2021年 第42卷 第2期
2021, 42(2): 1-7.
doi: 10.12073/j.hjxb.20201019003
摘要:
基于CMT Advanced+P焊接方法，以ER5356铝合金焊丝对7075铝合金和TC4钛合金组成的搭接接头进行熔钎焊试验，并对接头进行微观组织及力学性能分析. 结果表明，焊接接头主要由焊缝区、铝合金侧热影响区和钎焊界面区组成；焊缝区主要是等轴晶；铝合金侧热影响区的晶粒表现出轧制特性，并在晶界附近析出大量金属间化合物；钎焊界面区存在由钛侧向焊缝区进行生长的锯齿状金属间化合物层，该化合物层厚度1 ~ 2.5 μm，主要由Al-Ti金属间化合物组成；接头拉伸后断裂位置位于铝合金侧热影响区附近，断裂类型属于混合断裂，最高抗剪强度达到293.1 MPa.
基于CMT Advanced+P焊接方法，以ER5356铝合金焊丝对7075铝合金和TC4钛合金组成的搭接接头进行熔钎焊试验，并对接头进行微观组织及力学性能分析. 结果表明，焊接接头主要由焊缝区、铝合金侧热影响区和钎焊界面区组成；焊缝区主要是等轴晶；铝合金侧热影响区的晶粒表现出轧制特性，并在晶界附近析出大量金属间化合物；钎焊界面区存在由钛侧向焊缝区进行生长的锯齿状金属间化合物层，该化合物层厚度1 ~ 2.5 μm，主要由Al-Ti金属间化合物组成；接头拉伸后断裂位置位于铝合金侧热影响区附近，断裂类型属于混合断裂，最高抗剪强度达到293.1 MPa.
2021, 42(2): 8-15.
doi: 10.12073/j.hjxb.20200519002
摘要:
为了滤除焊接过程中大量散射及飞溅焊渣等噪声，提出了一种基于自适应顶帽变换(adaptive Top-Hat transform)的线结构光焊接图像去噪方法. 将噪声图像进行一定范围结构元尺寸的Top-Hat变换处理，提出了一种评价指标互相关系数(cross-correlation coefficient of image histogram, CCIH)选取得到最优结构元尺寸L. 其次，进行一定迭代次数范围的顶帽变换(Top-Hat)变换处理，并提出一种基于最大类间方差(Otsu)改进结构相似度(SSIM)算法的评价指标相亮比(ratio of structural similarity index to average brightness，RSB)选取得到最优迭代次数I. 结果表明，与自适应中值法(median filter，MF)、全变分法(total variation，TV)和非下采样轮廓波变换与全变差法相结合的方法(non-subsampled contourlet transform with total variation，NSCT-TV)相比，该方法在主观视觉效果，信息熵(entropy，EN)、峰值信噪比(peak signal-to-noise ratio，PSNR)和均方根误差(mean-square error，MSE)上均有较大的改善. 噪声得到有效去除的同时图像中的线结构光区域得到较好的保留.
为了滤除焊接过程中大量散射及飞溅焊渣等噪声，提出了一种基于自适应顶帽变换(adaptive Top-Hat transform)的线结构光焊接图像去噪方法. 将噪声图像进行一定范围结构元尺寸的Top-Hat变换处理，提出了一种评价指标互相关系数(cross-correlation coefficient of image histogram, CCIH)选取得到最优结构元尺寸L. 其次，进行一定迭代次数范围的顶帽变换(Top-Hat)变换处理，并提出一种基于最大类间方差(Otsu)改进结构相似度(SSIM)算法的评价指标相亮比(ratio of structural similarity index to average brightness，RSB)选取得到最优迭代次数I. 结果表明，与自适应中值法(median filter，MF)、全变分法(total variation，TV)和非下采样轮廓波变换与全变差法相结合的方法(non-subsampled contourlet transform with total variation，NSCT-TV)相比，该方法在主观视觉效果，信息熵(entropy，EN)、峰值信噪比(peak signal-to-noise ratio，PSNR)和均方根误差(mean-square error，MSE)上均有较大的改善. 噪声得到有效去除的同时图像中的线结构光区域得到较好的保留.
2021, 42(2): 16-23.
doi: 10.12073/j.hjxb.20200708003
摘要:
文中研究了12Cr/30Cr2Ni4MoV异质焊接接头的显微组织、显微硬度和室温低周疲劳性能. 结果表明，母材12Cr的显微组织是板条状回火马氏体，母材30Cr2Ni4MoV是板条状回火马氏体和粒状回火贝氏体，过渡层和焊缝的显微组织为粒状回火贝氏体，且焊缝由柱状晶区与等轴晶区交替构成. 30Cr2Ni4MoV比12Cr有更高的显微硬度，过渡层的硬度最低，热影响区的显微硬度梯度变化. 12Cr，30Cr2Ni4MoV和过渡层的低周疲劳性能表现为循环软化特征，焊缝循环初期硬化随后软化；过渡层的疲劳过渡寿命最高；12Cr与过渡层之间的熔合界面是整个异质焊接接头低周疲劳最薄弱环节；焊缝柱状晶区的晶界或亚晶界分布的第二相粒子与基体的不协调变性，容易萌生疲劳裂纹.
文中研究了12Cr/30Cr2Ni4MoV异质焊接接头的显微组织、显微硬度和室温低周疲劳性能. 结果表明，母材12Cr的显微组织是板条状回火马氏体，母材30Cr2Ni4MoV是板条状回火马氏体和粒状回火贝氏体，过渡层和焊缝的显微组织为粒状回火贝氏体，且焊缝由柱状晶区与等轴晶区交替构成. 30Cr2Ni4MoV比12Cr有更高的显微硬度，过渡层的硬度最低，热影响区的显微硬度梯度变化. 12Cr，30Cr2Ni4MoV和过渡层的低周疲劳性能表现为循环软化特征，焊缝循环初期硬化随后软化；过渡层的疲劳过渡寿命最高；12Cr与过渡层之间的熔合界面是整个异质焊接接头低周疲劳最薄弱环节；焊缝柱状晶区的晶界或亚晶界分布的第二相粒子与基体的不协调变性，容易萌生疲劳裂纹.
2021, 42(2): 24-29.
doi: 10.12073/j.hjxb.20200724001
摘要:
疲劳裂纹扩展速率是材料内在组织性能的宏观外在表现，显微组织和残余应力对宏观疲劳裂纹的扩展有显著的影响. 文中研究了2A12-T4铝合金搅拌摩擦焊不同区域的疲劳裂纹扩展速率. 结果表明，在焊缝区域，由于搅拌针强烈的机械和焊接热作用，材料组织发生变化，并伴有残余应力的产生，导致不同区域裂纹的扩展速率存在明显差异. 在低应力强度因子范围(ΔK)时，热影响区和垂直于焊缝方向的疲劳裂纹扩展速率基本相同，并且都高于沿焊缝方向裂纹的扩展速率；在高应力强度因子范围(ΔK)时，垂直于焊缝方向的扩展速率逐渐高于热影响区速率，此时这两个区域的裂纹扩展速率仍然高于沿焊缝方向裂纹的扩展速率.
疲劳裂纹扩展速率是材料内在组织性能的宏观外在表现，显微组织和残余应力对宏观疲劳裂纹的扩展有显著的影响. 文中研究了2A12-T4铝合金搅拌摩擦焊不同区域的疲劳裂纹扩展速率. 结果表明，在焊缝区域，由于搅拌针强烈的机械和焊接热作用，材料组织发生变化，并伴有残余应力的产生，导致不同区域裂纹的扩展速率存在明显差异. 在低应力强度因子范围(ΔK)时，热影响区和垂直于焊缝方向的疲劳裂纹扩展速率基本相同，并且都高于沿焊缝方向裂纹的扩展速率；在高应力强度因子范围(ΔK)时，垂直于焊缝方向的扩展速率逐渐高于热影响区速率，此时这两个区域的裂纹扩展速率仍然高于沿焊缝方向裂纹的扩展速率.
2021, 42(2): 30-37.
doi: 10.12073/j.hjxb.20201023004
摘要:
在钎焊温度范围为1050 ~ 1125 ℃下保温10 min，采用非晶Ti-Zr-Cu-Ni-Co-Mo钎料成功地实现了Ti-47Al-2Nb-2Cr-0.15B (原子分数，%)合金钎焊连接. 运用SEM，EDS，XRD，TEM和维氏硬度仪等分析研究了铸态和箔带钎料显微组织、温度(900 ~ 1125 ℃)和保温时间(0 ~ 15 min)对铸态钎料在TiAl基合金表面上润湿铺展面积的影响，以及钎焊接头中界面显微组织和维氏硬度在不同钎焊温度下的变化规律. 结果表明，随着温度和保温时间的增加，铸态钎料在TiAl合金母材表面润湿铺展面积的增幅先增大后减小. 钎焊接头界面组织主要包括TiAl母材层，α2-Ti3Al+AlCuTi (层Ⅰ)和γ-(Ti, Zr)2(Ni, Cu)+α-(Ti, Zr)(层Ⅱ). 钎缝中各区域的硬度均随着钎焊温度的增加而增加，1125 ℃时获得最大值为872(±8) HV，主要与钎缝中生成的硬脆金属间化合物(Ti, Zr)2(Ni, Cu)和α2-Ti3Al有关.
在钎焊温度范围为1050 ~ 1125 ℃下保温10 min，采用非晶Ti-Zr-Cu-Ni-Co-Mo钎料成功地实现了Ti-47Al-2Nb-2Cr-0.15B (原子分数，%)合金钎焊连接. 运用SEM，EDS，XRD，TEM和维氏硬度仪等分析研究了铸态和箔带钎料显微组织、温度(900 ~ 1125 ℃)和保温时间(0 ~ 15 min)对铸态钎料在TiAl基合金表面上润湿铺展面积的影响，以及钎焊接头中界面显微组织和维氏硬度在不同钎焊温度下的变化规律. 结果表明，随着温度和保温时间的增加，铸态钎料在TiAl合金母材表面润湿铺展面积的增幅先增大后减小. 钎焊接头界面组织主要包括TiAl母材层，α2-Ti3Al+AlCuTi (层Ⅰ)和γ-(Ti, Zr)2(Ni, Cu)+α-(Ti, Zr)(层Ⅱ). 钎缝中各区域的硬度均随着钎焊温度的增加而增加，1125 ℃时获得最大值为872(±8) HV，主要与钎缝中生成的硬脆金属间化合物(Ti, Zr)2(Ni, Cu)和α2-Ti3Al有关.
2021, 42(2): 38-45.
doi: 10.12073/j.hjxb.20200811003
摘要:
针对核聚变堆用CLAM钢，对焊后热处理的搅拌摩擦焊接头在823 K条件和180～300 MPa应力水平下的单轴拉伸蠕变性能、断口形貌、显微组织进行了研究. 结果表明，当蠕变应力由300，260及220 MPa降低到180 MPa时，CLAM钢搅拌摩擦焊接头的蠕变寿命分别由1.5，19.2及883 h增加到6769 h以上. 临界热影响区是接头蠕变断裂的最薄弱区域，主要呈现位错控制的蠕变变形机制和穿晶韧性断裂模式. 在蠕变过程中临界热影响区组织发生回复并形成亚晶，导致位错强化作用降低；M23C6碳化物发生不同程度的粗化或周围生成Laves相，导致析出和固溶强化作用减弱；这些因素是CLAM钢FSW接头蠕变性能恶化的主要原因. 采用Monkman-Grant方程预测FSW接头在1×105 h蠕变寿命下的蠕变断裂强度估计为156 MPa，达到母材强度的88%.
针对核聚变堆用CLAM钢，对焊后热处理的搅拌摩擦焊接头在823 K条件和180～300 MPa应力水平下的单轴拉伸蠕变性能、断口形貌、显微组织进行了研究. 结果表明，当蠕变应力由300，260及220 MPa降低到180 MPa时，CLAM钢搅拌摩擦焊接头的蠕变寿命分别由1.5，19.2及883 h增加到6769 h以上. 临界热影响区是接头蠕变断裂的最薄弱区域，主要呈现位错控制的蠕变变形机制和穿晶韧性断裂模式. 在蠕变过程中临界热影响区组织发生回复并形成亚晶，导致位错强化作用降低；M23C6碳化物发生不同程度的粗化或周围生成Laves相，导致析出和固溶强化作用减弱；这些因素是CLAM钢FSW接头蠕变性能恶化的主要原因. 采用Monkman-Grant方程预测FSW接头在1×105 h蠕变寿命下的蠕变断裂强度估计为156 MPa，达到母材强度的88%.
2021, 42(2): 46-50, 55.
doi: 10.12073/j.hjxb.20200716001
摘要:
以聚碳酸酯为研究对象，使用铝膜作为中间传导层，选用高斯面热源模型，建立了金属薄膜热应力理论模型和有限元模型，应用COMSOL软件对含有铝膜中间层的聚碳酸酯激光透射焊接过程进行数值模拟. 首先分析焊接过程中焊缝不同位置处的形变和不同方向的体应变张量. 然后根据模拟出的等效应力云图和主应力云图，分析焊接过程中的应力大小及分布. 结果表明，离激光中心越近，体应变张量越大，形变越大；铝膜与聚碳酸酯间隙交界处等效应力最大，并且中心点应力随时间先增大后减小，最后趋于稳定. 运用拉伸机进行拉伸试验，将试验结果与模拟结果进行对比，发现铝膜与聚碳酸酯间隙交界处产生脆性断裂，断裂处与应力集中处相同，结果表明两者之间有良好的一致性.
以聚碳酸酯为研究对象，使用铝膜作为中间传导层，选用高斯面热源模型，建立了金属薄膜热应力理论模型和有限元模型，应用COMSOL软件对含有铝膜中间层的聚碳酸酯激光透射焊接过程进行数值模拟. 首先分析焊接过程中焊缝不同位置处的形变和不同方向的体应变张量. 然后根据模拟出的等效应力云图和主应力云图，分析焊接过程中的应力大小及分布. 结果表明，离激光中心越近，体应变张量越大，形变越大；铝膜与聚碳酸酯间隙交界处等效应力最大，并且中心点应力随时间先增大后减小，最后趋于稳定. 运用拉伸机进行拉伸试验，将试验结果与模拟结果进行对比，发现铝膜与聚碳酸酯间隙交界处产生脆性断裂，断裂处与应力集中处相同，结果表明两者之间有良好的一致性.
2021, 42(2): 51-55.
doi: 10.12073/j.hjxb.20200620001
摘要:
利用线激光视觉传感器对焊缝成形进行测量，焊缝图像往往存在噪声. 针对传统小波阈值去噪算法中硬阈值函数和软阈值函数的不足，研究焊缝图像软硬阈值折衷去噪算法. 利用db4小波基函数对激光条纹中心进行3层小波分解，对分解后的细节系数分别采用传统小波阈值函数和软硬阈值折衷法进行去噪，采用信噪比和均方根误差评价几种方法的去噪效果. 结果表明，软硬阈值折衷法的去噪效果优于传统小波阈值去噪法，能有效提高焊缝外形尺寸的测量精度及可靠性.
利用线激光视觉传感器对焊缝成形进行测量，焊缝图像往往存在噪声. 针对传统小波阈值去噪算法中硬阈值函数和软阈值函数的不足，研究焊缝图像软硬阈值折衷去噪算法. 利用db4小波基函数对激光条纹中心进行3层小波分解，对分解后的细节系数分别采用传统小波阈值函数和软硬阈值折衷法进行去噪，采用信噪比和均方根误差评价几种方法的去噪效果. 结果表明，软硬阈值折衷法的去噪效果优于传统小波阈值去噪法，能有效提高焊缝外形尺寸的测量精度及可靠性.
2021, 42(2): 56-62.
doi: 10.12073/j.hjxb.20200804003
摘要:
采用基于冷金属过渡的电弧熔丝增材方法(CMT-WAAM)制备了Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金试样，研究了CMT-WAAM Ti6321合金显微组织、力学性能及其各向异性. 结果表明，CMT-WAAM Ti6321合金显微组织由不规则的多边形原始β晶和晶界α相组成，CMT脉冲工艺(CMT+P)能够有效细化晶粒，组织中没有发现贯穿式的柱状晶，且未发现马氏体.CMT-WAAM Ti6321合金x向和z向的室温抗拉强度达到同级别锻件标准，断口形式均为典型的韧性断裂.成形组织中没有明显的织构存在，拉伸强度的各向异性也不明显，组织中的气孔导致z向的断后伸长率低与x向. x向和z向冲击韧性均不低于65 J，能够满足船用钛合金结构件的需求，冲击断口中存在大量的撕裂型韧窝，为典型的韧性断裂.
采用基于冷金属过渡的电弧熔丝增材方法(CMT-WAAM)制备了Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金试样，研究了CMT-WAAM Ti6321合金显微组织、力学性能及其各向异性. 结果表明，CMT-WAAM Ti6321合金显微组织由不规则的多边形原始β晶和晶界α相组成，CMT脉冲工艺(CMT+P)能够有效细化晶粒，组织中没有发现贯穿式的柱状晶，且未发现马氏体.CMT-WAAM Ti6321合金x向和z向的室温抗拉强度达到同级别锻件标准，断口形式均为典型的韧性断裂.成形组织中没有明显的织构存在，拉伸强度的各向异性也不明显，组织中的气孔导致z向的断后伸长率低与x向. x向和z向冲击韧性均不低于65 J，能够满足船用钛合金结构件的需求，冲击断口中存在大量的撕裂型韧窝，为典型的韧性断裂.
2021, 42(2): 63-68.
doi: 10.12073/j.hjxb.20201019001
摘要:
采用SAl5183焊丝对TA2钛和5A06铝合金进行了双面冷弧MIG组合焊接. 对接头厚度方向不同位置的Ti/Al界面组织特性进行了分析；并对接头抗拉强度进行了测试. 结果表明，试验工艺获得的接头中，钛与焊缝形成了平直的结合界面，界面处未发现剥离、裂纹等缺陷. 受焊接热输入影响，形成两种不同的Ti/Al界面：接头中上部钛与焊缝之间形成了Ti3.3Al，TiAl3双层结构，其它位置仅形成一层牙状TiAl3；所形成的界面反应层在接头中上部最厚，底部最薄. 拉伸测试中，接头多断裂于Ti/Al界面附近，所获接头最高抗拉强度可达355 MPa.
采用SAl5183焊丝对TA2钛和5A06铝合金进行了双面冷弧MIG组合焊接. 对接头厚度方向不同位置的Ti/Al界面组织特性进行了分析；并对接头抗拉强度进行了测试. 结果表明，试验工艺获得的接头中，钛与焊缝形成了平直的结合界面，界面处未发现剥离、裂纹等缺陷. 受焊接热输入影响，形成两种不同的Ti/Al界面：接头中上部钛与焊缝之间形成了Ti3.3Al，TiAl3双层结构，其它位置仅形成一层牙状TiAl3；所形成的界面反应层在接头中上部最厚，底部最薄. 拉伸测试中，接头多断裂于Ti/Al界面附近，所获接头最高抗拉强度可达355 MPa.
2021, 42(2): 69-74.
doi: 10.12073/j.hjxb.20200823002
摘要:
针对复杂曲面薄壁件的电弧增材制造引入有理B样条曲线求取成形轨迹. 首先根据预制件三维模型提取轮廓数据建立轨迹曲线方程，自动生成成形路径；然后通过边缘曲线方程计算预制件在z轴方向上偏移量，进行高度补偿预测，提高分层精度，实现基于高度预测的分层算法优化. 另一方面针对具有相交特征的薄壁件交叉点处焊高过高等问题，基于相反、相切成形路径思想设计最佳路径，同时可以尽量减小由于应力集中和热累计产生的误差. 最后通过试验得到不同焊接参数下对应焊缝尺寸，确定合适的焊接参数范围，并通过典型复杂薄壁件的成形试验验证优化算法可行性. 结果表明，电弧增材制造成形路径规划优化算法提高了分层精度，实现了基于高度预测的分层算法优化，并且制备的实体件表面成形良好，成形尺寸误差在可接受范围内，此算法可以应用在制备薄壁结构件过程中.
针对复杂曲面薄壁件的电弧增材制造引入有理B样条曲线求取成形轨迹. 首先根据预制件三维模型提取轮廓数据建立轨迹曲线方程，自动生成成形路径；然后通过边缘曲线方程计算预制件在z轴方向上偏移量，进行高度补偿预测，提高分层精度，实现基于高度预测的分层算法优化. 另一方面针对具有相交特征的薄壁件交叉点处焊高过高等问题，基于相反、相切成形路径思想设计最佳路径，同时可以尽量减小由于应力集中和热累计产生的误差. 最后通过试验得到不同焊接参数下对应焊缝尺寸，确定合适的焊接参数范围，并通过典型复杂薄壁件的成形试验验证优化算法可行性. 结果表明，电弧增材制造成形路径规划优化算法提高了分层精度，实现了基于高度预测的分层算法优化，并且制备的实体件表面成形良好，成形尺寸误差在可接受范围内，此算法可以应用在制备薄壁结构件过程中.
2021, 42(2): 75-80.
doi: 10.12073/j.hjxb.20201231001
摘要:
文中研究了改变搅拌针针长与焊缝相对位置对25 mm厚6082-T6铝合金双面搅拌摩擦焊接头组织与性能的影响规律. 结果表明，当搅拌针针长不足以覆盖1/2板厚时，针端搅拌力不足，焊缝中心存在大尺寸缺陷，拉伸与弯曲性能较差；当搅拌针针长超过1/2板厚0.5 mm时，焊缝中心依然存在间隙，但不明显影响拉伸与弯曲性能；当继续增加搅拌针针长时，焊缝中心缺陷消除，弯曲性能良好，但接头强度随针长继续增加而降低. 针长为14 mm时接头综合性能最好；同时发现焊接方向与横向偏移方向影响接头弯曲性能，当反面焊缝向后退侧偏移2.5 mm时，弯曲试样完好，当反面焊缝向前进侧偏移2.5 mm时，性能较为薄弱的后退侧HAZ会靠近焊缝中心，导致弯曲试样开裂.
文中研究了改变搅拌针针长与焊缝相对位置对25 mm厚6082-T6铝合金双面搅拌摩擦焊接头组织与性能的影响规律. 结果表明，当搅拌针针长不足以覆盖1/2板厚时，针端搅拌力不足，焊缝中心存在大尺寸缺陷，拉伸与弯曲性能较差；当搅拌针针长超过1/2板厚0.5 mm时，焊缝中心依然存在间隙，但不明显影响拉伸与弯曲性能；当继续增加搅拌针针长时，焊缝中心缺陷消除，弯曲性能良好，但接头强度随针长继续增加而降低. 针长为14 mm时接头综合性能最好；同时发现焊接方向与横向偏移方向影响接头弯曲性能，当反面焊缝向后退侧偏移2.5 mm时，弯曲试样完好，当反面焊缝向前进侧偏移2.5 mm时，性能较为薄弱的后退侧HAZ会靠近焊缝中心，导致弯曲试样开裂.
2021, 42(2): 81-85.
doi: 10.12073/j.hjxb.20200331003
摘要:
陶瓷柱栅阵列(CCGA)封装因其优良的电热性能和高密度的信号互连，成为高可靠封装形式的首选，但由于封装形式及材料本身特性，在温度循环过程中的焊点开裂失效是需要重点关注的. 文中以CCGA484为例，研究在−65 ~ 150 ℃温度循环条件下，CCGA焊柱形貌、焊点显微组织及抗剪强度的变化. 结果表明，在温度循环过程中，板级组装后CCGA器件的焊柱逐渐发生蠕变变形，焊点界面依次生成硬脆的Ni3Sn4，Ni3Sn2和Ni3Sn金属间化合物(IMC)，且总厚度逐渐增加，这些硬脆相的增厚会导致温度循环过程中应力集中程度的加剧，累积到一定程度会引发焊点断裂，与此对应，焊点的抗剪强度逐渐下降.
陶瓷柱栅阵列(CCGA)封装因其优良的电热性能和高密度的信号互连，成为高可靠封装形式的首选，但由于封装形式及材料本身特性，在温度循环过程中的焊点开裂失效是需要重点关注的. 文中以CCGA484为例，研究在−65 ~ 150 ℃温度循环条件下，CCGA焊柱形貌、焊点显微组织及抗剪强度的变化. 结果表明，在温度循环过程中，板级组装后CCGA器件的焊柱逐渐发生蠕变变形，焊点界面依次生成硬脆的Ni3Sn4，Ni3Sn2和Ni3Sn金属间化合物(IMC)，且总厚度逐渐增加，这些硬脆相的增厚会导致温度循环过程中应力集中程度的加剧，累积到一定程度会引发焊点断裂，与此对应，焊点的抗剪强度逐渐下降.
2021, 42(2): 86-91.
doi: 10.12073/j.hjxb.20200729001
摘要:
为了解决封闭环缝的焊接匙孔问题，研究了采用可回抽搅拌摩擦焊接进行匙孔消除的焊接工艺. 在厚板可回抽焊接过程中，搅拌针末端的瞬时空腔问题受体积效应影响将更为显著且更难控制. 研究了不同回抽焊接长度下20 mm中厚板2219铝合金可回抽焊接接头的内部质量、组织形貌和力学性能. 结果表明，在焊接速度100 mm/min、搅拌头转速400 r/min的参数组合下，回抽焊接区长度为200 ~ 500 mm时，可获得无内部缺陷的可回抽搅拌摩擦焊焊缝；回抽焊接区接头横截面上存在2个焊核，靠近焊缝上表面的焊核大小随着回抽过程不断减小；一次焊接、重复焊接和可回抽焊接接头的拉伸性能依次降低，且可回抽焊接接头的力学性能随着回抽距离的增长而有所提升；在实际工程应用中回抽距离500 mm为较优的参数选择.
为了解决封闭环缝的焊接匙孔问题，研究了采用可回抽搅拌摩擦焊接进行匙孔消除的焊接工艺. 在厚板可回抽焊接过程中，搅拌针末端的瞬时空腔问题受体积效应影响将更为显著且更难控制. 研究了不同回抽焊接长度下20 mm中厚板2219铝合金可回抽焊接接头的内部质量、组织形貌和力学性能. 结果表明，在焊接速度100 mm/min、搅拌头转速400 r/min的参数组合下，回抽焊接区长度为200 ~ 500 mm时，可获得无内部缺陷的可回抽搅拌摩擦焊焊缝；回抽焊接区接头横截面上存在2个焊核，靠近焊缝上表面的焊核大小随着回抽过程不断减小；一次焊接、重复焊接和可回抽焊接接头的拉伸性能依次降低，且可回抽焊接接头的力学性能随着回抽距离的增长而有所提升；在实际工程应用中回抽距离500 mm为较优的参数选择.
2021, 42(2): 92-96.
doi: 10.12073/j.hjxb.20200922001
摘要:
三丝间接电弧焊是一种新的焊接方法，焊接过程中工件不连接电源，主丝连接焊接电源正极，两边丝分别连接两焊接电源的负极，电弧建立在主丝与两边丝之间. 焊丝熔化后主丝与边丝导电距离的变化以及焊丝形成的多条熔滴过渡路径均对建立稳定的焊接过程提出了挑战. 文中通过调控脉冲频率，分析了脉冲频率对电弧特性、熔滴过渡路径以及焊接电压和焊接电流分布的影响. 结果表明，脉冲频率对三丝间接电弧焊的稳定性影响较大，当脉冲频率大于100 Hz时，才能建立稳定的间接电弧；随着脉冲频率的增加，熔滴过渡路径的数量减少，更有利于形成均一的焊道；随着脉冲频率的增加，焊接电压和焊接电流变异系数减小，焊接电流和焊接电压的波动程度减小，三丝间接电弧焊的稳定性提高.
三丝间接电弧焊是一种新的焊接方法，焊接过程中工件不连接电源，主丝连接焊接电源正极，两边丝分别连接两焊接电源的负极，电弧建立在主丝与两边丝之间. 焊丝熔化后主丝与边丝导电距离的变化以及焊丝形成的多条熔滴过渡路径均对建立稳定的焊接过程提出了挑战. 文中通过调控脉冲频率，分析了脉冲频率对电弧特性、熔滴过渡路径以及焊接电压和焊接电流分布的影响. 结果表明，脉冲频率对三丝间接电弧焊的稳定性影响较大，当脉冲频率大于100 Hz时，才能建立稳定的间接电弧；随着脉冲频率的增加，熔滴过渡路径的数量减少，更有利于形成均一的焊道；随着脉冲频率的增加，焊接电压和焊接电流变异系数减小，焊接电流和焊接电压的波动程度减小，三丝间接电弧焊的稳定性提高.
