超声振动对304不锈钢窄间隙TIG焊接接头组织和力学性能的影响

针对304不锈钢窄间隙TIG(非熔化极惰性气体保护电弧焊)焊接焊缝晶粒粗大、接头拉伸性能较差等问题，采用将超声振动头施加在试板，在TIG焊接过程引入超声振动的方法对其进行焊接，研究了焊接接头的组织和力学性能。结果表明：引入超声振动后，在热力学和动力学综合作用下，焊缝熔深增加，焊缝区柱状晶向等轴晶转变速率提高，等轴晶占比增多，晶粒细化；与常规TIG相比，引入超声振动后改善了304不锈钢窄间隙焊接接头的焊缝组织，提高了其力学性能，焊缝区的硬度明显提高，接近于母材，焊接接头的抗拉强度和屈服强度也均高于常规TIG焊接接头，伸长率也得到提高；当超声振幅为40μm时，焊接接头的抗拉强度最高，为674 MPa,屈服强度也较高，为376 MPa,断后伸长率为25%。     

6061铝合金超声-交流TIG复合焊接接头的组织性能研究

研究了超声-交流TIG复合焊接工艺参数对6061铝合金焊缝成形、焊接接头显微形貌和力学性能的影响,并分析了其作用机理。结果表明,相对于常规交流TIG接头,超声-交流TIG复合焊接头焊缝上下表面的宽度小,熔合区附近的组织更加细小,晶粒向等轴化转变,焊缝中心的第二相质点尺寸和质点间距更小,且超声振幅越大晶粒细化和等轴化程度越高。频率为20 k Hz的复合焊接接头的抗拉强度分布最为稳定;超声-交流TIG复合焊接接头的抗拉强度和断后伸长率都相对常规交流TIG焊接接头有所提高。6061铝合金适宜的超声频率为20 k Hz,输出振幅为42μm。     

TC4钛合金电子束焊与TIG焊焊接接头的组织性能对比研究

针对TC4钛合金电子束焊及TIG焊焊接接头的凝固组织、微观相结构及接头静载室温拉伸性能进行了对比研究。结果发现,TIG焊接头热影响区内为较粗大的等轴晶,焊缝区内凝固组织为粗大柱状晶,柱状晶粒生长方向由最初的垂直于焊缝-热影响区界面逐渐转为垂直向上生长。电子束焊接头组织形态同样是热影响区为等轴晶粒形态,而焊缝区内为柱状晶粒,等轴晶和柱状晶粒的尺寸较TIG焊均明显减小,且柱状晶生长方向始终垂直于焊缝-热影响区界面。TIG焊焊缝区原始β晶内的微观组织由魏氏α板条、针状马氏体α’以及β基体组成,而电子束焊焊缝原始β晶内的微观组织由大量细长针状马氏体α’+β基体组成。力学性能测试结果表明,电子束焊焊接接头的强度略高于TIG焊,塑性显著优于TIG焊。     

AZ91镁合金TIG焊接接头组织性能的磁场控制

将外加纵向交流磁场引入到5mm厚AZ91镁合金板的TIG接焊中,研究磁场电流对其焊接接头力学性能和微观组织的影响.结果表明,外加纵向磁场通过旋转电弧对熔池进行搅拌,可以使焊缝晶粒得到细化,进而使焊接接头的抗拉强度和硬度等力学性能得到改善;当磁场电流Im=1A时,焊接接头的力学性能达到最大值,此时焊缝硬度为88.09 HV,接头抗拉强度为269.3 MPa.     

电磁搅拌对AZ91合金TIG焊接头性能的影响

为了提高镁合金焊接性,外加横向直流磁场下对厚度为5mm的AZ91镁合金板进行TIG焊.通过对其不同磁场电流下所得焊接试样进行抗拉强度和硬度试验,以及焊缝区金相组织分析,系统地研究了磁场电流对焊接接头力学性能和微观组织的影响.结果表明,通过外加横向磁场对熔池进行搅拌,可以使焊缝晶粒得到细化,进而使其抗拉强度和硬度等力学性能得到改善;当磁场电流Im=1.5A时,焊接接头的力学性能达到最大值,此时焊缝硬度85.27 HV,抗拉强度为325.2MPa.     

超声电弧对6061铝合金MIG焊接头组织和性能的影响

为了改善铝合金MIG焊的接头质量,利用外接超声激励装置在MIG焊接电弧中激发出超声,并研究了超声激励频率对6061铝合金对接焊缝的成形、气孔分布、显微组织及力学性能的影响规律. 结果表明,超声电弧可以有效的细化焊缝组织、减少焊缝气孔量,提升接头的强度. 与常规MIG焊接相比,在引入超声电弧后,焊缝的熔宽增加,焊缝中胞状树枝晶组织被细化,等轴晶区域占比增加,在激励频率为30 kHz时组织细化效果最好;随着激励频率的增加,焊缝中的气孔量逐渐降低,焊接接头的抗拉强度提高,当激励频率为50 kHz时,抗拉强度最高,达到235 MPa,为母材强度的73.4%,对应拉伸断口中韧窝的形态更加等轴化、分布更加均匀.     

机械振动条件下AZ61合金焊接接头组织与性能研究

研究了垂直振动、水平振动和坡口角度对AZ61合金TIG焊接接头组织和力学性能的影响,分析了机械振动的作用机理。结果表明,垂直振动和水平振动条件下,不同坡口角度下的AZ61合金焊缝区等轴晶尺寸都要小于常规TIG焊缝区,且颗粒状β-Mg17Al12相含量相较于常规TIG焊焊缝区有所减小,但是水平振动条件下焊缝区晶粒细化程度略低于垂直振动条件;垂直振动和水平振动焊接条件下热影响区的晶粒尺寸相对常规TIG焊更加细小,但是晶粒尺寸分布并不均匀,且相同坡口条件下热影响区晶粒要明显粗于焊缝区;垂直振动和水平振动条件下,开坡口和无坡口焊接接头的抗拉强度和断后伸长率都要高于常规TIG焊,且垂直振动、坡口角度为25°时,AZ61合金焊接接头具有最佳的强度和塑性结合。     

焊后热处理对7075铝合金PVPPA焊接接头组织与性能的影响

采用脉冲变极性等离子弧焊焊接10 mm厚的7075铝合金,对焊后试件进行固溶后水淬再进行二级人工时效处理,利用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、万能拉伸试验机和显微硬度仪对焊缝的显微组织和焊接接头的力学性能进行了分析和测试,研究焊后热处理对焊接接头组织及力学性能的影响. 结果表明,焊缝区经热处理后晶粒由柱状晶向等轴晶转变,枝晶间和晶界处的T相溶解,焊接接头的抗拉强度由热处理前397.9 MPa提高到545.1 MPa,接头强度系数为0.925,焊缝的显微硬度有所改善,力学性能显著提高.     

超声功率对7075铝合金CMT焊接接头的组织与性能的影响

为了解决铝合金接头的气孔多、晶粒粗大、力学性能差等问题,使用冷金属熔滴过渡(CMT)焊接方法完成对7075铝合金薄板的焊接,在焊接过程中引入超声波。通过金相、EBSD、力学性能等测试考察了不同超声功率对焊接接头气孔、微观结构和力学性能的影响。结果表明,超声振动可以显著地减小气孔数量、增加熔宽,并且其焊接热影响区（HAZ）的宽度随超声功率的增加而减小;超声功率为1200 W时焊接接头显微硬度较无超声提高87.514 MPa,抗拉强度提高85 MPa,断后伸长率提高1.4%。由EBSD结果分析可知,当超声功率为1200 W时焊缝平均晶粒尺寸36.89μm,比未施加超声时减小了9.99μm,焊缝晶粒得到了明显细化;随着超声功率的增加提高了晶粒的大角度晶界的比例,焊接接头的塑性有所增加。     

5059铝镁合金TIG焊接接头组织性能研究

通过开展5059铝镁合金4 mm自动TIG焊对比试验，当热输入为13.8 kJ/cm时，焊缝组织为尺寸较大的等轴晶组织，晶内呈树支状生长，平均晶粒度约为2.56级，焊缝区域能谱（EDS）发现第二相含有7.78%Mg、9.20%Mn，接头的抗拉强度低于330 MPa。当降低热输入为12.5 kJ/cm时，通过调整焊接压力架工装的工作状态，保证焊接试板有效压紧，提高焊缝冷却速度，焊缝组织为尺寸较小的等轴晶组织，呈条状规则排列，平均晶粒度约为4.91级，焊缝区域能谱（EDS）发现第二相含有11.10%Mg、8.86%Mn，接头中形成含有Mg、Mn的金属化合物强化相，弥散地分布在铝基体中，且Mg、Mn元素含量较高，焊缝区显微硬度可达到基材显微硬度的90%以上，接头的抗拉强度满足规定值（大于330 MPa）。     

AZ61/ZK60异种镁合金TIG与A-TIG接头的组织及力学性能（英文）

采用钨极氩弧(TIG)焊与活性钨极氩弧(A-TIG)焊对异种镁合金AZ61/ZK60进行焊接。结果发现,焊接接头主要由细小的等轴树枝晶与Mg_(17)Al_(12)、MgZn_2颗粒组成。当焊接电流为80A时,接头晶粒细化程度最大,晶粒尺寸为19μm,抗拉强度达到207 MPa。使用A-TIG焊获得的异种镁合金接头抗拉强度和焊缝宽度与焊接前TiO_2活性剂涂敷量有关,焊缝两侧不同母材导致的热影响区组织差异并不影响焊缝成型。     

超声电弧对304不锈钢TIG水下焊接组织及力学性能的影响

为了改善304不锈钢水下TIG焊焊接质量,借助超声激励装置在TIG电弧中激发产生超声信号,并对比分析了超声激励对焊接成形、微观组织及力学性能的影响机制。研究结果表明,超声激励能够有效细化焊缝粗大的柱状晶组织,并提升焊缝区硬度和压缩承载力。相较于无超声激励TIG水下焊接,超声激励的引入使得焊缝熔宽增加,但熔深略微减小;焊缝中心等轴晶区面积显著增加,且焊缝内柱状枝晶组织被细化,使得焊缝显微硬度和压缩承载力显著提升,因而超声电弧可有效改善304不锈钢TIG水下焊接质量。     

超声作用阶段及形式对熔池晶粒结晶的影响

理解不同超声作用下的熔池晶粒结晶特点对超声辅助TIG焊接工艺的优化具有重要意义. 以铝锂合金为研究对象,改变超声作用阶段及施加形式,分析焊缝晶粒分布特征. 结果表明,电弧熄灭后超声作用下,焊缝边缘为断裂的柱状晶,焊缝中心为等轴晶;熄弧前及熄弧后均有超声作用时,焊缝内部全部为等轴晶. 持续超声形式和瞬态超声形式对熔池晶粒结晶具有不同的作用,持续超声主要促进熔池内晶粒的异质形核而促使等轴晶形成,瞬态超声主要通过破碎枝晶细化晶粒. 超声细化铝锂合金TIG焊缝晶粒机制与超声作用阶段及形式具有直接联系.     

高碳含铜TWIP钢TIG焊接头组织与性能

通过单向拉伸试验、显微组织观察、X射线衍射(XRD)和硬度测试对比研究了Fe-20Mn-3Cu-1.38C TWIP钢钨极氩弧焊(TIG)焊接接头固溶处理前后的组织和力学性能. 结果表明,固溶处理前焊缝组织为特定取向的柱状晶,整个焊缝组织晶粒粗大且分布着密集的颗粒状碳化物,热影响区(HAZ)在晶界有大量碳化物析出;固溶处理后,焊缝组织变为等轴晶,碳化物被完全固溶,焊接接头抗拉强度由953 MPa降为870 MPa,断后伸长率由41.85%提高至66.35%,低于母材性能(抗拉强度1 100 MPa,断后伸长率92.25%),但相比固溶处理前,综合力学性能显著提高;两种拉伸试样均断在热影响区,为典型韧性断裂.     

9Cr-3W-3Co新型马氏体耐热钢焊接接头不同部位的显微组织和力学性能

采用焊条电弧焊(SMAW)对9Cr-3W-3Co新型马氏体耐热钢进行多层多道焊,通过OM,拉伸、冲击和显微硬度测试等试验,分析了焊接接头不同部位的显微组织和力学性能。结果表明,焊接接头上部和中部的焊缝金属主要由晶粒相对粗大的柱状晶和等轴晶组成,下部几乎全部由晶粒细小的等轴晶组成;焊缝上部和中部金属的显微组织为回火马氏体、大量碳化物颗粒和少量块状M-A组元,焊缝下部金属显微组织由回火马氏体、少量针状δ铁素体和弥散分布的碳化物颗粒组成;焊接接头不同部位的显微硬度分布规律基本一致,从母材经热影响区到焊缝,其硬度逐渐升高,下部焊缝金属的平均硬度为HV288,相对最高;焊接接头不同部位的拉伸和冲击性能存在明显差别,下部焊缝金属的抗拉强度最高(平均726.39 MPa),其冲击吸收功(平均23.3 J)高于母材的(20 J);而上部和中部焊缝金属的抗拉强度和冲击吸收功均低于母材的。     

高功率CO_2激光焊接薄板接头组织性能与变形研究

采用高功率CO_2激光焊机对0.8 mm厚304L不锈钢薄板进行高速施焊。利用激光金相显微镜观察焊接接头显微组织,万能试验机测定焊接接头力学性能,采用分析软件对焊接变形进行模拟分析。在此基础上针对性地设计开发薄板焊接工装。结果表明:焊缝熔池边缘为枝晶奥氏体,中心为等轴奥氏体晶粒;焊缝室温与350℃高温拉伸性能与母材的相当,抗拉强度分别可达691 MPa和470 MPa;模拟计算所得焊缝变形量与实际变形量吻合良好,且变形趋势一致;设计开发的专用工装能有效将焊接变形减小93%。     

超音频脉冲方波电流参数对2219铝合金焊缝组织和力学性能的影响

采用新型超快速变换HPVP-TIG电弧焊接工艺进行2219-T87高强铝合金焊接,研究脉冲电流特征参数对焊接接头组织和力学性能的影响.结果表明,加入超音频脉冲方波电流(UPSWC)作用后,铝合金焊缝区显微组织由粗大柱状晶转变为细小等轴晶,在焊缝区内除了等轴树枝晶外,还存在一种呈带状分布的极细小等轴非枝晶组织,同时焊缝熔合区宽度明显减小,焊接接头抗拉强度和断后伸长率显著提高.在一定范围内增加脉冲电流幅值,提高脉冲频率,减小占空比,可增强组织细化作用,提高接头力学性能.与未加入UPSWC作用相比,脉冲电流幅值100A,脉冲频率40kHz,占空比20%时,接头抗拉强度和断后伸长率分别提高约22%和111%.     

不锈钢高频复合双钨极氩弧焊接工艺方法

针对双钨极TIG焊存在的电弧压力小、焊缝熔深浅等问题,提出了一种新型焊接工艺方法——高频复合双钨极TIG焊(high frequency hybrid twin-electrode TIG welding, HFHT-TIG焊),在双钨极氩弧焊的一个钨极上通以高频脉冲电流,达到提高电弧压力和挺度、搅拌熔池、细化晶粒、改善接头组织和力学性能的目的. 采用HFHT-TIG焊进行了6 mm厚奥氏体不锈钢焊接工艺试验,并与双钨极TIG焊接头进行对比. 结果表明,HFHT-TIG焊能够显著提高电弧挺度和电弧压力,焊缝表面成形更佳,横截面对称性更好,焊缝区的树枝晶组织更加细小,断口韧窝更加均匀和细密,接头的抗拉强度和断后伸长率分别提高了12.1%和30.2%.     

2195铝锂合金超声TIG焊的组织与性能分析

采用了普通TIG焊和超声复合TIG焊对2 mm厚度的2195铝锂合金进行了平板对接焊,并对两种焊接接头的显微组织和力学性能进行了研究. 结果表明,由于超声的作用效果,超声TIG焊的焊缝具有更加致密的组织,熔合区附近的等轴细晶区区域较宽;拉伸性能测试表明,超声TIG焊接头具有较高的拉伸性能,接头强度系数比普通TIG焊提高6.7%,断后伸长率提高1.36%,拉伸接头均断裂在热影响区硬脆的晶界相内,显微硬度测试表明超声TIG焊接头受热影响软化区域较窄.     

磁场参数对镁合金焊接接头力学性能的影响

在对5 mm厚的AZ31镁合金板进行TIG焊过程中,施加纵向交流变频磁场.试验过程中调节磁场参数对试样进行抗拉和硬度试验,采用扫描电子显微镜及光学金相显微镜对试样的焊缝进行显微组织和断口分析,研究磁场参数对AZ31镁合金接头组织和力学性能的影响规律,并对磁场作用机理进行研究.结果表明,外加纵向磁场可以促使电弧旋转对熔池进行搅拌,改变晶粒结晶过程,使焊缝中晶粒组织得到细化,进而使焊接接头的抗拉强度和硬度等性能得到改善;当磁场电流为2 A,频率为20 Hz时,焊缝的力学性能达到最佳值,此时硬度为76.2 HV,抗拉强度为231 MPa.