动态低应力小变形无势裂随焊锤击焊接技术研究

从力学角度出发,首次提出随焊锤击的焊接技术,并结合跨焊缝两侧横向位移的测量及显微组织的研究,分析了随焊锤击防止焊接裂纹的作用机理,试验结果表明,随焊狂击技术可显著地改善焊缝显微组织及残余应力分布,防止焊接热裂纹的产生,并能够有效地控制LY12CZ铝合金薄板焊接横向及纵向收缩变形,可以认为随焊锤击是一种更合理,更具实用价值的低应力小变形无热裂的焊接技术新方法。     

随焊冲击碾压对LY12CZ铝合金接头组织和性能的影响

随焊冲击碾压是一种控制薄壁结构焊接应力变形、防止热裂纹的新方法.这种方法同时也改善了LY12CZ铝合金接头组织,提高了其力学性能.金相和拉伸断口SEM观察表明,随焊冲击碾压焊缝区晶粒明显细化,组织更加致密,气孔、缩松等缺陷大大减少.与常规焊接接头拉伸断口脆性和塑性断裂特征并存相比,随焊冲击碾压焊缝断口形貌呈现典型的塑性断裂的特征.随焊冲击碾压之后,接头区的硬度有了明显提高,表明接头软化区重新得到强化.而拉伸、疲劳和三点弯曲实验结果表明,随焊冲击碾压之后接头的抗拉强度、塑性及疲劳寿命等力学性能也都得到不同程度的提高.由于薄弱的焊趾部位得到强化,裂纹萌生位置也由焊趾转移到焊缝.     

振动焊接工艺效果研究

通过振动焊接与传统焊接方法的对比试验来研究振动焊接技术对焊接残余应力、焊接变形、焊缝及其热影响区组织、工件焊缝质量、热影响区疲劳寿命等的影响，得出该技术可以降低焊接残余应力、细化焊缝及热影响区组织、防止焊接裂纹和工件畸变，改善焊缝综合质量的结论，并成功应用于HT-7U项目中304L圆形大底板构件的焊接中，取得明显效果。最后，指出了振动焊接技术在我国工业应用中尚存在的几个重大问题，为推广该项技术指明了发展方向。     

随焊激冷防止高强铝合金焊接热裂纹的数值模拟

采用热弹塑性有限元方法对随焊激冷防止焊接热裂纹的工艺过程进行了数值模拟 ,动态定量地描述了温度场、位移场和应变场的演变过程 ,清晰地揭示了随焊激冷防止焊接热裂纹的机理及主要参数的影响规律 .研究表明 ,随焊激冷能够通过冷源作用区的冷却收缩造成对其前方处于BTR金属的横向挤压 ,推迟塑性拉伸应变的开始形成温度并减缓其发展速率 ,因而降低热裂纹倾向 ;采用较小的激冷距离有利于降低热裂纹倾向 ,在激冷距离较大时提高激冷功率仍有防止热裂纹的作用 ;加大外部拘束会在一定程度上削弱随焊激冷防止热裂纹的效果 .     

随焊激冷防止焊接热裂纹新方法的研究

从焊接力学角度提出了随焊激冷防止焊接裂纹的新方法，阐明了随焊激冷防止焊接热裂纹的机理，并就随焊接冷参数对焊接热裂纹的作用进行了研究。通过测量近缝区两点在焊接过程中位移的实时变化过程，验证了随焊激冷防止焊接热裂纹的新方法。     

振动CO2气体保护焊缝残余应力和接头显微组织分析

采用振动CO2气体保护焊对轻型汽车驱动桥壳进行了焊接。对被焊接工件在常规CO2气体保护焊、常规CO2气体保护焊后振动时效处理及不同激振频率下振动CO2气体保护焊三种工艺进行了对比,并就不同条件下的焊缝残余应力、焊接接头显微组织作了分析。结果表明,采用适当振动参数, 在较大振幅时,振动CO2气保焊接能有效减小焊接变形,降低焊接残余应力,最大主动应力降低幅度达到41.74%。熔合区和过度区变窄,焊缝和热影响区晶粒明显细化,由柱状晶转变为等轴晶,魏氏组织减少甚至消失。     

Q355钢板对接接头裂纹扩展所致焊接残余应力重分布研究

目的 定量研究裂纹扩展导致的焊接残余应力重分布效应,得到残余应力随裂纹扩展的变化规律。方法 首先采用盲孔法测试了Q355钢板对接接头的初始残余应力;其次利用线切割技术模拟了平行以及垂直于焊缝的裂纹扩展情况,并测试了裂纹扩展导致的残余应力变化量;最后根据测试数据提出了残余应力释放量Δσ与裂纹长度a之间的函数关系式,进一步得到了基于裂纹扩展的应力重分布计算公式。结果 Q355钢板对接焊的焊缝区纵向(沿焊缝方向)存在较大的残余拉应力,拉应力峰值出现在焊趾处,为屈服强度的1.13倍。焊缝区横向存在梯度较大、拉压交替变化的残余应力,压应力峰值出现在焊趾处,大小为52.6 MPa,拉应力峰值出现在距焊缝中心线17 mm处,大小为63.5 MPa。裂纹扩展能显著释放残余拉应力:裂纹沿焊缝中心扩展,横向残余拉应力峰值降低了45.8%;裂纹沿垂直于焊缝方向扩展,焊趾处的拉应力峰值降低了63.3%。结论 裂纹扩展会显著影响焊接构件的残余应力分布,根据实测数据提出的裂纹扩展应力重分布计算公式能够较好地反映残余应力重分布情况。     

AZ81A镁合金焊接接头的组织与性能

对AZ81A镁合金进行了搅拌摩擦焊和钨极氩弧焊的工艺实验.通过观察焊接接头宏观成形,分析焊缝显微组织,测试焊接接头的显微硬度分布,对两种焊接方法焊接性进行了分析.研究结果表明:搅拌摩擦焊的外观成形及可操作性均优于熔化焊,焊件焊后基本没有变形.搅拌摩擦焊接头的焊缝为锻造组织,焊核区为细小的再结晶组织;热影响区为部分再结晶组织,再结晶的晶粒沿原铸造晶界生长.熔化焊接头的焊缝区组织为较母材细小的等轴晶,熔合区组织的晶界为α固溶体和Mg17Al12共晶,并有强化相析出;热影响区组织的晶界分布有不连续的共晶.     

TC4钛合金激光焊接应力变形有限元分析

基于ANSYS有限元分析软件,采用三维移动热源,对TC4钛合金激光焊接残余应力和变形进行了数值模拟和实验研究.结果表明:钛合金激光焊接产生很大的纵向残余应力,而横向残余应力较小.激光焊接线能量增加时,纵向残余应力拉伸区域变宽,峰值应力降低;而横向残余应力随线能量的增加而升高.在临界焊透规范以上焊接时,随焊接线能量的增大,角变形随之而减小,而横向收缩变形增大.焊件被完全穿透时,线能量对角变形的影响作用降低.钛合金激光焊接变形和残余应力实验结果与数值计算结果吻合性较好.通过焊缝金相实验分析了焊接残余应力和变形与线能量的内在关系.     

焊接残余应力调控技术的研究与应用进展

残余应力在焊接构件中普遍存在，不均衡分布的残余应力是构件变形和开裂的根源，直接影响焊接构件的承载能力、稳定性和服役寿命。焊接残余应力随构件服役环境及外界载荷变化而动态分布，对残余应力的消减、均化应贯穿焊接构件设计、生产和服役全生命周期。焊接变形及残余应力控制关键在于塑性区的调控，合理的焊接顺序能有效降低工件应力集中并改善其分布状态，及时的焊前预热及焊后回火能有效降低接头温度梯度、松弛应力集中、消减残余应力。对焊缝的锤击松弛处理能抵消部分焊缝区收缩，减小残余拉应力。对焊缝及周边区域施加拉伸、振动时效、超声冲击和喷丸强化等力学形变载荷，可与焊件内部应力叠加促进塑性形变，释放、均衡残余应力。这些方法各有优势，但均需密切结合构件材料、结构及性能控制要求来进行选择。随着制造业转型发展及绿色环保政策驱动，未来工程装备残余应力调控技术会向绿色环保、柔性高效、过程可控、专业化方向转变。     

Control of Titanium Alloy Thin Plate Welding Distortion by Trailing Peening

The technology of trailing peening is a kind of promisingly bran-new technology which can be used to control weldingstress and distortion of Ti alloy thin plate. Control of TC4 Ti alloy thn plate welding stress and distortion underthe condition of convent     

燃汽轮机发电机铸造风扇开裂分析

某意大利进口的燃汽轮机发电机铸造风扇在国内安装使用2 a后发生早期开裂事故。从低倍组织、断口形貌、显微组织和力学性能等方面对风扇开裂原因进行了分析,并利用有限元软件对风扇的小环应力分布进行了计算。结果表明:该风扇开裂的性质为低应力累积损伤所致的疲劳开裂,开裂的主要原因是风扇裂纹源部位存在较多的裂纹、显微疏松孔洞等补焊缺陷以及在补焊后未能进行适当的热处理。     

先进航空材料焊接过程热裂纹研究进展

高焊接热裂纹敏感性是制约新一代合金材料在航空航天领域推广应用的技术瓶颈。本文分别从焊接热裂纹的产生机理和各类合金裂纹敏感性实验的角度梳理该方向的研究进展。焊接热裂纹主要包括凝固裂纹（在焊缝内部产生）和液化裂纹（在焊缝与部分熔化区交界处产生）。影响焊接热裂纹产生的因素包括材料成分、焊接热循环以及接头热应力。在梳理焊接热裂纹机理研究的基础上,分别总结了铝合金、镁合金、先进高强钢以及镍基合金焊接热裂纹的实验研究进展。建立考虑复杂多组元以及结晶形态对裂纹敏感性影响的量化判据,是该领域未来的重要发展方向。针对母材和焊材进行成分优化、添加形核剂或实施辅助工艺措施,是工程应用领域抑制热裂纹缺陷的有效方法。开展焊接热裂纹产生机理及其抑制方法研究,有助于突破新一代合金材料加工技术瓶颈,推进其在航空航天领域的应用。     

Surface modification technique to enhance metallurgical and mechanical properties of alloy C-276 weldment by laser shock peening without coating

Microsegregation of alloying elements is prone to hot cracking in the weldment of alloy C-276. The formation of topologically close packed phases P and µ is largely responsible for the hot cracking. The present study articulates the effect of laser shock peening (LSP) to improve the metallurgical and mechanical properties of the weld joint. The weld joint was fabricated by pulsed current gas tungsten arc welding (PCGTAW) using an ERNiCrMo-3 filler wire. LSP without coating was carried out on the cap surface of the weldment. Microstructural studies were carried out to compare the as-welded and laser-peened microstructure on the fusion zone. The results show that a fine equiaxed dendritic structure was observed in both conditions. EDS analysis was carried out to evaluate the microsegregation of alloying elements. EDS analysis indicates that there are no secondary intermetallic phases. X-ray diffraction analysis was carried out to evaluate the phase change and crystallite size in the as-welded and laser shock peened fusion zone. The result shows 48.99% reduction in crystallite size after LSP. Hardness and tensile strength results indicate there is a consequential increase in laser shock peened specimen compared with as-welded specimen.     

不同拘束条件下高强铝合金LY12CZ焊接热裂纹倾向的研究

采用一种简便有效的热裂纹试验方法，在自行研制的变拘束度夹具上，研究了不同拘束条件下高强铝合金ＬＹ１２ＣＺ焊接时的热裂纹倾向。同时结合跨焊缝两侧横向位移的实时测量结果，分析了拘束条件对焊接热裂纹倾向产生影响的机制。     

包胶辊开裂原因分析

采用化学成分分析、宏观和微观组织检验以及力学性能测定等方法对在使用过程中发生开裂的包胶辊进行了分析。结果表明，由于错误地将平衡重焊在了辊筒内壁，由此造成辊筒的显微组织和力学性能以及受力状况发生了变化。在承受频繁的弯曲应力作用后，在其焊接热影响区萌生了裂纹源进而发生疲劳开裂。     

Weldability and properties of martensitic/austenitic stainless steel joints

Abstract

A series of studies has been carried out to examine the weldability and properties of dissimilar steel joints using martensitic and austenitic stainless steels F6NM (OCr13Ni4Mo) and AISI 347, respectively. This type of joint requires good mechanical properties, corrosion resistance, and a stable magnetic permeability in addition to a good weldability. Weldability tests include weld thermal simulation of the martensitic steel to investigate the influence of weld thermal cycles and post-weld heat treatment (PWHT) on the microstructure and mechanical properties of the heat affected zone (HAZ); implant testing to examine the tendency for cold cracking of martensitic steel; and rigid restraint testing to determine hot crack susceptibility of the multipass dissimilar steel joints. The simulation results indicated that the toughness of the martensitic steel HAZ did not change significantly after the weld thermal cycles. The implant test results indicated that welds produced using nickel based filler show no tendency for cold cracking, whereas welds produced using martensitic or ferritic filler show such a tendency. Based on the weldability tests, a welding procedure (tungsten inert gas welding for root passes with HNiCrMo-2B wire followed by manual metal arc welding using ENiCrFe-3B coated electrode) was developed and a PWHT at 600°C for 2 h was recommended. Joints produced using the developed welding procedure are not susceptible to hot and cold cracking. After PWHT the joints exhibit both satisfactory mechanical properties and stress corrosion cracking resistance.

MST/1955     

Manual metal arc weld modelling: Part 3 Implementation of two-layer heat-affected zone refinement technique under shop floor conditions

Abstract

The two-layer technique for refining the heat-affected zone was developed to prevent the occurrence of the coarse–grained bainitic microstructure in the HAZs of Cr–Mo–V steels. This microstructure, because of its poor creep ductility, can lead to circumferential cracking during stress relief, as well as longer–term in–service cracking. In this paper the results of an analysis of multipass manual metal arc welding (presented in an accompanying paper), in which the conditions for achieving successful two–layer refinement were defined in terms of the heat input ratio of the two layers, are incorporated into a practical welding procedure designed to produce complete refinement of the HAZ. The procedure is presented in nomographic form for use by welders and welding engineers. The scheme has been used with success in welding trials under shop floor conditions.

MST/193c