铝合金的激光焊接
《铝合金的激光焊接及性能评价》是2014年由国防工业出版社出版的图书，作者是吴圣川 、王春明、 庞
胜永。
铝合金的激光焊接基本信息
| 书 名 | 铝合金的激光焊接及性能评价 | 作 者 | 吴圣川 王春明 庞胜永 |
|---|---|---|---|
| 出版社 | 国防工业出版社 | 出版时间 | 2014年1月 |
| 页 数 | 354 页 | 定 价 | 58.00 |
| 开 本 | 16 开 | 装 帧 | 平装 |
| ISBN | 978-7-118-09294-3 | 版 次 | 1版1次 |
第1章 绪论1
第2章 铝合金的激光焊接方法4
2.1 铝合金材料4
2.2 铝合金的焊接特点4
2.3 铝合金常规焊接方法5
2.3.1 GTAW 方法（TIG） 5
2.3.2 GMAW 方法（MIG） 6
2.3.3 PAW 方法6
2.3.4 EBW 方法7
2.3.5 FSW 方法7
2.4 铝合金激光焊简介8
2.4.1 铝合金激光焊的难点8
2.4.2 激光焊接设备9
2.5 激光自熔焊13
2.6 激光填丝焊15
2.6.1 激光填丝焊的原理15
2.6.2 填丝焊工艺及组织性能16
2.7 激光－电弧篫合焊接18
2.7.1 激光－电弧篫合焊接原理18
2.7.2 激光－电弧篫合焊的发展及应用19
2.7.3 激光－电弧篫合形式21
2.8 铝合金激光焊接特性23
2.9 铝合金激光焊常见缺陷24
2.9.1 "para" label-module="para">
2.9.2 热裂纹25
铝合金的激光焊接及性能评
2.9.3 咬边硓焊穿25
2.9.4 夹渣26
2.10 铝合金激光焊接发展趋势26
第3 章 典型铝合金材料的激光焊接27
3.1 焊前清理28
3.2 铸造铝合金的激光－电弧篫合焊29
3.2.1 铸造铝合金29
3.2.2 试件规格30
3.2.3 实验设备及方法30
3.2.4 焊缝形貌及组织分析31
3.2.5 接头力学性能34
3.3 铝合金5 × × ×的激光－电弧篫合焊接35
3.3.1 5 × × ×系铝合金35
3.3.2 焊接试样备36
3.3.3 焊接参数及成型性36
3.3.4 热裂倾向38
3.3.5 接头微观组织39
3.3.6 接头力学性能39
3.4 铝合金6 × × ×的激光－电弧篫合焊接43
3.4.1 6 × × ×系铝合金43
3.4.2 试样备及焊接参数43
3.4.3 焊缝成型44
3.4.4 接头微观组织45
3.4.5 接头力学性能45
3.5 铝合金7 × × ×的激光－电弧篫合焊接48
3.5.1 7 × × ×系铝合金48
3.5.2 焊接试样备及工艺参数48
3.5.3 焊缝成型49
3.5.4 热裂倾向49
3.5.5 显微组织观察50
3.5.6 接头力学性能50
3.6 铝合金接头强化技术53
3.6.1 焊后接头强化方法概述53
3.6.2 激光冲击强化技术54
3.6.3 超声冲击强化技术55
3.6.4 焊趾修形强化技术56
3.6.5 焊后热处理技术57
第4 章 焊接热力过程的有限元模拟58
4.1 焊接过程有限元仿真进展58
4.1.1 焊接模拟理论基础59
4.1.2 焊接热力场模拟进展60
4.1.3 焊接过程模拟的关键技术63
4.2 铝合金7075T6 焊接过程模拟66
4.2.1 材料及焊件尺寸66
4.2.2 单元、"para" label-module="para">
4.2.3 热源模型69
4.3 铝合金焊接模拟流程72
4.3.1 焊接变形的模拟73
4.4 结果硓讨论79
4.4.1 温度场结果79
4.4.2 应力分析82
4.4.3 变形分析84
4.5 结论硓建议87
4.5.1 铝合金焊接过程模拟结论87
4.5.2 铝合金焊接过程模拟建议88
第5 章 铝合金激光篫合焊接头的软化89
5.1 接头软化的研究进展89
5.2 篫合焊接头的力学性能91
5.2.1 材料硓方法91
5.2.2 静载拉伸性能92
5.2.3 微区硬度93
5.3 软化行为研究94
5.3.1 微观组织95
·Ⅶ·
铝合金的激光焊接及性能评
5.3.2 强化相变异96
5.3.3 强化元素分布99
5.4 "para" label-module="para">
5.4.1 类及来源103
5.4.2 "para" label-module="para">
5.4.3 接头的弹性模量106
5.4.4 接头强度模型106
5.4.5 验证硓讨论108
5.5 软化"para" label-module="para">
第6 章 焊接接头的EBSD 分析111
6.1 多晶"para" label-module="para">
6.1.1 多晶"para" label-module="para">
6.1.2 织竑的表达112
6.2 EBSD 技术的应用115
6.2.1 EBSD 系统的组成115
6.2.2 EBSD 技术的一般应用118
6.2.3 铝合金织竑特征119
6.3 铝焊接头的织竑120
6.3.1 样品制备120
6.3.2 焊缝能谱分析121
6.3.3 接头的EBSD 分析123
第7 章 铝合金接头的疲劳性能及断裂"para" label-module="para">
7.1 接头疲劳性能134
7.1.1 SN 疲劳寿命曲线135
7.1.2 疲劳裂纹扩展速率139
7.2 疲劳断裂"para" label-module="para">
7.2.1 裂纹萌生及扩展"para" label-module="para">
7.2.2 基于原位SEM 的疲劳裂纹扩大146
7.2.3 基于同步辐射成像的疲劳裂纹萌生"para" label-module="para">
7.2.4 基于EBSD 的疲劳裂纹萌生"para" label-module="para">
7.2.5 断口形貌特征及分析156
7.3 "para" label-module="para">
7.3.1 "para" label-module="para">
7.3.2 杂交有限元的"para" label-module="para">
7.3.3 熔焊"para" label-module="para">
第8 章 焊接结竑疲劳强度分析方法175
8.1 焊接结竑疲劳特点及研究进展175
8.1.1 焊接结竑的工艺特点175
8.1.2 焊接结竑的疲劳特点176
8.1.3 焊接接头典型的疲劳破"para" label-module="para">
8.1.4 焊接结竑疲劳分析现状硓进展178
8.2 焊接结竑疲劳分析方法179
8.2.1 名义应力法及接头强度等级179
8.2.2 热点应力法定义及其SN 曲线183
8.2.3 等效缺口应力法186
8.3 "para" label-module="para">
8.3.1 方法概述186
8.3.2 "para" label-module="para">
8.3.3 等效应力计算190
8.3.4 主SN 评定流程192
8.3.5 主SN 曲线法实例及验证194
第9 章 焊接结竑疲劳断裂仿真分析199
9.1 断裂力学概述199
9.1.1 断裂力学的形成硓发展199
9.1.2 断裂力学的分类200
9.1.3 裂纹扩展模式201
9.2 裂纹扩展仿真研究进展202
9.2.1 断裂分析研究进展202
9.2.2 裂纹扩展仿真软件203
9.3 焊接部件裂纹扩展分析206
9.3.1 裂纹扩展分析技术硓方法207
9.3.2 典型结竑的裂纹扩展分析212
·Ⅸ·
铝合金的激光焊接及性能评
第10 章 车"para" label-module="para">
10.1 常用抗疲劳设计标 222
10.1.1 AAR 标评定理论223
10.1.2 BS 标评定理论225
10.1.3 IIW 标评定理论227
10.1.4 ASME 标评定理论228
10.1.5 4 标比较231
10.2 车"para" label-module="para">
10.2.1 车"_blank" href="/item/有限元分析/1874142" data-lemmaid="1874142">有限元分析概论232
10.2.2 载荷工况及载荷谱的定234
10.2.3 SN 曲线的选择235
10.2.4 抗疲劳设计的主要流程235
10.3 车"para" label-module="para">
10.3.1 货车"para" label-module="para">
10.3.2 载荷谱的定236
10.3.3 重点评估部位237
10.3.4 各工况结竑应力分析结果237
10.3.5 结果分析239
10.4 技术展望239
参考文献241"
铝合金的激光焊接造价信息
利用光学显微镜、透射电镜、扫描电镜、电子背散射衍射技术以及第三代高能同步辐射光源等对铝合金激光复合焊接头不等强性和断裂机理进行了深入研究，获得了不同焊接参数下铝合金的疲劳性能和裂纹扩展特性，揭示了激光-电弧复合焊铝合金接头断裂的微观机制，给出了熔焊气孔与疲劳裂纹交互作用的三维形貌，并采用实验和理论方法对气孔与裂纹的交互行为进行了探索性研究。此外，还介绍了自主开发的三维工程结构疲劳裂纹扩展分析与仿真软件及其在高速列车焊接结构中的应用，同时基于有限元软件对电弧焊接铝合金的热力耦合过程进行了模拟，最后介绍了车体的抗疲劳设计原理及其应用情况，其中包括焊缝疲劳寿命预测的网格不敏感等效结构应力的主 S-N曲线法。本书可供从事冶金、材料研发、材料加工、结构设计、产品可靠性评价等专业的研究人员和工程技术人员参考；还可作为高等院校相关专业教师、高年级本科生或者研究生的教学参考书。
书名:铝合金的激光焊接
书号:978-7-118-09294-3
作者:吴圣川 王春明 庞胜永
出版时间:2014年1月
译者:
版次:1版1次
开本:16
装帧:平装
出版基金:
页数:354
字数:320
中图分类:TG457.14
丛书名:
定价:58.00
利用光学显微镜、透射电镜、扫描电镜、电子背散射衍射技术以及第三代高能同步辐射光源等对铝合金激光复合焊接头不等强性和断裂机理进行了深入研究，获得了不同焊接参数下铝合金的疲劳性能和裂纹扩展特性，揭示了激光-电弧复合焊铝合金接头断裂的微观机制，给出了熔焊气孔与疲劳裂纹交互作用的三维形貌，并采用实验和理论方法对气孔与裂纹的交互行为进行了探索性研究。此外，还介绍了自主开发的三维工程结构疲劳裂纹扩展分析与仿真软件及其在高速列车焊接结构中的应用，同时基于有限元软件对电弧焊接铝合金的热力耦合过程进行了模拟，最后介绍了车体的抗疲劳设计原理及其应用情况，其中包括焊缝疲劳寿命预测的网格不敏感等效结构应力的主 S-N曲线法。本书可供从事冶金、材料研发、材料加工、结构设计、产品可靠性评价等专业的研究人员和工程技术人员参考;还可作为高等院校相关专业教师、高年级本科生或者研究生的教学参考书。
铝合金的激光焊接常见问题
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武汉华工激光工程有限责任公司是中国最大的激光设备制造商之一，是华工科技产业股份有限公司旗下的核心子公司。华工激光始终致力于为工业制造领域提供广泛而全面的激光制 造加工解决方案，制造和研发各类激光加工成...
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一：金属材料的激光焊接铝合金的激光焊接 铝及其铝合至激光焊接的主要困难是它对10. 8pon波长的Co2激光束的反射率高。铝是热和电的良导体，高密度的自由电子使它成为光的良好反射体，起始表面反射率...
铝合金的激光焊接文献
铝合金激光焊接难点及解决对策
铝合金激光焊接难点及解决对策 一、概述 铝合金具有高比强度、 高比模具和高疲劳强度以及良好的断裂韧性和较低的裂纹扩展率， 同 时还具有优良的成形工艺性和良好的抗腐蚀性。因此，广泛应用于各种焊接结构和产品中。 传统的铝合金焊接一般采用 TIG 焊或 MIG 焊工艺，但所面临的主要问题是焊接过程中较大 的热输入使铝合金变形大，焊接速度慢， 生产效率低。由于焊接变形大，随后的矫正工作往 往浪费大量的时间， 增加了制造成本， 影响了生产效率和生产质量， 而激光焊接具有功率密 度高、焊接热输入低、 焊接热影响区小和焊接变形小等特点， 使其在铝合金焊接领域受到格 外的重视。 铝合金激光焊接的主要难点在于： 1、 铝合金对激光束的高初始反射率及其本身的高导热性，使铝合金在未熔化前对激光的 吸收率低， “小孔”的诱导比较困难。 2、 铝的电离能低，焊接过程中光致等离子体易于过程和扩散，使得焊接稳定性差。
铝合金激光焊接技术优化研究
铝合金激光焊接技术优化研究
铝合金激光焊接缺陷控制技术
在大功率激光的作用下，铝合金激光深熔焊缝的主要缺陷是气孔、表面塌陷和咬边，其中表面塌陷、咬边缺陷可以通过激光填丝焊接或激光电弧复合焊接改善；而焊缝气孔缺陷控制则比较困难。现有的研究结果表明：铝合金激光深熔焊接存在两类特征气孔，一类为冶金气孔，同电弧熔化焊一样，由于焊接过程材料污染或空气侵入所导致的氢气孔；另一类为工艺气孔，是由于激光深熔焊接过程所固有的小孔不稳定波动所致。在激光深熔焊过程中，小孔因液体金属粘滞作用往往滞后于光束移动，其直径和深度受等离子体/金属蒸汽的影响产生波动，随着光束的移动和熔池金属的流动，未熔透深熔焊接因熔池金属流动闭合在小孔尖端出现气泡，全熔透深熔焊接则在小孔中部细腰处出现气泡。气泡随液体金属流动而迁移、翻滚，或逸出熔池表面，或被推回到小孔，当气泡被熔池凝固、被金属前沿俘获，即成为焊缝气孔。显然冶金气孔主要靠焊前表面处理控制和焊接过程合理的气保护所控制，而工艺气孔关键就是保证激光深熔焊接过程小孔的稳定性。根据国内激光焊接技术的研究，铝合金激光深熔焊接气孔控制应综合考虑焊接前、焊接过程、焊接后处理各个环节，归结起来有以下新工艺和新技术。
（1）焊前处理方法。焊前表面处理是控制铝合金激光焊缝冶金气孔的有效方法，通常表面处理方法有物理机械清理、化学清理，近年来还出现了激光冲击清理，这将进一步提高激光焊接自动化程度。
（2）焊接工艺参数稳定性优化控制。铝合金激光焊接过程工艺参数通常主要有激光功率、离焦量、焊接速度，以及气保护的成分和流量等。这些参数既影响焊接区域的保护效果，又影响激光深熔焊接过程的稳定性，从而影响焊缝气孔。通过铝合金薄板激光深熔焊接发现，小孔穿透稳定性影响熔池稳定性，进而将影响焊缝成形造成焊缝气孔缺陷，而且激光深熔焊接稳定性与激光功率密度与线量匹配有关，因此确定合理的稳定焊缝成形的工艺参数是有效控制铝合金激光焊缝气孔的有效措施。全熔透稳定焊缝成形特征研究结果显示：采用焊缝背面宽度与焊缝表面宽度之比（焊缝背宽比），评价铝合金薄板焊缝成形及其稳定性。当薄板激光焊激光功率密度与线能量合理匹配时，可保证一定焊缝背宽比，并可有效地控制焊缝气孔。
（3）双光点激光焊接。双光点激光焊接是指两束聚焦激光束同时作用于同一熔池的焊接过程中。在激光深熔焊接的过程中，瞬间闭合将小孔中的气体封闭在熔池中是焊缝气孔形成的主要原因之一。当采用双光点激光焊接时，由于两束光源的作用，造成小孔开口较大有利于内部金属蒸气逸出，也有利于小孔的稳定，从而能减少焊缝气孔。对A356、AA5083、2024 和5A90铝合金激光焊接的研究均显示：双光点激光焊可显著减少焊缝气孔。
（4）激光电弧复合焊接。激光电弧复合焊接是将激光与电弧作用于同一熔池的焊接方法。一般以激光为主要热源，利用激光与电弧的相互作用，提高激光焊接熔深和焊接速度，降低焊接装配精度。利用填充焊丝调控焊接接头的组织性能，利用电弧的辅助作用改善激光焊接小孔的稳定性，从而有利于减少焊缝气孔。在激光电弧复合焊接过程中，电弧影响激光过程诱发的金属蒸汽/等离子体云，有利于材料对激光能量的吸收和小孔的稳定性。对铝合金激光电弧复合焊接焊缝研究结果也证实了其效果。
（5） 光纤激光焊接。激光深熔焊接过程的小孔效应源于激光作用下金属产生强烈汽化。金属汽化蒸汽力与激光功率密度和束流品质密切相关，不仅影响激光焊接的熔深，也影响小孔稳定性。Seiji. 等对SUS304不锈钢大功率光纤激光研究显示：高速焊接时熔池拉长，抑制了飞溅，小孔波动稳定，小孔尖端无气泡产生，当光纤激光用于钛合金、铝合金高速焊接时，同样可获得无气孔的焊缝。Allen 等对钛合金光纤激光焊接保护气体控制技术研究显示：通过控制焊接保护气体的位置，可防止气体的卷入，减少小孔闭合时间，稳定焊接小孔，并改变熔池的凝固行为，从而减少焊缝气孔。
（6） 脉冲激光焊接。与连续激光焊接相比，激光输出采用脉动方式输出，可促使熔池产生周期性稳定流动，有利于熔池气泡逸出而减少焊缝气孔。T Y Kuo和S L Jeng研究了YAG 激光焊接激光功率输出方式，对SUS 304L不锈钢和inconel 690高温合金焊缝气孔及性能的影响结果表明：对于方波脉冲激光焊接来说，当基值功率为1700w时，随着脉冲幅值ΔP的增加，焊缝气孔减少，其中不锈钢的气孔率由2.1% 降至0.5%，高温合金的气孔率由7.1% 降至 0.5%。
（7）焊后复合处理技术。在实际工程应用中，即使焊前进行了严格的表面处理，焊接过程稳定性较好，铝合金激光焊接也会不可避免地产生焊缝气孔，因此利用焊后处理消除气孔的方法是很重要的。该方法目前主要是修饰焊。热等静压技术是铝合金铸件消除内部气孔和缩松的方法之一，将其与铝合金激光焊后应力热处理结合，形成铝合金激光焊接构件热等静压与热处理组成复合工艺，既消除焊缝气孔，又改善接头性能。
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《铝合金的激光焊接及性能评价》可供从事冶金、材料研发、材料加工、结构设计、产品可靠性评价等专业的研究人员和工程技术人员参考；还可作为高等院校相关专业教师、高年级本科生或者研究生的教学参考书。
第1章绪论
第2章铝合金的激光焊接方法
2.1铝合金材料
2.2铝合金的焊接特点
2.3铝合金常规焊接方法
2.3.1GTAW方法（TIG）
2.3.2GMAW方法（MIG）
2.3.3PAW方法
2.3.4EBW方法
2.3.5FSW方法
2.4铝合金激光焊简介
2.4.1铝合金激光焊的难点
2.4.2激光焊接设备
2.5激光自熔焊
2.6激光填丝焊
2.6.1激光填丝焊的原理
2.6.2填丝焊工艺及组织性能
2.7激光—电弧复合焊接
2.7.1激光—电弧复合焊接原理
2.7.2激光—电弧复合焊的发展及应用
2.7.3激光—电弧复合形式
2.8铝合金激光焊接特性
2.9铝合金激光焊常见缺陷
2.9.1气孔
2.9.2热裂纹
2.9.3咬边与焊穿
2.9.4夹渣
2.10铝合金激光焊接发展趋势
第3章典型铝合金材料的激光焊接
3.1焊前清理
3.2铸造铝合金的激光—电弧复合焊
3.2.1铸造铝合金
3.2.2试件规格
3.2.3实验设备及方法
3.2.4焊缝形貌及组织分析
3.2.5接头力学性能
3.3铝合金5×××的激光—电弧复合焊接
3.3.15×××系铝合金
3.3.2焊接试样准备
3.3.3焊接参数及成型性
3.3.4热裂倾向
3.3.5接头微观组织
3.3.6接头力学性能
3.4铝合金6×××的激光—电弧复合焊接
3.4.16×××系铝合金
3.4.2试样准备及焊接参数
3.4.3焊缝成型
3.4.4接头微观组织
3.4.5接头力学性能
3.5铝合金7×××的激光—电弧复合焊接
3.5.17×××系铝合金
3.5.2焊接试样准备及工艺参数
3.5.3焊缝成型
3.5.4热裂倾向
3.5.5显微组织观察
3.5.6接头力学性能
3.6铝合金接头强化技术
3.6.1焊后接头强化方法概述
3.6.2激光冲击强化技术
3.6.3超声冲击强化技术
3.6.4焊趾修形强化技术
3.6.5焊后热处理技术
第4章焊接热力过程的有限元模拟
4.1焊接过程有限元仿真进展
4.1.1焊接模拟理论基础
4.1.2焊接热力场模拟进展
4.1.3焊接过程模拟的关键技术
4.2铝合金7075—T6焊接过程模拟
4.2.1材料及焊件尺寸
4.2.2单元、网格与边界条件
4.2.3热源模型
4.3铝合金焊接模拟流程
4.3.1焊接变形的模拟
4.4结果与讨论
4.4.1温度场结果
4.4.2应力分析
4.4.3变形分析
4.5结论与建议
4.5.1铝合金焊接过程模拟结论
4.5.2铝合金焊接过程模拟建议
第5章铝合金激光复合焊接头的软化
5.1接头软化的研究进展
5.2复合焊接头的力学性能
5.2.1材料与方法
5.2.2静载拉伸性能
5.2.3微区硬度
5.3软化行为研究
5.3.1微观组织
5.3.2强化相变异
5.3.3强化元素分布
5.4气孔影响
5.4.1种类及来源
5.4.2气孔率表征
5.4.3接头的弹性模量
5.4.4接头强度模型
5.4.5验证与讨论
5.5软化机理
第6章焊接接头的EBSD分析
6.1多晶体织构及其表征
6.1.1多晶体的织构
6.1.2织构的表达
6.2EBSD技术的应用
6.2.1EBSD系统的组成
6.2.2EBSD技术的一般应用
6.2.3铝合金织构特征
6.3铝焊接头的织构
6.3.1样品制备
6.3.2焊缝能谱分析
6.3.3接头的EBSD分析
第7章铝合金接头的疲劳性能及断裂机理
7.1接头疲劳性能
7.1.1S—N疲劳寿命曲线
7.1.2疲劳裂纹扩展速率
7.2疲劳断裂机理
7.2.1裂纹萌生及扩展机理
7.2.2基于原位SEM的疲劳裂纹扩大
7.2.3基于同步辐射成像的疲劳裂纹萌生机理
7.2.4基于EBSD的疲劳裂纹萌生机理
7.2.5断口形貌特征及分析
7.3气孔疲劳损伤
7.3.1气孔与裂纹交互作用研究进展
7.3.2杂交有限元的气孔行为研究
7.3.3熔焊气孔与裂纹耦合作用
第8章焊接结构疲劳强度分析方法
8.1焊接结构疲劳特点及研究进展
8.1.1焊接结构的工艺特点
8.1.2焊接结构的疲劳特点
8.1.3焊接接头典型的疲劳破坏形式
8.1.4焊接结构疲劳分析现状与进展
8.2焊接结构疲劳分析方法
8.2.1名义应力法及接头强度等级
8.2.2热点应力法定义及其S—N曲线
8.2.3等效缺口应力法
8.3网格不敏感主S—N曲线法
8.3.1方法概述
8.3.2网格不敏感应力计算原理
8.3.3等效应力计算
8.3.4主S—N评定流程
8.3.5主S—N曲线法实例及验证
第9章焊接结构疲劳断裂仿真分析
9.1断裂力学概述
9.1.1断裂力学的形成与发展
9.1.2断裂力学的分类
9.1.3裂纹扩展模式
9.2裂纹扩展仿真研究进展
9.2.1断裂分析研究进展
9.2.2裂纹扩展仿真软件
9.3焊接部件裂纹扩展分析
9.3.1裂纹扩展分析技术与方法
9.3.2典型结构的裂纹扩展分析
第10章车体结构的抗疲劳设计
10.1常用抗疲劳设计标准
10.1.1AAR标准评定理论
10.1.2BS标准评定理论
10.1.3IIW标准评定理论
10.1.4ASME标准评定理论
10.1.54种标准比较
10.2车体疲劳分析方法
10.2.1车体有限元分析概论
10.2.2载荷工况及载荷谱的确定
10.2.3S—N曲线的选择
10.2.4抗疲劳设计的主要流程
10.3车体结构抗疲劳设计实例
10.3.1货车体有限元强度校核
10.3.2载荷谱的确定
10.3.3重点评估部位
10.3.4各工况结构应力分析结果
10.3.5结果分析
10.4技术展望
参考文献
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