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研究论文
油管模型建立及结构对称性对其残余应力影响
余光伟, 谢清程, 杨珺柳, 施睿赟, 蔡翔宇, 李文海
, doi: 10.12073/j.hjxb.20210428001
摘要:
目前对调距桨传动轴内异种金属焊接油管的残余应力研究很少,油管作为调距浆核心的动力元件之一,其可靠性尤为重要. 基于ANSYS有限元软件以四椭球热源模型模拟焊接热输入建立了油管焊接温度场和应力场分析的热-弹-塑性有限元模型,并对该模型进行了试验验证. 在此基础上,研究了长焊缝有限计算模型的简化方法和焊件结构的对称性对油管残余应力的影响. 结果表明,在保证计算精度的基础上,简化后油管有限元模型的计算速度是未简化模型的8倍. 非对称结构油管的残余应力在数值上明显大于对称结构油管的残余应力,在一定程度上非对称结构的油管能够反映对称结构油管最薄弱位置的残余应力分布.
马鞍形焊缝焊接机器人设计与建模分析
程晓飞, 高胜, 李军, 潘云龙, 李海超
, doi: 10.12073/j.hjxb.20210831001
摘要:
针对目前马鞍形焊缝焊接装备灵活性差,自动化程度低,接头质量稳定性不足等问题,开发了一种新型的管外锚固式四轴焊接机器人. 通过对机器人机构合理简化建立了D-H连杆坐标系,推导了机器人的正逆运动学表达式,并结合机器人关节变量的限位值确定了逆运动学解的唯一性. 通过MATLAB软件对机器人运动学进行了仿真,仿真结果表明,推导的正逆运动学方程模型完全正确. 通过制作样机进行焊接试验,结果表明,焊缝成形致密美观,机器人焊枪末端在xyz方向的误差均在±0.35 mm以内,完全满足工程上自动化焊接的需要,为马鞍形焊缝焊接机器人的连续轨迹控制和离线规划提供了依据和算法支持.
HFMI处理的钢制焊接接头疲劳评估模型探讨
胡鑫, 李艳青, 黄进浩
, doi: 10.12073/j.hjxb.20210703003
摘要:
为评估不同应力比R和材料屈服强度fy下的高频机械冲击(high frequency mechanical impact,HFMI)处理钢制焊接接头疲劳寿命,引入SWT(smith-watson-topper)模型与Walker模型,利用缺口应力法对广泛的疲劳试验数据进行了重新分析. 结果表明,名义应力系统下,接头疲劳等级FAT,Rfy三者关系可通过FAT = 0.1fy + M(R)来表达;缺口应力系统下,对于同种材料不同应力比下的接头,两种模型均能用来评估其疲劳寿命,但Walker模型精度更高;对于不同种材料在不同应力比下的接头,SWT模型形式固定,且能综合考虑Rfy的影响,基于该模型分析得到的存活率PS = 97.7%的S-N曲线,其FAT = 325 MPa,斜度m = 6.5.研究成果将直接支撑工程结构疲劳评估和抗疲劳设计.
铝合金TIG焊接熔池状态多传感器数据协同感知算法
张琨, 邹宗轩, 刘烨, 刘政军
, doi: 10.12073/j.hjxb.20211025001
摘要:
针对铝合金钨极惰性气体保护电弧焊(tungsten inert gas arc welding,TIG焊)过程中,焊接工艺参数的实时状态与焊缝熔池三维尺寸间的非线性对应关系,研究建立一种基于信息物理融合的多传感器TIG焊过程熔池状态协同感知计算方法. 首先,构建由红外温度传感器、电弧形态传感器、电弧能量传感器和焊接位置传感器组成的TIG焊过程熔池状态信息物理融合系统架构. 其次,考虑焊接过程中焊枪电弧的运动特性和测量噪声影响,设计基于温度、位置、能量传感器信息交互的熔池长宽深三维参数状态感知策略,并基于多传感器数据的异步和异构特性,提出了基于无迹卡尔曼滤波的焊接过程中熔池状态的多传感器数据协同感知算法. 针对7075超硬铝合金TIG焊过程进行熔池参数在线测量与辨识试验,结果表明,所提算法能够根据TIG焊过程多传感器数据实时计算熔池参数结果,焊缝宽度和焊缝高度计算结果误差基本上控制在10%以内,该算法响应时间基本控制在0.3 s内,能够较为准确地评估焊接过程中熔池的实时状态.
异种金属爆炸焊接窗口分析与应用
李文轩, 戴美想, 吴晓明, 孙泽瑞, 房中行
, doi: 10.12073/j.hjxb.20211013002
摘要:
爆炸焊接窗口是获得良好结合质量的重要方法,计算的理论模型和参数选择对结果至关重要. 从爆炸焊接参数出发,通过分析爆炸焊接窗口边界公式的发展历程、理论假设和参数选择,总结得到方便使用的窗口计算公式. 将其应用到钛/铝焊接中,分析了钛与不同牌号铝合金的焊接方式,预测了不同装药比时焊接界面的质量. 结果表明,随着铝合金硬度的升高,可焊窗口逐渐减小. 当焊接参数位于窗口中部时,界面成小波状,结合质量好;焊接参数接近窗口上限时,界面成大波状,存在大量微观缺陷.焊接窗口是重要的研究手段,能够较好的指导生产实践.
闪光焊FeCrAl合金管材的接头组织及性能
王恒霖, 曹睿, 李晌, 车洪艳, 王铁军, 秦巍
, doi: 10.12073/j.hjxb.20210712002
摘要:
采用闪光焊对FeCrAl合金进行对接接头焊接,通过扫描电子显微镜及能谱仪等手段研究了焊接接头的显微组织特征、不同区域氧化物颗粒的分布情况及力学性能. 结果表明,闪光焊焊接FeCrAl合金所得焊接接头显微组织主要为等轴晶,在焊缝和热影响区氧化物未出现明显聚集及向晶界偏聚的现象,且在晶内和晶界都可以呈现弥散分布的特征;焊接接头抗拉强度值达到594 MPa,为母材强度的90.5%;接头断裂在焊缝区,整体呈现脆性断裂模式;焊缝晶粒的粗化导致焊缝区硬度降低,最终引起焊接接头出现软化.
304不锈钢水下药芯割丝电弧切割机理
于瑞, 黎文航, 王俭辛, 王加友, 吴铭方, SergiiYuri Maksimov
, doi: 10.12073/j.hjxb.20210811002
摘要:
药芯割丝电弧切割(flux-cored wire arc cutting,FCAC)作为一种高效、低成本、安全的水下切割方法,具有广阔的应用前景. 由于水下复杂环境的干扰,该方法的不锈钢切割机理仍不明确,采用工艺试验、水下观测和数值模拟相结合的方法对水下割口成形机理进行研究. 首先通过工艺试验确定水下切割相关特征参数;其次采用半椭球体热源模拟切割热源,并根据试验观测设置热源的运动和切换方式;最后对工件进行网格划分和水下边界条件设置,使用生死单元法动态模拟切割中熔融金属的去除;对工件上特定点的模拟和实际温度以及切割后的模拟割口与实际割口形貌进行了研究对比,验证该方法数值模拟的准确性. 结果表明,水下电弧切割不锈钢割口主要分为“/ \”型、“||”型和“\ /”型3种形貌. 通过高速摄像观察得出,水下不锈钢切割过程由多个周期型连续穿孔过程组成,并通过模拟进行验证,对割口成形过程进行有效预测,有助于进一步优化工艺并进行有效控制.
Cu颗粒低温烧结技术的研究进展
李俊龙, 徐杨, 赵雪龙, 王英辉, TadatomoSuga
, doi: 10.12073/j.hjxb.20210225002
摘要:
金属纳米材料因具有良好的导电导热性以及能够在较低温度下进行烧结,是功率器件在高温高压高频等工作环境下服役所需的关键电子封装材料之一.文中对应用于功率器件封装领域的Cu颗粒实现烧结的研究进行了综述,阐明了目前通过Cu颗粒烧结技术实现低温键合的研发背景.从Cu颗粒烧结材料的制备、工艺参数和还原方法等关键影响因素出发,讨论、归纳了基于不同烧结机理的低温烧结Cu颗粒材料接头的力学性能和电学性能.此外,介绍了Cu颗粒烧结技术在贴片封装和全铜互连领域中应用的优良特性.通过对该领域研究成果的分析,结果表明,目前Cu烧结材料仍然受到氧化问题的挑战,需要进一步在接头性能的精准调控方面深入研究.
热处理对GTA增材制造TiAl合金组织性能的调控
蔡笑宇, 董博伦, 王俊哲, 林三宝
, doi: 10.12073/j.hjxb.20210921002
摘要:
针对Al原子含量为45%的电弧沉积态TiAl合金,进行了基于热处理的组织性能调控研究. 结合Ti-Al二元相图分别制定了1080, 1200, 1270, 1350 ℃ 4个加热温度,保温1 h后随炉冷却. 结果表明,随着加热温度的升高,合金内偏析现象逐渐消失,晶界γ相减少,组织形态逐渐向全层片结构转变,且层片晶团尺寸逐渐增加. 在1350 ℃下分别保温5,30 min和1 h,发现随着保温时间的延长,层片晶团逐渐粗化. 基于单级热处理试验结果提出循环热处理工艺,将沉积态合金在900 ~ 1200 ℃之间多次循环“加热-短时保温-冷却”,获得了细小的层片晶团组织,合金硬度降低,抗压强度与压缩率均提高.
基于改进MULTIMOORA方法的PCCP焊接工艺参数优选
郭磊, 李思豪, 郭利霞, 王军, 陈平平, 朱建涛
, doi: 10.12073/j.hjxb.20211018001
摘要:
焊接作为预应力钢筒混凝土管(prestressed concrete cylinder pipe, PCCP)钢筒加工的主要技术,焊接工艺控制参数直接影响焊缝质量,进而影响PCCP应用性能. 故确定PCCP钢筒最优焊接工艺参数尤为重要,基于现场采集数据和改进MULTIMOORA方法,以焊缝特征指标为评价依据,对螺旋焊接工艺进行综合优选. 首先获取并整理各指标数据,将各指标转化为多属性决策问题,通过评价指标数据,定义权重因子用来分配优先级,量化指标,根据优化原则对方案进行排序,过程采用OWA算子和熵权法消除主观评价值中极端值影响,得到指标综合权重,进行决策排序优选,最后利用占优理论对焊接控制工艺技术参数进行最终评价. 结果表明,PCCP钢筒最优焊接工艺参数为焊接电流340 A、电弧电压为24 V、焊接速度为10.81 mm/s,以期为PCCP钢筒焊接工艺提供技术参考.
空心钨极同轴填丝焊空间热场分布特征
杨义成, 杜兵, 黄继华, 徐锴, 陈健, 黄瑞生
, doi: 10.12073/j.hjxb.20210908001
摘要:
利用理论建模与试验相结合的方法,系统研究了空心钨极同轴送丝焊接过程中焊丝熔化热量的来源. 结果表明,基于磁流体力学的理论模型分析结果和实际情况高度吻合;在高温电弧热辐射及钨极热传导共同作用下,钨极内孔形成的梯度式高温区会对焊丝起到一定的预热作用;环状空心钨极电弧中轴线上近几何中心区域的温度最高,焊接电流400 A时温度高达13 700 K;熔滴与液态熔池接触后电势相等,在最小电压原理作用下,部分高温电弧的阳极作用区会由液态熔池转变至焊丝表面,同时部分焊接电流会从焊丝流过,形成的电阻热也是高效熔丝的主要原因之一;熔滴过渡分析结果表明空心钨极同轴填丝焊接具有较高的工艺稳定性,是一种极具发展前景的焊接新方法.
SiO2-BN复相陶瓷润湿性及其接头微观组织研究
杨景红, 刘甲坤, 付曦, 魏文庆, 叶超超, 刘永胜, 张丽霞
, doi: 10.12073/j.hjxb.20210908002
摘要:
采用座滴法开展Ag-21Cu-4.5Ti合金钎料对SiO2-BN复相陶瓷润湿与铺展行为研究. 利用SEM、XRD分析润湿界面微观组织以及形成机理. 通过调控SiO2-BN复相陶瓷中BN含量,研究Ag-21Cu-4.5Ti/SiO2-BN复相陶瓷润湿体系的润湿模型. 结果表明,Ag-21Cu-4.5Ti/SiO2-BN复相陶瓷润湿体系的典型界面反应产物为TiN和TiB2,随着体系BN含量的增加,润湿性逐渐变好. 对SiO2-BN复相陶瓷与Nb进行钎焊试验,典型界面组织为SiO2-BN复相陶瓷/TiN + TiB2/Ti2Cu + (Ag,Cu)/(βTi,Nb)/Nb. 接头抗剪强度随着钎焊温度升高先增大后减小,当钎焊温度为880 ℃,保温时间10 min时,钎焊接头抗剪强度最高,到达39 MPa.
基于解析算法与J积分法的耐候钢接头疲劳裂纹扩展分析
李宁, 王宗正, 赵子豪, 王晖, EkkarutViyanit
, doi: 10.12073/j.hjxb.20220121003
摘要:
为准确描述焊接接头疲劳裂纹在扩展中的动态过程,借助多阵元超声相控阵设备对12 mm厚耐候钢对接接头的表面裂纹扩展动态进行实时监测,得到半椭圆型裂纹深度、长度与寿命的演化关系.借助Abaqus建立有限元分析模型,将裂纹几何变化历程输入,计算裂纹尖端7个方向的能量释放率,获得裂纹尖端应力强度因子幅值.将裂纹尖端(θ=90º)的K值与BS7910标准中推荐解析公式对比分析,其结果吻合性好.在此基础上,分别采用简化公式与两阶段扩展模型计算试样的疲劳寿命,结果表明,两阶段裂纹扩展模型能准确地预测对接接头裂纹的疲劳寿命,且与试验结果高度吻合.
填充泡沫Ti/AlSiMg的SiC钎焊接头组织性能研究
李娟, 李立新, 秦庆东, 凃泉, 何鹏
, doi: 10.12073/j.hjxb.20211213001
摘要:
为丰富陶瓷钎料设计思路,提出了一种泡沫Ti/AlSiMg新型复合钎料,通过Ti元素的溶入提高钎料与SiC陶瓷之间的界面结合力,利用泡沫Ti与Al基钎料之间的界面反应获得原位增强的钎缝,从而提升接头力学性能.在钎焊温度700 oC,焊接时间60 min和压力10 MPa进行真空钎焊,采用OM、SEM、EDS、XRD、EPMA和剪切试验对接头组织、成分和性能进行分析. 结果表明,填充泡沫Ti/AlSiMg复合钎料所得接头结构为“SiC/Al/Ti(Al,Si)3/原位增强Ti基复合层/ Ti(Al,Si)3/Al/SiC”,断裂发生在Al合金界面层和SiC陶瓷之间,部分SiC陶瓷被从母材表面拔下,Ti元素的溶入提高了Al合金界面层与SiC陶瓷之间的界面结合力,接头剪切强度达110.7 MPa.
GCr15表面TiC/Fe复合层的制备及其与基体结合性能研究
赵娜娜, 姚特立, 章晨曦, 王子晗, 王乐豪, 李淑娟
, doi: 10.12073/j.hjxb.20211126001
摘要:
本研究以GCr15和TC4为原料,采用热压扩散原位反应在GCr15表面制备TiC/Fe复合层. 利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、自动划痕仪和显微硬度仪测试表征复合层的物相组成、显微组织、复合层的界面结合性能和显微硬度的变化. 结果表明,在1000 ℃-40 MPa下保温2 h,4 h和6 h后TiC/Fe复合层厚度分别为5 μm,7 μm和10 μm,复合层厚度均匀,与基体界面平整,其表面物相组成仅为TiC和α-Fe相,复合层的显微硬度最高达到2453.7 HV0.05,约为轴承钢基体的5倍. 显微划痕与拉伸试验可知1000 ℃-40 MPa下保温4 h所得复合层与基体界面结合的临界载荷为58.5 N,界面结合强度大于221 MPa,表明热压扩散原位制备GCr15表面TiC/Fe复合层与基体之间具有优异的结合性能,对基体保护作用良好.
FSS/ASS厚壁异种钢“TIG冷焊 + UNGW”组合焊的接头组织及性能
郑韶先, 汪军平, 赵锡龙, 史伟
, doi: 10.12073/j.hjxb.20210720001
摘要:
为了有效解决铁素体不锈钢的焊接热影响区晶粒易粗化问题,以及奥氏体不锈钢焊接时在接头部分熔合区及其附近热影响区内因易形成蠕虫状δ铁素体而显著降低该区域耐腐蚀性的问题,文中提出了“TIG冷焊 + UNGW”的组合焊接工艺,并进行了1Cr17/1Cr18Ni9Ti厚壁异种不锈钢的焊接,同时对所得接头的显微组织、力学性能及耐腐蚀性进行了测试与分析. 结果表明,组合焊接头的1Cr17母材热影响区晶粒未发生粗化,并且1Cr18Ni9Ti母材部分熔合区及其附近热影响区内未形成蠕虫状δ铁素体;组合焊接头的抗拉强度优于1Cr17母材,并且1Cr17母材热影响区的冲击吸收能量与1Cr17母材相当;组合焊接头的熔敷层、1Cr18Ni9Ti母材、1Cr17母材、UNGW焊缝区及完整接头的耐腐蚀性呈依次下降的趋势.
氧含量对Sn-9Zn-2.5Bi-1.5In低温波峰焊焊接性能的影响
任安世, 曲松涛, 董新华, 史清宇, 张弓, 朱忠言
, doi: 10.12073/j.hjxb.20211027003
摘要:
制备了一种新型Sn-9Zn-2.5Bi-1.5In钎料,开发了一套波峰焊氮气保护系统,考察了该钎料在不同氧含量的环境下的焊接质量. 结果表明,开发的氮气保护系统通过增加氮气流量可以将焊接区域内的动态氧含量降低到0.06%以下. 降低焊接区氧含量,可显著减少桥连、填充不良、气泡3类缺陷的数量,将不良率控制在0.20%以内. 在氧含量0.50%的临界值以下,该钎料可在锡炉设定温度为225 ℃的条件下进行低温焊接,焊接效果满足规模化生产需求. 通过能谱分析发现氧化物表面Zn元素含量比Sn-9Zn-2.5Bi-1.5In钎料升高84.9%,Zn元素的易氧化倾向是导致钎料形成大量氧化渣的主要原因. 降低焊接区域的氧含量可以有效抑制氧化渣的形成.采用氮气保护的方法可以解决Sn-Zn钎料在高氧环境下易出现的焊接缺陷问题,从而实现225℃低温波峰焊.
Sn3.0Ag0.5Cu/Cu回流焊点界面化合物尺寸分布特征及生长机制
杨林梅, 牟国琬
, doi: 10.12073/j.hjxb.20210915001
摘要:
在电子封装过程中,焊料与基体之间形成金属间化合物层,其主要成分为Cu6Sn5,Cu6Sn5晶粒的尺寸和形貌特征能够显著影响焊点的服役性能. 采用回流焊的方法制备了一系列Sn3.0Ag0.5Cu/Cu焊点,使用Image-Pro Plus软件对焊接界面化合物Cu6Sn5晶粒的尺寸分布和化合物层的厚度进行了统计分析. 结果表明,Cu6Sn5的平均粒径正比于t0.38. 界面化合物层的平均厚度正比于t0.32. 随着回流时间的增加,界面化合物生长速度变慢,Cu6Sn5晶粒的尺寸分布更加均匀. 回流时间较长的样品中Cu6Sn5的粒径尺寸分布与FRD模型的理论曲线基本相符,而对于回流时间短的样品,晶粒尺寸分布与FRD理论偏离较大. 统计结果显示,出现频次最高的晶粒尺寸小于平均值. 最后讨论了界面Cu6Sn5晶粒的生长机制,分析了回流时间对界面Cu6Sn5晶粒生长方式的影响.
腐蚀环境下自冲铆接头竞争失效机制及力学性能分析
杨进, 邢保英, 何晓聪, 曾凯, 周路
, doi: 10.12073/j.hjxb.20211024002
摘要:
为研究腐蚀环境下自冲铆接头失效模式的转变机理和力学性能特征,采用0.6 mol/L的NaCl溶液对多组自冲铆接头进行周浸腐蚀试验,通过力学测试、竞争失效机制及扫描电子显微镜对接头的静力学性能及失效模式进行分析. 结果表明,异质接头的失效模式随腐蚀周期延长由Ⅰ向Ⅲ转变,转变速率取决于接头材质,同质接头的失效模式不受腐蚀周期的影响. 短期腐蚀下,搭接区板间腐蚀产物使得同质和异质接头静强度均有所上升;异质接头上升幅度较大,腐蚀后期其静强度较同质接头损失严重. 异质接头稳定性较差,凸模制备的同质组合接头较平模稳定性好. 异质接头电化学腐蚀剧烈,下板铆接点底部材料的脱落由应力集中所产生的撕裂纹所致.
焊缝高熵化研究现状与展望
张成聪, 余丽玲, 王玉华, 常保华, AmirShirzadi, 吴开明
, doi: 10.12073/j.hjxb.20211013001
摘要:
高熵合金是近年来快速发展的一种新型合金,其成分设计突破了传统合金的设计理念,是合金理论发展的一个新方向.高熵合金所具有的高熵效应、晶格畸变效应、缓慢扩散效应和鸡尾酒效应在焊接领域表现出独特的应用价值,前景十分广阔.文中总结了国内外利用高熵合金四大效应开发焊接材料与工艺的研究现状和存在的问题,并对未来发展方向进行了展望.
β-Sn晶粒取向及温度对Cu/SAC305/Cu微焊点时效界面反应的影响
乔媛媛, 张明辉, 孙伦高, 马海涛, 赵宁
, doi: 10.12073/j.hjxb.20210930003
摘要:
为了探究不同等温时效温度下β-Sn晶粒取向及晶界特征对界面反应的影响,采用准原位观测手段对不同Sn取向的Cu/Sn3.0Ag0.5Cu/Cu(Cu/SAC305/Cu)微焊点进行研究. 结果表明,在不同温度下时效时,微焊点两侧界面IMC(Cu6Sn5 + Cu3Sn两相)自始至终呈现对称性生长,表明时效过程中β-Sn晶粒取向及晶界的存在不会影响界面反应. 但是随着时效温度的升高,界面IMC的形貌和厚度发生明显变化. 在100 ℃时效后,界面处生成扇贝状的Cu6Sn5和较薄的不连续的Cu3Sn层;在125 ℃时效后,界面处生成扇贝状的Cu6Sn5和较薄的连续的Cu3Sn层;而在150 ℃时效后,界面IMC由层状Cu6Sn5和层状Cu3Sn双层结构组成. 时效温度的升高促使Cu和Sn原子扩散加快,促进了扇贝状Cu6Sn5向层状转变并造成Cu3Sn的快速生长. 同时,基于界面IMC厚度随时效时间的演变规律,获得了不同时效温度下微焊点界面IMC生长曲线,可为Sn基微焊点的可靠性评价提供依据.
基于电信号监测的可控自触发电弧图像采集系统
吕小青, 郝福旺, 王壮壮, 徐连勇, 荆洪阳
, doi: 10.12073/j.hjxb.20211108002
摘要:
基于高速摄像机触发模式的特点,提出了一种基于电信号监测的可控自触发电弧图像采集系统. 介绍了系统硬件平台组成和软件总体框架,论述了以电信号有效值为监测条件的相关控制触发算法,叙述了电信号和电弧图像同步采集的具体实现方法,并以表面涂有油污的试样进行了电弧图像采集系统的试验验证. 结果表明,该系统能够有效基于电信号可靠自动触发高速摄像机拍摄,抓捕涂有油污表面的过渡过程信息. 相比于正常焊接过程,试样表面存在油污时,过渡周期明显增加,电弧形态呈现出较大的发散性.
焊接电压对绝缘铜线微电阻热压焊接头的影响
李远波, 温嵩杰, 杜鼎臣, 崔志远, 彭梓林
, doi: 10.12073/j.hjxb.20210710002
摘要:
采用微电阻热压焊工艺来焊接耐高温微细绝缘铜线,研究了不同焊接电压下接头的外观形貌、截面微观组织、拉断力和形成过程. 结果表明,当焊接时间为20 ms、电极压力为12 N、焊接电压大于2.05 V时,该工艺可在一个输出脉冲内完成绝缘铜线的除漆和焊接,无需预先除漆. 随着焊接电压的增加,接头长度基本不发生变化,接头宽度和拉断力一直增大;接头失效形式依次表现为界面剥离、前端断裂和中部断裂. 接头的演变过程包括预压塑性变形、接头弱连接、热辅助下的压陷、接头强连接和熔融金属挤出5个阶段.
超级马氏体不锈钢焊丝MAG焊熔敷金属冲击性能优化
焦帅杰, 王国佛, 贾玉力, 李向阳, 杨玉亭, 韩莹
, doi: 10.12073/j.hjxb.20210920002
摘要:
白鹤滩百万千瓦水电机组全部采用国产HS13/5L焊丝进行焊接,成功实现了中国高端装备制造的重大突破. HS13/5L焊丝为水轮机转轮同材质焊接材料,属于13Cr型超级马氏体不锈钢,然而其MAG焊熔敷金属的韧性低于母材,针对此问题,将现有的MAG平焊焊接工艺调整为立向上焊焊接工艺,以提高熔敷金属的冲击韧性.对比分析了平焊、立向上焊熔敷金属的微观组织和冲击性能. 结果表明,立向上焊位置回火热处理态熔敷金属的室温冲击吸收能量达到120 J以上,比平焊位置提高了约40%. 两种焊接位置下的熔敷金属微观组织的相组成无明显差异,焊态组织为淬火马氏体 + 残余奥氏体 + δ-Fe,回火热处理态组织为回火板条马氏体 + 逆变奥氏体 + δ-Fe.立向上焊熔敷金属中的氧化夹杂物密度比平焊位置降低了约22%.平焊和立向上焊熔敷金属冲击断口整体呈现出韧性断裂的特征,立向上焊位置熔敷金属的韧性优于平焊位置.
焊丝伸出长度对三丝间接电弧焊稳定性和焊缝成形的影响
刁国宁, 徐国敏, 张天奕, 王泽力, 刘黎明
, doi: 10.12073/j.hjxb.20210926001
摘要:
三丝间接电弧焊是一种新型高效焊接方法,为研究焊丝伸出长度对三丝间接电弧焊的影响,使用焊接分析仪及高速成像设备对焊接过程中的电弧、熔滴和电流电压情况进行采集. 结果表明,当主丝与边丝伸出长度不相等时,难以获得稳定的焊接过程. 当主丝与边丝伸出长度相等时,随着焊丝伸出长度的增加,电弧的集中性变差,电流电压波动程度增大,同时熔滴尺寸增大,主丝与边丝熔滴之间的夹角增大. 当主丝与边丝伸出长度均为10 mm时焊接过程最稳定、焊缝成形最好.
基于改进残差网络的多视图焊点缺陷检测
邓智超, 颜润明, 杨蕙同, 陈浩林, 赖锦祥, 雷亮
, doi: 10.12073/j.hjxb.20210928004
摘要:
基于卷积神经网络的单视图检测不能有效识别三维形状的缺陷目标,导致在实际应用中,往往是通过只检测某一最具代表性的视图或者依次检测每个面来实现低精度的检测要求,这带来了较大的时间成本和使用限制. 针对这一问题,提出了改进的残差网络(ResNet),并将其应用于三维形状的焊点缺陷检测. 该模型首先会一次性获取焊点的所有视图图像,再通过特征聚合和自适应学习模块,最终获得检测结果. 多视图焊点数据集来自高频电感元件,在所提出方法的识别精度达到了99.48%. 结果表明,改进的残差网络在同等网络层数的情况下有效提升了图像识别精度;对比单视图检测,多视图检测结构仅以较少的时间代价获得了较大的精度提升,能有效完成实际工业生产中的三维形状缺陷目标的检测任务.
热等静压扩散结合V4Cr4Ti和RAFM钢及其界面特性
张启航, 李佳霖, 谌继明, 王长浩, 杨波, 张弛
, doi: 10.12073/j.hjxb.20211119002
摘要:
低活化铁素体/马氏体(RAFM)钢及钒合金被认为是未来核聚变反应堆第一壁的候选结构材料,性能各有优劣,可满足近中期应用要求. 本研究采用热等静压技术在 800 ℃/150 MPa /2 h下实现V4Cr4Ti合金和RAFM钢CLF-1的固态扩散连接,对其界面微观组织、元素扩散特征以及剪切力学性能进行了分析. 结果表明,CLF-1钢在距离连接界面120 μm区域内出现脱碳层,而V4Cr4Ti侧存在宽约1.5 μm的高硬脆碳化物层;V4Cr4Ti/CLF-1钢连接界面无缺陷,接头室温剪切强度最高达238 MPa. 断口分析表明,断裂发生于靠近钒合金侧的高硬脆碳化物层,断口表现出整体韧性,局部脆性断裂的特征.
紫外光对铝合金焊接接头腐蚀行为的影响
龚利华, 郭为民
, doi: 10.12073/j.hjxb.20210827002
摘要:
通过光学显微镜分析研究了6061铝合金熔化极惰性气体保护焊(MIG焊)和搅拌摩擦焊(FSW)对接头组织的影响.结合极化曲线测试,比较了紫外光照射与暗态对预沉积NaCl的基材及焊接接头腐蚀行为影响的差异.结果表明,MIG焊接头组织均匀性较差,焊缝Mg含量远高于母材,使得表现出较差的热力学稳定性.紫外光照射加速了铝合金焊接接头的腐蚀,尤其是明显加速了MIG焊接头的腐蚀.30天的紫外光照射对FSW接头的影响与母材相近.这些影响与材料本身的耐蚀性及铝合金表面形成的半导体性质腐蚀产物密切有关.
航天电子产品CCGA加固工艺可靠性分析
王海超, 彭小伟, 郭帆, 丁颖洁, 陈强
, doi: 10.12073/j.hjxb.20210907001
摘要:
航天电子产品大量应用CCGA(陶瓷柱栅阵列封装)器件,其装焊质量与器件本体尺寸和加固工艺息息相关.文中通过试验和数值仿真方法,研究印制板约束、器件加固工艺对大尺寸CCGA焊点可靠性的影响.仿真与试验结果表明,优化CCGA周围印制板约束方式、使用EC-2216环氧胶加固CCGA本体均可大幅降低随机振动过程中焊点受力.使用少量环氧胶加固CCGA本体提高焊点抗机械振动能力的同时,对焊点抗热疲劳性能影响较小,满足QJ3086A高可靠装焊要求;随着环氧胶量增多,焊点抗热疲劳性能显著下降,焊点在温差变化较大的服役环境下存在失效风险;在充分优化PCB约束以降低板级振动响应的情况下,使用硅橡胶GD414加固器件本体亦满足航天电子产品高可靠装配要求.以上研究结果可为CCGA器件加固工艺提供参考.
低频相位对双丝双脉冲GMAW熔滴过渡和 焊缝成形的影响
吴开源, 陈梓威, 黄浩, 谢沛民
, doi: 10.12073/j.hjxb.20211102001
摘要:
为了提高双丝双脉冲熔化极气体保护焊(gas metal arc welding, GMAW)的焊缝成形质量,探究低频相位对熔滴过渡和焊缝成形的影响,在高频同步的前提下分别对低频同步和交替模式进行了试验. 通过高速摄影拍摄了低频同步和交替模式的熔滴过渡过程,再结合焊接过程中电流变化,分析了熔滴过渡对熔池的影响机制. 结果表明,交替模式可以减少熔滴的碰撞融合,进而减少大体积熔滴对熔池的冲击,减少了飞溅. 交替模式比同步模式的焊缝平整性更好,余高方差更小,鱼鳞纹规则,焊缝成形美观.
基于不同算法的金属管棒爆炸焊接模拟
缪广红, 胡昱, 艾九英, 祁俊翔, 马秋月, 孙志皓, 马宏昊, 沈兆武
, doi: 10.12073/j.hjxb.20211219002
摘要:
选取1060铝管/T2铜棒为爆炸复合棒制备材料,T2铜管/Q235钢管为爆炸复合管制备材料,利用ANSYS/LS-DYNA软件并结合拉格朗日法、ALE法及SPH-FEM耦合法三种算法,对一次制备两组爆炸复合管棒的爆炸焊接试验进行了数值模拟.结果表明,拉格朗日法的前期建模最为简洁,ALE法其次;模拟过程中SPH-FEM耦合法耗时最多,ALE法耗时最短;三种算法所测得的碰撞速度与理论计算值存在0.9 ~ 5.3 % 的误差,其中SPH-EFM耦合法的误差最小,拉格朗日法的误差最大. 利用管材内部的能量累积原理解释了焊接过程中外部复合管出现的扩径情况,并结合T2铜管/Q235钢管复合界面的压力分布验证了所产生的现象.
基于PSO-OSSART算法的非轴对称电弧发射系数重建质量评价
洪海涛, 王璐, 韩永全, 昌乐
, doi: 10.12073/j.hjxb.20210823001
摘要:
针对有序子集-联合重建算法(ordered subsets - simultaneous algebraic reconstruction technique, OSSART)重建参数选取主观性强的不足,提出以重建区域误差最小为适应度的随机优化粒子群算法(particle swarm optimization, PSO)来获取最佳重建参数,并对非轴对称电弧发射系数稀疏角度重建质量进行评价. 结果表明,与最大似然函数-期望值最大化算法相比,基于粒子群的OSSART算法不仅能够在大投射角度间隔条件下使重建误差明显降低,而且具有更强的边缘保持能力,能够有效提高电弧中心区域的重建质量.采用OSSART算法,应在180°范围内至少等间距采集6次特征谱线投影,才能保证变极性等离子-熔化极气体保护复合焊接(VPPA-MIG)电弧发射系数场的重建质量.试验结果为非轴对称电弧可靠光谱诊断提供理论依据.
磁控Plasma-FCAW水下复合焊工艺焊缝成形分析
王波, 杨帆, 李连波, 张洪涛, 邓清文
, doi: 10.12073/j.hjxb.20211104005
摘要:
磁控Plasma-FCAW复合焊作为一种新型水下高效焊接方法被提出,通过特殊焊炬结构设计实现了两种独立焊接工艺的优势互补. 针对复合焊接工艺中由于电源极性不同引起的电弧排斥问题,设计了外部磁场用于调控两个电弧间的耦合程度,并研究了主要工艺参数对Q355B钢水下焊缝成形及其截面几何特征的影响. 结果表明,施加的外部磁场能够有效改善复合焊接过程及焊缝成形的稳定性;FCAW电压对水下复合焊接过程稳定性具有显著影响;等离子焊接电流和FCAW电压对焊缝熔深影响较大且等离子电流与熔深间呈近似线性关系;相比于水下FCAW工艺,复合焊工艺焊接熔深提升超过40%,具有更高的焊接效率和焊接稳定性.
AZ31镁合金双面对称搅拌摩擦焊接头疲劳性能
闫志峰, 王卓然, 王树邦, 张红霞, 贺秀丽, 董鹏
, doi: 10.12073/j.hjxb.20211119001
摘要:
针对搅拌摩擦单面焊两侧热输入不均匀性导致疲劳强度低的问题,采用双面对称搅拌摩擦焊方法对10 mm的AZ31镁合金疲劳性能进行了研究. 结果表明,双面对称搅拌摩擦焊接头的屈服强度为130 MPa,与单面焊的123 MPa相比提高了5%;其疲劳极限为88 MPa,比单面焊接头的50 MPa提高了76%;双面对称接头疲劳裂纹萌生在上/下面的前进侧位置,并跨越上/下面焊缝交界面,最终在下/上面焊缝的后退侧RS区域瞬断,其疲劳断口均为以解离特征为主的脆性断裂. 双面对称焊接头其中一面应变范围与单面FSW的应变较高的后退侧接近. 通过双面搅拌摩擦焊接的镁合金接头疲劳强度得到了大幅度提升,疲劳寿命得到了延长.
核用ODS钢电阻点焊性能
魏世同, 刘琛, 贾昕, 陆善平, 李依依
, doi: 10.12073/j.hjxb.20210928001
摘要:
为评价ODS钢的电阻点焊性能,使用金相显微镜及扫描电镜观察了9CrYWT-ODS钢焊点不同区域的组织,测试了焊点的拉剪性能,确定了合适的焊接电流范围. 结果表明,焊点不同区域内氧化相尺寸存在明显差异,热影响区回火区温度较低,氧化相细小,热影响区相变区温度较高,氧化相有所长大,熔核区温度很高,氧化相明显粗化. 此外随着焊接电流增大,熔核尺寸增大导致焊点拉剪强度升高的同时,失效方式由界面失效逐渐转变为部分界面-部分焊点拔出失效,之后进一步转变为完全焊点拔出失效,继续增大电流到飞溅产生时,熔核尺寸减小引起拉剪强度降低,失效方式再次转变为部分界面-部分焊点拔出失效和界面失效. 根据拉剪性能测试结果确定合适的焊接电流范围为6.6 ~ 7.0 kA.
VPPAW工艺的变极性焊接电流受控稳定性
周阳, 齐铂金
摘要:
在铝合金的变极性等离子弧焊接(variable polarity plasma arc welding,VPPAW)工艺中,变极性焊接电流的受控稳定性是确保焊接成形质量的前提. 然而,等离子电弧的形态会跟随焊接电流极性的切变而变化,使得等离子电弧作为VPPAW电源的输出负载具有显著的非线性特性,常规PID控制策略无法确保VPPAW电源输出电流波形畸变,而输出焊接电流波形的畸变又会进一步加剧电弧负载的非线性特性,降低变极性焊接电流的受控稳定性. 为了改善VPPAW工艺的变极性焊接电流的受控稳定性出发,研究了常规PID控制策略下,铝合金的变极性等离子弧穿孔立向上焊接工艺的焊接电流受控稳定性以及等离子电弧的动态稳定性,引入了模糊控制理论,基于FPGA的并行逻辑时序设计方法,设计出了一种具有并行运算能力的模糊PID控制器. 验证试验结果表明,模糊PID控制器能够有效的改善VPPAW工艺的变极性焊接电流波形的稳定性.
空心钨极同轴填丝焊接丝弧交互作用机制
杨义成, 杜兵, 黄继华, 黄瑞生, 陈健, 徐富家
, doi: 10.12073/j.hjxb.20210913001
摘要:
空心钨极同轴填丝焊接焊丝与电弧(丝-弧)交互过程是决定焊接质量的关键.首先利用高速摄像观察分析了空心钨极电弧与实心钨极电弧形态,及其对焊缝成形特征的影响规律,然后构建了熔丝过程受力模型,系统分析了同轴填丝焊接过程中熔滴形成及过渡过程动力学特征.结果表明,空心钨极电弧表面辐照区域大于实心钨极,在大电流工艺条件下焊缝成形稳定;熔滴形成阶段,焊丝末端熔滴处于静力平衡状态,在较大表面张力作用下,无法自发从焊丝末端直接过渡进入熔池;熔滴过渡阶段,部分电流从焊丝流过,产生电磁收缩力,引起焊丝与熔池之间的熔滴摆动.
单静止上轴肩BT-FSW工艺过程及成形机理
温泉, 李文亚, 吴雪猛, 任寿伟, 赵静
, doi: 10.12073/j.hjxb.20211128002
摘要:
以AA6056铝合金单静止上轴肩BT-FSW(stationary upper shoulder BT-FSW,SSUBT-FSW)接头为研究对象,通过数值模拟与试验相结合的方法,阐明了SSUBT-FSW温度场与应变场分布规律及接头成形机理. 结果表明,SSUBT-FSW的上轴肩处于静止状态,有效增加了焊接稳定性,并将最大扭矩减小至55 N•m(常规BT-FSW最大扭矩65 N•m). 上静止轴肩对焊缝表面施加顶锻压力,促使弧纹的波峰与波谷的高度差从60 μm减小至10 μm,显著提高了接头表面光洁度. 下轴肩旋转所产生的塑性应变区直径大于搅拌针,促使接头横截面等效塑性应变场呈梯形分布,与横截面温度场具有高度吻合性. SSUBT-FSW过程中产生材料非对称性流动行为,靠近下轴肩的材料流动性显著优于上静止轴肩.
5A06铝合金静止轴肩搅拌摩擦焊T形接头组织与性能
秦丰, 张春波, 周军, 乌彦全, 梁武, 李睿
, doi: 10.12073/j.hjxb.20220201001
摘要:
采用静止轴肩搅拌摩擦焊方法实现了10 mm厚5A06铝合金T形接头的焊接. 通过低主轴转速匹配高焊接速度与高主轴转速匹配低焊接速度两组不同的焊接参数,结合拉伸试验、宏观与微观金相分析、电子背散射衍射(electron backscattered diffraction,EBSD)分析与扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)断口分析,研究了热输入对焊接接头力学性能与组织的影响. 结果表明,在两组焊接参数下均可获得无孔洞缺陷的全焊透T形接头,焊缝表面光滑平整,几乎无减薄发生;热输入不同会改变搅拌针与周围材料的摩擦形式,引起焊缝出现弱结合缺陷,并影响接头抗拉强度; 在高主轴转速匹配低焊接速度时,焊缝中心重叠区顶部易产生弱结合缺陷,导致接头抗拉强度较低,为198 MPa,拉伸试样断裂在腹板. 在低主轴转速匹配高焊接速度时,焊缝无缺陷存在,接头抗拉强度为287 MPa, 拉伸试样断裂在底板.
高匹配搭接角焊缝力学性能及应用效果分析
许彦, 刘迎来, 聂向晖, 丰振军, 李亮, 杨锋平
, doi: 10.12073/j.hjxb.20211021001
摘要:
采用等匹配和高匹配焊材完成了高钢级B型套筒修复高钢级管道的试验研究. 结果表明,等匹配焊接和高匹配焊接的角焊缝焊接接头都具有良好的拉伸强度和冲击韧性,高匹配焊接接头熔覆金属的冲击韧性略低于等匹配,其焊接接头延展性略差;施焊后等匹配搭接角焊缝未发现焊接缺陷,焊接接头维氏硬度最大值为293 HV10,出现在角焊缝外表面与套筒搭接焊缝处;高匹配搭接角焊缝出现了起源于角焊缝外表面层的横向裂纹,且该焊接接头硬度整体偏高,最大值出现在外表面中心位置焊缝处,为403 HV10,与裂纹起裂位置对应,其产生原因与焊接过程中不同部位熔池金属冷却速率有关,尤其是外表面盖面焊处冷却速度较快,外壁层硬度值异常偏高,萌生裂纹.因此建议搭接角焊缝焊接焊材选择时,在不影响密封和承载前提下,可尝试降低焊缝匹配强度等级.
热处理对2219铝合金双频复合脉冲TIG焊接头组织演变及力学性能影响
尹玉环, 曾才有, 高焓, 张铁民, 齐铂金, 从保强
, doi: 10.12073/j.hjxb.20211102003
摘要:
系统对比研究了直接时效处理和固溶时效处理对2219-T6铝合金双频复合脉冲TIG焊接头强化的影响. 分析了焊后热处理工艺对α-Al晶粒、共晶组织及时效析出行为的影响,讨论了接头组织不均匀性对塑性变形行为的影响机制. 结果表明,直接时效处理对α-Al晶粒和共晶组织影响较小,在焊缝区引入低密度粗大θ'-Al2Cu析出相,对接头强化效果有限,且对塑性有损害;而固溶时效处理导致α-Al晶粒粗化、共晶组织含量降低且尺寸细化,在焊缝区引入高密度细小θ''-Al3Cu析出相(平均直径22 nm),并显著提升接头强度和塑性,使得接头强度系数达到0.84,断后伸长率升高至7.0%. 固溶时效处理所获得的接头强塑化效应源于焊缝区弥散纳米θ''相析出强化,使得接头强度匹配更加均衡,促进了接头均匀塑性变形,并提升了接头抗拉强度.
钛箔/钢爆炸焊接的界面结合性能
毕志雄, 李雪交, 吴勇, 熊苏, 汪泉, 荣凯
, doi: 10.12073/j.hjxb.20211105002
摘要:
为减小钛/钢爆炸焊接钛层的使用量,以低爆速乳化炸药作为焊接炸药,食盐作为传压层,成功实现厚度200 μmTA1钛箔与Q235钢的爆炸焊接.通过金相显微镜、扫描电镜和能谱仪对界面微观形貌进行分析,利用万能试验机对复合板试件进行拉伸、弯曲试验检测其结合性能. 结果表明,钛箔/钢界面呈规则的波形,主要以熔化层结合,具有良好的结合质量.靠近界面金属产生强烈的塑性变形,钢侧晶粒呈流线状.波后的旋涡内包含熔化块,未观测到孔洞、裂隙等缺陷.根据Ti和Fe元素原子比例,熔化块成分主要为FeTi,Fe2Ti等金属间化合物.三点弯曲和拉伸破坏试件的界面均未出现分离,复合板材界面具有良好的塑性变形能力和结合性能.拉伸破坏试件断口两侧的钛层与钢层存在大小不一的韧窝,主要呈塑性断裂.
基于声发射多特征融合的搅拌摩擦焊缺陷监测
孙屹博, 龙海威, 邹丽, 杨鑫华
, doi: 10.12073/j.hjxb.20211126004
摘要:
搅拌摩擦焊(FSW)是一个多物理场耦合过程,焊接过程中声发射信号与焊接缺陷具有关联性. 基于声发射检测与多特征融合研究FSW缺陷监测方法,实时检测固介中的声发射信号,利用短时傅里叶变换、小波变换、梅尔频谱对声发射信号进行分析,确定焊接缺陷与声发射信号之间的相关性,最后通过concat融合方法构建多特征向量. 结果表明,FSW在预制缺陷处具有不同的声发射信号特征. 短时傅里叶、小波变换、梅尔频谱分析显示声发射信号频率集中在20,20,3.5 kHz频段且在预制缺陷处功率分别达−40,0.8,−40 dB以上. 应用多层神经网络分别建立基于单特征、多特征向量的焊接缺陷识别模型,多特征向量的焊接缺陷识别模型在数据集中的平均识别率达到97%,比基于单一特征缺陷识别模型提高18%. 研究的多特征缺陷识别模型能更准确地对焊接状态进行识别与监测.
2A14-T4铝合金厚板搅拌摩擦焊接头微观组织和力学性能
刘会杰, 高一嵩, 张全胜, 赵慧慧
, doi: 10.12073/j.hjxb.20210615001
摘要:
随着工业技术的进步,航空航天、交通运输等领域对构件的承载能力提出了越来越高的需求,采用搅拌摩擦焊的方法对9 mm厚2A14-T4铝合金进行连接,并对高强铝合金厚板接头沿厚度方向不同区域的微观组织和力学性能进行研究 .结果表明,在转速400 r/min、焊接速度100 mm/min条件下能够获得表面成形良好的焊缝,接头抗拉强度为360 MPa,达到母材强度的83.9%. 接头微观组织沿厚度方向存在显著差异,焊缝上部、中部、下部晶粒尺寸逐渐减小,其平均直径分别为7.9,5.0和2.8 μm. 焊缝底部断口出现小而浅的等轴状韧窝.接头断裂位置和最低显微硬度均出现在接头后退侧的热机影响区;同时接头显微硬度呈现“W”形分布,且沿厚度方向分布存在差别,焊缝上部、中部、下部显微硬度最低值分别为99.9,97.9,和94.7 HV.
碳钢旁路热丝PAW增材制造成形及组织和性能调控
苗玉刚, 李春旺, 邵丹丹, 赵羽扬, 魏超, 张本顺
, doi: 10.12073/j.hjxb.20220109001
摘要:
为了解决电弧增材制造过程中电弧热输入过大导致成形较差、晶粒粗大等问题,以H08Mn2Si碳钢为增材材料,进行了旁路热丝等离子弧(PAW)增材制造成形及组织优化. 首先在单层单道沉积试验中,研究了主/旁路电流比对熔敷成形和热输入的影响;然后进行多层单道沉积试验,分析了不同层间温度下碳钢的成形、微观组织以及硬度;最后对成形良好的增材样件进行了拉伸性能测试. 结果表明,当主/旁路电流比较小时,可以获得表面均匀光滑的熔覆层、母材稀释率可减小至10%;当控制层间温度为较低的温度100 ℃时,增材成形表面质量较好,试样中间稳定区域处的微观组织晶粒尺寸细小,珠光体占比增加,平均硬度最高可达到294 HV;拉伸试验表明其强度性能以及塑性性能在各方向上均匀一致,断裂形式为韧性断裂.
轧制 + 增材TC4合金电子束焊接接头组织与性能
闫泰起, 吴宇, 程序, 李安, 张述泉
摘要:
研究了一种电子束焊接参数对轧制+增材TC4钛合金焊接接头组织影响,分析了焊后钛合金力学性能. 结果表明,轧制侧热影响区合金组织变化较大,离焊缝中心距离越近,β转变组织含量增加,晶粒逐渐转变为等轴晶组织,等轴晶内有集束状马氏体\begin{document}$\alpha '$\end{document}相析出,越靠近焊缝等轴晶尺寸越大;增材侧热影响区组织形态变化较小,β晶粒形态保持柱状晶形态,无等轴晶区产生,晶内组织转变为马氏体\begin{document}$\alpha '$\end{document}相. 焊缝两侧热影响区显微硬度变化趋势相同,均为越靠近焊缝中心,显微硬度越高,焊接重熔区硬度最高,达400 HV左右. 焊接接头力学性能与TC4钛合金锻件相当,且断裂位置均位于激光沉积母材区域.
船用耐蚀钢DH36光纤激光-MIG复合焊接接头组织和性能
高艳, 崔丽, 常耀卿, 顾长石, 贺定勇
, doi: 10.12073/j.hjxb.20180320001
摘要:
为探索12 mm厚DH36船用耐蚀钢对接用光纤激光-MIG复合焊接工艺,分析了四种不同送丝速度对接头成形、微观组织、拉伸性能及腐蚀性能的影响. 结果表明,在送丝速度为8.5 m/min时可获得成形优良的接头,随着送丝速度的增加,电弧区和激光区焊缝的熔宽均增加. 焊缝区主要由针状铁素体、先共析铁素体和一定量的贝氏体组成,送丝速度对针状铁素体的形态和数量有显著的影响. 增加送丝速度对接头抗拉强度的影响不大,但减小了延伸率,接头延伸率最高达16.5%. 接头极化曲线测试表明,当送丝速度为7.5 m/min时,自腐蚀电流密度最小,腐蚀倾向最低.
窄间隙摆动焊炬电弧传感试验系统的开发
刘文吉, 关真宇, 李亮玉, 岳建锋
摘要:
为了提高窄间隙焊接摆动电弧传感的精度和可靠性,研究电弧到窄间隙坡口侧壁的距离对电弧传感特征参数的影响规律,通过高精度激光位移传感器测量焊枪相对于坡口中心的位置,基于TMS320F2812和Labview软件,开发了一种能同步采集电弧图像、焊接电压、焊接电流和焊枪摆动位置四路信号的电弧传感试验系统. 采用P-GMAW的焊接方式对开发的试验系统进行测试,结果表明,该系统可靠有效,为深入研究窄间隙摆动电弧传感特征奠定了必要的基础.
T91马氏体耐热钢激光填丝焊工艺
祁小勇, 叶兵, 余世文, 喻亮
, doi: 10.12073/j.hjxb.201940
摘要:
对5 mm厚T91马氏体耐热钢板激光填丝焊工艺进行研究,分析了热输入对焊缝成型、微观组织、内部气孔数量的影响规律,并对最佳参数焊缝的力学性能进行了检测. 结果表明,采用同质焊丝焊接T91钢时,随着热输入的增加,焊缝宽度变大,焊缝内部气孔数量减少,晶粒度变化不明显,焊缝区与热影响区组织均为回火马氏体;采用功率5 600 W、速度1.2 m/min、送丝速度1.2 m/min的参数焊接可获得内部基本无气孔的焊缝,焊缝显微硬度300 HV,抗拉强度697 Mpa,断裂在母材,180°正弯与背弯曲均未出现裂纹,20,0,–20 ℃下冲击性能均高于母材.