。

而高氮无镍不锈钢的优异性能，使其可以广泛应用于电力、造船、铁路、低温工程、化学装备、压力容器以及石油和核工业。

但是，由于生产不锈钢所必需的原材料镍的资源有限，所以研究开发节约镍的不锈钢十分必要。

高氮无镍奥氏体不锈钢相对于传统的Cr-Ni系奥氏体不锈钢，具有节镍特点，也带来了巨大的经济效益。

钢铁材料激光-电弧复合焊接技术研究进展

51,030008(2014)激光与光电子学进展Laser&Optoelectronics Progress©2014《中国激光》杂志社钢铁材料激光-电弧复合焊接技术研究进展王晓南1陈长军2*朱广江3张敏2章顺虎11苏州大学沙钢钢铁学院,江苏苏州2150212苏州大学机电工程学院激光加工中心,江苏苏州2150213安徽工业大学材料科学与工程学院,安徽马鞍山243002摘要激光-电弧复合焊接技术是高能束焊接领域的研究热点之一，也是厚规格(厚度大于等于5mm)钢铁材料激光焊接的优选焊接方法。

系统地介绍了国内外研究学者及企业在激光-电弧复合焊接钢铁材料方面的研究进展，并简要地阐述了新型纳米强化钢（屈服强度600~700MPa级）光纤激光-电弧复合焊接方面的最新研究工作，同时对厚规格钢铁材料激光-电弧复合焊接技术的研究方向进行了分析与展望。

关键词激光技术;光学制造；激光-电弧复合焊接；钢铁；微观组织性能中图分类号TG456.7文献标识码A doi:10.3788/LOP51.030008Research Progress on Laser-Arc Hybrid Welding of Steel Wang Xiaonan1Chen Changjun2Zhu Guangjiang3Zhang Min2Zhang Shunhu1 1Shagang School of Iron and Steel,Soochow University,Suzhou,Jiangsu215021,China 2Laser Processing Research Center,School of Mechanical and Electrical Engineering,Soochow University,Suzhou,Jiangsu215021,China3School of Materials Science and Engineering,Anhui University of Technology,Ma′anshan,Anhui243002,China Abstract Laser-arc hybrid welding technology is one of the research focuses in the high-energy beam welding areas,and also the optimal welding method for heavy-gauge steel(thickness not less than5mm).This paper systematically introduces the research progress of domestic and foreign researchers and companies in the laser-arc hybrid welding of steel,and our latest research work on fiber laser-arc hybrid welding ofnew nano-scale strengthened steel(yield strength of600~700MPa)steel is briefly described.Finally,the heavy-gauge steel laser-arc hybrid welding technology research directions are analyzed and discussed.Key words laser technique;optical fabrication;laser-arc hybrid welding;steel;microstructure propertiesOCIS codes140.3390;160.3900;350.38501引言激光具有高亮度、高方向性、高单色性、高相干性及特殊的空间分布特性等优点，可获得高达1011W/cm2的聚焦功率密度，其巨大的能量集中在非常小的范围内，能迅速将材料局部升温至极高的温度，并能以较高的冷却速度进行冷却，因此激光加工技术已成为一种无与伦比的材料加工方法[1]。

bs960e高强钢激光-电弧复合高速焊接接头组织及性能研究

高强钢激光电弧复合高速焊接接头组织及性能研究李斌1,朱勇辉1,邓林2,马彦龙2（1.中国核动力研究设计院，四川成都610213；2.西南交通大学材料科学与工程学院，四川成都610031）摘要：采用激光-电弧复合技术焊接BS960E高强钢板材，以探索高强度合金钢的焊接接头组织及性能。

采用扫描电子显微镜表征焊缝组织及断口形貌，结果显示：采用直径1.2mm的90G型焊丝焊接，对应的接头组织主要为板条贝氏体，少量马氏体和MA组元，热影响区组织以板条马氏体为主。

焊缝接头抗拉强度为1117.13MPa，延伸率为11.82%；焊缝冲击吸收功为23J，冲击断口主要呈现韧窝状形貌，热影响区冲击吸收功为14J，冲击断口主要以准解理断裂为主。

关键词：BS960E；激光-电弧复合焊中图分类号：TG456.7文献标志码：A文章编号：1001-2303（2020）05-0072-05 DOI：10.7512/j.issn.1001-2303.2020.05.15本文参考文献引用格式：李斌，朱勇辉，邓林，等.BS960E高强钢激光-电弧复合高速焊接接头组织及性能研究[J].电焊机，2020，50（5）：72-76.收稿日期:2020-04-11;修回日期:2020-04-28作者简介:李斌（1981—），男，硕士，高级工程师，主要从事特种焊接工艺的科研管理工作。

E-mail：383164381@。

0前言高强钢广泛应用于工程机械、轨道交通、船舶、车辆等领域，由于各行业都朝着高参数化和轻型化方向发展，因此更高强度级别的高强钢需求量大大增加。

目前各行业用钢主要集中在700MPa级以下，已不适应当前行业发展需求，1000MPa级及其以上强度钢的出现极大地满足了各领域发展需求。

然而随着钢材强度等级的增加，其焊接性变差，传统焊接方法的焊接接头易出现冷裂纹、热影响区脆化、软化等问题[1]。

激光复合焊接技术具有焊接效率高、热出入低、焊接变形小、装配间隙敏感性小等特点，可有效抑制焊接接头冷裂敏感性等问题[2]。

激光-电弧复合焊接技术的研究进展及应用现状

激光-电弧复合焊接技术的研究进展及应用现
状
激光-电弧复合焊接技术是一种新兴的焊接成形技术，它的出现
使焊接的效率大幅度提高，并且能够生产卓越的焊接质量，广泛应用
在苛刻的工业环境中。

激光-电弧复合焊接技术，用先进的激光焊接技术，将大功率的
激光束同电弧火焰和保护气体协同作用，以焊接高性能金属材料。

激
光-电弧复合焊技术具有低温焊接、节能效率高、焊接速度快、焊接质
量稳定等优点。

激光-电弧复合焊技术在基础研究领域，有其重要的研究进展，
如激光-电弧复合焊技术在空间条件下的应用研究，在电弧焊与激光焊
的组合应用等。

激光-电弧复合焊技术在实际应用中，应用于各种航空
航天、汽车制造、过程控制设备、智能装备、各种工程结构件的制造
等领域，已经在能源工程、石油、化工等行业取得了满意的效果。

激光-电弧复合焊技术的发展前景也非常乐观，将朝着智能化、
定制化、小批量化、大规模统一生产等目标迈进。

例如在智能化方面，运用柔性操控、智能调节和智能优化等使激光-电弧复合焊技术的智能
化的程度更上一层楼，再结合深度学习等技术，有望实现成型质量如
痕迹般可控和重复；同时，将在新材料的开发和运用上，加入特殊元
素以改善焊接性能，提升激光-电弧复合焊技术的应用效率。

总之，激光-电弧复合焊技术发展迅速，它的出现为众多苛刻环
境中的焊接尽心提供了便利。

随着技术、材料以及运用形式的不断完
善和发展，激光-电弧复合焊技术将在变革和创新中保持其领先的地位，为人类的技术进步做出更多的贡献。

海工高强钢激光电弧复合焊接工艺、性能及机理研究

海工高强钢激光电弧复合焊接工艺、性能及机理研究高强钢作为海洋工程装备的关键结构材料,广泛应用于钻井平台、海底管道、风电安装船等。

通常高强钢之间的连接采用电弧焊接,虽然传统的电弧焊接具有生产成本低、焊接工艺成熟等特点,但其也存在焊前准备时间长、焊接热输入量大、焊接变形大等缺点,这些缺点使电弧焊接难以满足当今对高强钢提出的焊接要求。

激光-电弧复合焊接技术是一种高效、新型的焊接方法,它能够充分发挥两种焊接热源的优点,可以有效解决电弧焊接带来的问题,在中、厚板的焊接上具有更明显的优势,因此复合焊接技术在海工高强钢的焊接领域具有十分乐观的应用前景。

本文采用激光-电弧复合焊接技术对15 mm厚海工高强钢(NV E690)板对接接头进行焊接,通过改变焊接层数、激光功率、电弧功率、焊接速度等参数研究其对焊缝成型和焊缝质量的影响,确定了合适的双道焊复合焊接工艺参数。

如:第一道:激光功率4 k W,电弧电流250 A,电弧电压28.5 V,焊接速度0.6 m/min;第二道:激光功率1.5k W,电弧电流300 A,电弧电压31 V,焊接速度0.6 m/min。

采用双道复合焊能够获得较为理想的焊接接头,没有咬边、表面裂纹、未焊透等宏观焊接缺陷。

分析了焊接接头不同区域的显微组织特点及组织演变规律。

对焊接接头进行了力学性能试验,硬度测试的结果表明,焊缝区的平均硬度为368.46 HV,低于热影响区的平均硬度(456.69 HV),但高于母材的硬度(280HV)。

标准拉伸试验断裂发生在母材,表明焊接接头强度高于母材,标准试样的拉伸强度为825.60 MPa,非标拉伸试样的焊接接头拉伸强度超过1100MPa。

在低温冲击韧性试验中,试样焊缝的冲击功平均值为34.67 J,超过工业应用标准值27 J,断口的断裂方式为准解理断裂。

焊接接头的弯曲试验表明焊缝的弯曲强度(1769.41 MPa)高于于母材的弯曲强度(1668.94 MPa),焊接试样在母材与热影响区交界处发生断裂,而母材试样表面未发现裂纹。

激光－电弧复合焊接技术国内研究现状及典型应用

激光－电弧复合焊接技术国内研究现状及典型应用激光－电弧复合焊接技术(Laser-arc Hybrid Welding)是 20 世纪70 年代末由 Steen［1－3］最先提出并逐渐发展成熟起来的一种优质、高效的新型焊接技术。

传统电弧焊具有设备投资成本低、熔池金属搭桥能力强、应用范围广、操作简单等优点，但是弧焊的缺点也比较明显，如焊接速度慢、效率低、焊后变形大、部分焊接工件的后续处理工作量大等。

激光焊具有焊接速度高、焊后变形和残余应力小、深熔焊焊缝的深宽比大、焊接热影响区窄、加工过程易实现自动化、可实现对精密工件及复杂工件的精密焊接等优点。

但是，激光焊也存在着一些诸如对工件坡口装配要求高、高反射率材料(如铝、铜等)的能量损失大、不填充材料焊接某些高性能金属材料时易产生冷裂纹或热裂纹等缺点。

传统电弧焊和激光焊的这些缺点都制约着这两种焊接方法的应用。

激光－电弧复合焊是将激光焊和电弧焊两种热源的能量通过一定方式共同作用于工件产生同一个焊接熔池，并通过二者的相互作用来实现材料的优质高效焊接的一种新型焊接方法。

激光－电弧复合焊分别继承了单独激光焊和弧焊的优点，而又相互弥补对方的缺点，是一种极具应用前景的先进焊接工艺方法。

激光－电弧复合焊接不是激光热源与电弧热源的简单叠加，在焊接过程中两热源会产生一系列的相互作用，获得高速稳定的焊接过程，并获得“1+1＞2”的协同效应及焊接效果。

根据不同的分类标准可以将激光－电弧复合焊接进行不同的分类。

根据激光－电弧复合焊所使用的激光器的类别不同，通常可将其分为气体激光－电弧复合和固体激光－电弧复合;根据与激光复合的电弧类别，可将其分为激光－非熔化极电弧复合(包括钨极氩弧和等离子弧)和激光－熔化极电弧复合;根据激光与电弧的空间位置分布，可将其分为同轴复合和旁轴复合;根据激光功率的级别，又可将其分为百瓦级激光与电弧复合、千瓦级激光与电弧复合、万瓦级激光与电弧复合。

千瓦及万瓦级固体激光－熔化极电弧复合焊接技术是目前该技术领域的发展趋势并已在国内外的汽车制造、造船［4－6］、压力容器、石化管道、工程机械、航空航天、能源电力、轨道交通等领域获得了一定程度的应用。

哈尔滨工业大学科技成果——激光-TIG电弧复合热源焊接技术

哈尔滨工业大学科技成果——激光-TIG电弧复合热源
焊接技术
主要研究内容
激光-TIG电弧复合热源焊接是将激光束与TIG电弧复合在一起同时作用于熔池，利用激光产生的锁孔效应吸引、压缩和稳定焊接电弧，使得电流密度显著提高，从而建立一种全新的高效热源，是一种高效率、高质量、高适应性的焊接方法，具有熔深大、焊速快、成本低等显著优势，非常适合于薄板高速焊及大厚板的焊接，更适用于铝合金、一些特殊材料或者异种材料的连接。

哈工大率先在国内开展激光与电弧复合焊接的研究，研究水平与国外保持同步，激光-TIG复合脉冲协调控制焊接新方法获得了国家发明专利。

激光-TIG复合电弧
激光-TIG复合热源焊接接头
主要技术指标
与同能量输入的激光焊接相比，复合热源焊接技术可将焊接熔深提高50%以上，焊接速度提高一倍以上。

在焊接2-8mm厚不锈钢薄板时，间隙达到0.4-0.8mm，对中偏差0.25mm及错边0.5mm时仍可获得满意焊缝。

激光-TIG复合热源焊接可以获得上下几乎等宽的优良焊缝形状，成功地应用在长征系列运载火箭动力系统的Ω连接件中。

火箭发动机连接件。