高速列车侧墙大型材激光-MIG复合焊接

试验采用激光-MIG复合焊接方法对高速列车6005A铝合金侧墙大型材进行焊接,分析焊接接头的显微组织及力学性能。研究结果表明,焊接接头呈现漏斗状,明显分为两部分,上半部分较宽呈现碗形,下半部分较窄呈现锥形;由焊缝中心至熔合线,Al、Mg元素的含量有所升高;焊缝中心的等轴晶组织均匀细小,熔合线附近的柱状晶组织短小且特征模糊;焊接接头硬度介于54.12~84.02 HV,焊缝和热影响区的软化区是硬度最低的区域,焊接接头热影响区宽约9 mm;焊接接头抗拉强度稳定,平均抗拉强度210 MPa,明显高于常规MIG焊接接头。     

SPA-H钢与304不锈钢异种钢焊接接头组织及性能研究

采用钨极氩弧焊对SPA-H钢与304不锈钢进行异种钢焊接,分析测试了不同焊接电流下焊接接头的显微组织、显微硬度和拉伸性能,研究了焊接电流对焊接接头组织及性能的影响。结果表明,随着焊接电流的增加,焊缝组织从定向生长的胞状晶和树枝晶到细化的胞状晶和树枝晶,再到粗大的等轴晶变化;SPA-H母材与焊缝之间存在明显的熔合线,而且随着焊接电流增加,熔合线由窄变宽;焊接接头中的硬度峰值都出现在焊缝区,电流为70 A时焊接接头焊缝和304侧热影响区的硬度值最高,但SPA-H侧热影响区的显微硬度显著低于焊缝区的显微硬度;电流为70 A的试样接头抗拉强度均高于60、80 A的焊接接头,60 A的试样接头抗拉强度和伸长率最低;三种焊接电流下的焊接接头抗拉强度均远高于母材,焊缝满足强度要求。     

不同焊丝对喷射成形7055铝合金焊缝组织与力学性能的影响

对用喷射成形工艺制备的7055铝合金采用不同焊丝进行MIG焊焊接试验,对焊接接头组织和力学性能进行了研究。试验结果表明:ER4043焊丝焊接接头硬度为200 HV,接头抗拉强度为145 MPa,伸长率为2.23%;焊接接头主要以等轴晶为主,焊缝区为等轴晶和树枝状晶,熔合区和热影响区主要为等轴晶组织,断口为解理断裂。ER5356焊丝焊接接头硬度为90 HV,接头抗拉强度为190 MPa,伸长率为2.92%;焊接接头主要以柱状晶为主,焊缝区、熔合区主要为柱状晶组织,热影响区为粗大的等轴晶,断口为疲劳断裂形式。     

6082-T651铝合金板十字接头组织及力学性能

采用熔化极惰性气体保护焊进行了15 mm厚6082-T651铝合金板十字接头焊接。研究了焊接工艺参数对十字接头焊缝成形、拉伸性能和显微硬度的影响,并对接头不同区域的元素分布进行了测试分析。结果表明,随送丝速度和焊接电流增加,焊缝余高逐渐减小,熔深和熔宽逐渐增加;焊缝边缘为柱状晶组织,焊缝中心为枝晶和等轴晶混合组织,晶间液化组织从熔合线一直延伸到热影响区内部;Mg, Si, Fe和Mn等合金元素在焊缝中偏聚形成晶间析出相;十字接头抗拉强度最高达到239 MPa,断裂模式为韧性断裂;接头腹板和翼板侧硬度值呈对称分布,热影响区硬度值随焊接热输入增大而减小,并低于焊缝硬度。     

Q235B/304L复合板焊接接头组织与性能研究

采用SMAW焊接Q235B/304L双金属复合板,利用光学显微镜和EDS分析了焊接接头显微组织及合金元素分布,并且测试了焊接接头力学性能。研究结果表明,焊缝组织主要为奥氏体和少量δ铁素体,熔合线附近生成少量板条马氏体和魏氏体组织;碳钢侧熔合线附近Cr元素未发生明显稀释,Ni元素稀释明显,同时C元素发生了少量扩散;焊接接头抗拉强度为499 MPa,焊缝和热影响区冲击吸收功分别为103 J和59 J,焊接接头各区硬度不高于HV10350,均满足技术指标和使用性能要求。     

高速列车铝合金车体典型接头激光-MIG复合焊接特性研究

针对传统高速列车3 mm厚A6N01S-T5铝合金型材典型接头结构开展激光-MIG复合焊接试验,优化复合焊接工艺参数,分析接头组织性能,研究激光-MIG复合焊的工程适应性。结果表明,在最佳工艺参数下,焊缝成形良好、无气孔缺陷。焊缝中心为树枝状铸态组织,靠近熔合线焊缝为柱状晶组织,熔合区较窄但热影响区存在晶粒轻微粗大现象;焊缝区硬度低于母材区,硬度最小值位于熔合线附近的热影响区;最佳工艺参数下接头的平均抗拉强度为204.6 MPa,达到母材的83.5%;断裂发生在熔合线附近,断口形貌呈现典型的塑性断裂特征;接头的弯曲性能良好;组对间隙小于1.0 mm时,最佳工艺参数具有通用性,焊缝成形及接头抗拉强度良好;组对间隙增至1.5 mm时,优化工艺参数焊缝成形及接头抗拉强度依然良好。结果表明,激光-MIG复合焊对高速列车铝合金车体典型接头具有良好的焊接可行性和工程适应性。     

高氮奥氏体焊丝焊接超高强钢接头组织和性能

为解决超高强钢焊接冷裂纹问题,采用强度低于母材的高氮奥氏体丝材进行GMAW工艺试验,研究在不同坡口角度下超高强钢焊接接头组织性能. 结果表明,采用该焊丝获得的接头焊缝成形良好,焊缝截面未见裂纹缺陷. 熔合线附近组织主要为针状和板条状马氏体,焊缝组织主要为奥氏体及被奥氏体基体所包围的铁素体树枝晶. 熔合线附近马氏体区硬度平均值为530 HV;焊缝区硬度平均值为275 HV. 相对于60°坡口接头,90°坡口接头熔合线附近马氏体组织硬度更高. 90°坡口接头的抗拉强度平均达到850 MPa,最高达887 MPa,而60°坡口接头抗拉强度平均仅为690 MPa.     

7A52铝合金光纤激光焊接头组织性能分析

采用光纤激光对4 mm厚7A52铝合金板进行对接焊,研究其在光纤激光作用下焊接接头的组织性能特征。结果表明:7A52铝合金光纤激光焊接头热影响区出现不完全再结晶,但轧制带状依旧清晰可见,从熔合线到焊缝中心依次为细晶区、柱状晶,焊缝中心为等轴晶;与母材相比,焊缝中Zn,Mg元素存在不同程度的烧损,强化相元素的损失也是导致焊缝显微硬度降低的原因;焊接接头抗拉强度达到母材抗拉强度的74.1%,断裂于焊缝处,断口微观下呈韧窝形貌。     

6005A-5083铝合金焊接接头的微观组织与力学性能研究

为提高接头质量和可靠性,通过微观组织观察、室温拉伸、硬度、疲劳等试验对6005A-5083焊接接头的显微组织和力学性能进行研究。结果表明:6005A-5083铝合金焊接接头焊缝成形良好,无明显焊接缺陷,焊缝组织未见异常。6005A侧熔合区存在轻微的Mg元素偏析,5083侧合金元素分布均匀。接头抗拉强度、屈服强度和伸长率的平均值分别为181MPa、115MPa、7.2%,其断口呈现韧性断裂特征,通过S-N曲线拟合得到的疲劳极限不低于75 MPa。焊接接头焊缝区域、5083侧热影响区、6005A侧热影响区宽度分别约为10mm、10mm和35mm。该焊接接头存在软化区,6005A侧熔合区为较薄弱环节。     

焊后热处理对手工自蔓延焊接接头组织性能的影响

研究了不同的焊后热处理温度对手工自蔓延焊接接头组织形态的影响,以及由此引起的力学性能的变化.试验发现当退火温度大于300℃时能够达到元素的扩散激活能,随着温度的升高焊接接头的抗拉强度增加,冲击韧性增强,母材和焊缝合金在靠近熔合线处的显微硬度差距减小,熔合区组织更加均匀.通过对元素EDS能谱线扫描发现主要元素在熔合区的浓度由热处理前的突变转变为梯度过渡的形式,提高了熔合区的连接强度.     

激光焊接功率对TC4钛合金微观组织和疲劳寿命的影响

使用光学显微镜和显微硬度计测试了不同功率条件下的焊缝组织和硬度;使用液压伺服疲劳试验机测试了不同功率下焊接接头的抗拉强度和疲劳寿命,分析了不同功率条件下疲劳寿命的概率分布与可靠性。结果表明:功率对焊接接头的抗拉强度和伸长率影响不大;焊缝熔合区为"网篮状"的α'针状马氏体,热影响区有少量的α'马氏体;焊缝熔合区的显微硬度高于热影响区,热影响区的显微硬度高于母材,且功率越高,硬度也越高。随着激光功率增大,同等载荷下焊接接头的疲劳寿命变长,可靠性变好。     

Microstructure and Properties of Electron Beam Welded Tantalum-to-Stainless Steel Joints

研究了钽与不锈钢电子束焊接接头组织、缺陷特征及力学性能。电子束热源作用位置影响到接头成形,偏不锈钢0.2mm进行焊接接头成形较好。焊缝为细小枝晶组织,Fe元素含量较高,形成的ε相(Fe2Ta)和μ相(FeTa或Fe7Ta6)为弥散分布。在钽侧熔合线处ε相和μ相为层状分布,在焊接应力作用下易形成微裂纹缺陷。接头焊缝区普遍硬度较高,而钽侧熔合线处变形协调能力较差,存在裂纹源,导致接头拉伸时在该处断裂。接头抗拉强度不高,仅为255MPa。     

铝锂合金1420交流CMT焊接工艺及接头性能研究

采用交流CMT焊接方法对1420铝锂合金薄板进行了焊接试验,使用光学显微镜观察了焊接接头不同部位的显微组织,测试了接头横截面不同位置沿水平方向的显微硬度,并通过拉伸试验测定了焊接接头的力学性能。结果表明,焊缝成形良好,表面有少量气孔;焊缝区组织较母材粗大,熔合线附近出现了细晶区,未出现热裂纹;焊缝区域的显微硬度均低于母材,接头有软化现象;接头的抗拉强度和屈服强度均比母材低,熔合线附近是焊接接头的薄弱区域。     

NS700耐酸钢闪光对焊接头组织及力学性能研究

对NS700耐酸钢进行一系列的闪光对焊试验,采用金相显微镜和扫描电镜分别观察了焊接接头的显微组织和拉伸断口形貌,采用显微硬度计和万能拉伸试验机分别检测了接头的显微硬度和抗拉强度。结果证明,焊缝区组织细密,晶粒均匀,无夹渣、未熔合、冷裂纹等焊接缺陷;焊接接头的硬度较母材要高,硬度从焊缝到热影响区呈减小趋势,焊缝区硬度最大;焊缝的抗拉强度达到800 MPa以上,接近母材的抗拉强度。拉伸断口形貌存在大量的韧窝,表现为典型的韧性断裂。闪光电流为40°,顶锻电流为25°时,焊接接头具有良好的综合力学性能。     

不同焊接工艺下304不锈钢焊接接头组织及力学性能的研究

分别采用手工电弧焊(SMAW)和钨极氩弧焊(GTAW)对304不锈钢进行焊接,采用光学显微镜、显微硬度计、万能试验机对焊接接头的组织及力学性能进行了观察分析及测试。结果表明:两种焊接工艺焊接接头的组织均为奥氏体,SMAW焊缝区为粗大树枝晶,而GTAW的焊缝区为细小的树枝晶,焊缝与母材熔合良好;GTAW接头的显微硬度均高于SMAW,接头从焊缝区到热影响区到母材硬度均呈先上升后下降的趋势,SMAW和GTAW焊缝区的硬度分别为175 HV和205 HV;SMAW和GTAW接头的抗拉强度分别为623.6 MPa和690.7 MPa,断裂位置均为母材,弯曲试验合格,接头塑性良好;GTAW接头组织和性能优于SMAW。     

含铒铝合金激光焊接接头组织与性能研究

对含铒铝镁合金冷轧板进行了激光焊接,分析了接头的各区域的微观组织和力学性能,探讨了铒对焊缝及热影响区组织与性能的影响。结果表明:由于稀土元素Er的加入,使焊缝中心晶粒尺寸减小到30μm左右;熔合线附近出现"细晶层";热影响区晶粒未见明显长大;焊接接头焊缝截面的显微硬度呈W形分布;Er对焊接接头的抗拉强度提高并不明显,接头抗拉强度为母材的70%。     

PM-TZM钼合金电子束焊接特性

为研究PM-TZM钼合金电子束焊接特性,对其进行了电子束焊接试验,分别对接头显微组织及力学性能进行了分析. 结果表明,PM-TZM钼合金电子束焊缝呈“钉状”几何特征,熔合线附近有链状气孔出现. 焊缝区由粗大的等轴晶及柱状晶组成,热影响区晶粒相比于母材明显长大. 接头各区域硬度值不同,焊缝区硬度与母材相当,硬度最低值出现在两侧热影响区.PM-TZM合金电子束焊接接头有较大的性能损失. 接头室温最高抗拉强度378 MPa,为母材抗拉强度的47%,1 000℃抗拉强度168 MPa. 接头拉伸断裂均发生于焊缝区,呈典型的脆性解理断裂特征.     

交流磁场对铜/钢异种材料电弧焊接头组织性能的影响

以HS201纯铜焊丝为填充金属,对尺寸均为120L×60W×2H mm的T2紫铜板和Q235钢板进行磁场辅助TIG焊接试验,并对焊接接头的宏观形貌、组织结构、抗拉强度、显微硬度及断口形貌进行分析.结果表明:当焊接电流为95 A,焊接速度为95 mm/min,磁场电流为0.4～0.6 A,励磁频率为25～35 Hz时,交流磁场辅助铜钢TIG焊接接头表面成形和力学性能均表现较好,接头的抗拉强度随着磁场电流和励磁频率的增加均呈现先上升后下降的趋势,抗拉强度最高可达223.5 MPa,比无磁场提高了44.5％,熔合区硬度最高可达659 HV0.2,比无磁场时提高了10.2％.TIG焊接接头各区域硬度值排序为:熔合区＞钢侧热影响区＞焊缝区＞钢母材＞铜母材＞铜侧热影响区.添加交流磁场前后,TIG焊接接头断裂区由铜侧热影响区转移至焊缝区,断裂方式均为典型的韧性断裂.添加磁场后,熔合区和焊缝区组织均由(α-Fe)+(ε-Cu)的混合固溶体组成,且焊缝区组织细化,其均匀性明显提高,这主要是交流磁场对熔池的电磁搅拌作用,其搅拌过程为:Fe元素扩散到熔池、熔池顺时针搅拌、熔池逆时针搅拌和熔池凝固.     

一种新型镍基耐蚀合金焊接接头的组织与力学性能

测试一种新型镍基耐蚀合金(X-2#)手工氩弧焊接接头的拉伸性能和硬度,并结合OM,SEM和EDS等技术研究焊接接头的组织和性能.结果表明,X-2#合金焊接接头焊缝区为铸态组织,熔合区从基体到焊缝金属组织过渡良好,热影响区没有晶粒明显粗化现象,母材晶粒尺寸约为65 mm,有利于接头的焊接.新合金焊缝区的Vickers硬度小于基体,但焊缝重熔区的硬度由于等轴晶数量增多而变大.合金中W和Mo等固溶强化元素及Al和Ti沉淀强化元素使X-2#合金焊接接头具有较好的高温强度及热稳定性.合金焊接接头室温与高温下的抗拉强度均低于母材,焊接系数η大于88%,焊缝区为接头最薄弱环节,拉伸断口均为韧性断口,断裂机制为正断与剪切断的混合断裂.     

Zn含量对铜合金手工自蔓延焊接Cu-Zn焊缝金属凝固组织的影响

通过对添加不同量锌粉的H62焊接宏观过程、微观组织和力学性能的分析,研究了Zn含量对铜合金手工自蔓延焊接Cu-Zn焊缝金属凝固组织的影响。结果表明,焊缝区为单相α,熔合区和热影响区由α相和网状β相组成;焊缝金属中的Zn来源于焊药合金剂中的Zn和母材中的Zn;随着Zn含量的增加,焊接接头的抗拉强度提高,冲击性能有所下降,硬度提高;靠近焊缝熔合区的晶粒明显大于母材处晶粒;热影响区存在较宽的过热区,使焊接接头热影响区变得薄弱。