基于正交试验设计的镀锌汽车钢板三层点焊工艺研究

以0.7 mm厚汽车用DX54+Z镀锌钢板为研究对象,基于正交试验设计不同焊接工艺的三层钢板点焊试验,并对熔核尺寸、拉剪强度等指标进行检验。结果表明:焊接时间对熔核尺寸的影响最大,焊接电流和电极压力相对较小;随焊接电流的增加,熔核直径先减小后增加;随焊接时间的延长,熔核直径呈线性增加;随电极压力的提高,熔核直径逐渐减小。焊接时间对拉剪强度的影响最大,其次是焊接电流,电极压力影响最小;随焊接电流的增加,拉剪强度先减小后增加;随焊接时间的延长,拉剪强度呈线性增加;随电极压力的提高,拉剪强度几乎不变。综合考虑熔核直径和拉剪强度指标,优化的焊接工艺参数:焊接电流为11 kA,焊接时间为260 ms,电极压力为1.5 kN。     

工艺参数对氩弧熔覆焊缝尺寸及组织影响的研究

通过控制氩弧熔覆的焊接电流、焊接速度、氩气流量、电弧长度等参数,在Q235钢上以镍基合金粉末来制备预制块进行氩弧熔覆。利用DSM200型读数显微镜测量每个试样焊缝熔池的熔深及熔宽;在LEICA DM4000M的立式金相显微镜上观察其金相组织。通过对比各参数可以发现,焊接电流影响最大,焊接速度和氩气流量对焊缝尺寸及组织的影响较小,进而确定Q235钢氩弧熔覆的最佳工艺参数为:焊接电流160 A,焊接速度115 mm/min,氩气流量9 L/min,电弧长度3.5 mm。     

汉诺威弧焊质量分析系统及其在焊接材料测试技术中的应用

介绍近年来由德国汉诺威大学开发的汉诺威分析仪,利用该分析仪可以对焊接过程电参数进行精确的统计分析,自动生成电弧电压、焊接电流的波形图,电弧电压和焊接电流概率密度分布曲线以及熔滴短路时间 T_1、电弧的燃弧时间T_2、加权燃弧时间 T_3和短路周期 T_C 频数分布图,并且精确地得出相关数据。试验结果表明,汉诺威分析仪能提供丰富的焊接电弧物理参数信息,为熔滴过渡形态判断、焊接材料工艺性评价以及焊接材料产品质量监测提供实验依据。     

SPCC冷轧钢胶接点焊的力学性能分析及数值模拟

针对1.5 mm厚的SPCC冷轧钢薄板,以焊接时间、焊接电流和电极压力为变量进行胶接点焊和点焊正交试验,开展拉剪试验获得两种接头的失效载荷;建立点焊和胶接点焊仿真模型,分析熔核过程温度场的演变特征。结果表明:胶焊和点焊接头的最大平均失效载荷分别为11 071、10 180 N;胶层的存在增大胶焊过程中熔核区电阻热的输入,胶焊接头高温熔核区的维持时间较点焊熔核区维持时间更长;在搭接区内存在未发生气化的胶层,对热量向外扩散造成阻碍,导致搭接边缘产生较大的翘曲。     

50CrV钢激光填丝焊焊缝成形多元非线性回归模型

在焊接50CrV薄板时,焊缝熔深要求控制在2 mm.为获得特定要求的熔深,基于响应面设计方法,采用实验设计软件Design-Expert 8.0对50CrV钢激光填丝焊焊接工艺进行了实验设计。实验过程中,以特定的焊缝熔深(2 mm)、最小化熔宽及余高为响应;以激光功率、焊接速度、送丝速度与离焦量作为控制变量,测量描述焊缝特征的响应数据,并建立其与焊接参数之间相关性的数学模型,通过方差检验确定了所建立的数学模型准确性。模型分析结果表明：激光功率、焊接速度、送丝速度与离焦量4个主因素对焊缝成形有直接的影响;根据优化结果得到最佳焊接条件,激光功率3.17～3.33 kW,焊接速度1.30～1.40 m/min,送丝速度4.0～4.23 m/min,离焦量3.1～4.5 mm,此时可获得满足焊接要求的熔深、熔宽和余高;实验验证了预测结果与实际焊接结果相一致,可用于指导实际生产。     

汽车覆盖件镀锌钢板的焊接性研究

根据轿车覆盖件材料的展趋势和产品的设计要求，对厚度为0.8mm的一系列镀锌钢板[四个电镀锌（单面/双面）、两个热镀锌（镀层厚度不同）]与非镀层的低碳钢板（厚度分别为0.8、1.2、2.0mm）按照各种不同搭配纵使进行焊接，测定不同条件下（焊接电流、焊接时间、交一直流焊机）所得焊接试样的焊接点，检测其力学拉伸性能和焊接熔核的金相组织，从而确定镀锌钢板的最佳焊接参数。     

TIG熔修对焊接接头的金相组织及断裂韧性的影响

通过采用TIG熔修技术 ,对船体结构焊接接头焊趾处进行TIG熔修效果的试验研究。试验结果表明 ,该技术不但可以改善焊趾部形状 ,实现焊缝到母材的光顺过渡 ,降低应力集中 ,而且可以改善焊接热影响区的金相组织 ,从而提高了船体结构焊接接头的抗断裂韧性 ,特别是结构的抗爆炸冲击性能。同时 ,TIG熔修技术还具有工艺简单、操作方便、劳动条件好等优点 ,具有重要的推广价值和广泛的应用前景     

SiO2和CaF2活性剂增加304不锈钢TIG焊缝熔深机理研究

为研究SiO_2和CaF_2活性剂增加304不锈钢焊缝熔深的作用机理。分析不锈钢工件表面涂敷活性剂对焊接电弧及表面张力的影响;通过金相组织观察分析活性焊接对焊缝组织的影响。结果表明:在不锈钢表面涂敷SiO_2、CaF_2活性剂能增加焊缝熔深;SiO_2活性剂的涂覆影响焊接电弧电压,焊接电流未产生变化;添加SiO_2、CaF_2活性剂的液态熔池金属界面张力降低;304不锈钢活性焊接接头组织无显著变化。     

焊丝成分对高氮钢CMT+P焊工艺性的影响

为提升高氮钢焊接质量和优化焊接工艺，研究焊丝氮、锰含量带来的焊接工艺稳定性。采用冷金属过渡加脉冲(Cold Metal Transfer plus Pulse, CMT+P)焊技术对5种高氮钢焊丝进行焊接试验，研究焊丝成分对电信号、熔滴过渡、飞溅率的影响。研究结果表明：氮含量的增加会引起电信号波动变大且分布离散，而锰含量的变化对电信号的影响较小，焊丝中氮含量对高氮钢CMT+P焊接稳定性影响大于锰含量的影响；随着氮含量的增加，熔滴过渡模式由一脉一滴转变为多脉一滴，熔滴形状不规律且尺寸变大，焊丝工艺性变差；当焊丝中氮、锰含量较小，分别为0.42%、7.19%时，焊接工艺稳定性较好；氮逸出、锰蒸发导致高氮钢熔滴剧烈爆炸产生大量飞溅，焊接飞溅率随着氮、锰含量的增加而不断增大。     

TRIP590/CP780异种钢电阻点焊接头组织与性能研究

对1 mm厚汽车用TRIP590和CP780异种高强钢板进行电阻点焊试验，研究TRIP590/CP780异种钢电阻点焊接头的显微组织和力学性能，分析了焊接电流对异种钢焊接接头组织与性能的影响。在焊接时间为0.4 s，电极压力为2 kN，电流为6～11 kA时，接头成型良好，内部无熔核偏移、缩孔等缺陷，熔核区组织以板条马氏体为主。当电流为6、9 kA时，两侧热影响区均以回火马氏体和少量铁素体为主，晶粒尺寸分别为1～4μm、2～6μm；当电流为11 kA时，两侧热影响区均以板条马氏体为主，晶粒尺寸为8～15μm。熔核区硬度、CP780侧热影响区软化程度、接头最大拉伸剪切力均随电流的增大而增大。当电流为6、9、11 kA时，接头拉伸断裂分别在熔核区结合面、TRIP590母材、TRIP590侧熔核区。综合分析，当电流为9 kA时，TRIP590/CP780异种钢电阻点焊接头具有较好的力学性能。     

焊接工艺参数对A-TIG焊的焊缝成形影响

研究了奥氏体不锈钢A-TIG焊和普通TIG焊在焊接工艺参数不同时对其焊缝成形的影响。试验结果表明;在相同的焊接工艺参数下,与普通TIG焊相比,涂活性化焊剂的A-TIG焊的焊缝熔深有显著增加,而熔宽明显减少;在涂敷的活性化焊剂成分和涂层厚度相同时,与普通TIG焊一样,A-TIG焊的焊缝熔深也是随焊接电流的增加或焊接速度的减少而增大的。     

TC4钛合金激光-MIG复合焊接研究

通过激光-MIG复合热源焊接参数优化,获得15 mm厚钛合金对接焊接接头,利用金相分析、拉伸试验和显微硬度对焊接接头的显微组织和力学性能进行研究。结果表明:坡口角度60°,钝边5 mm焊接过程最稳定,打底层焊缝熔深和熔宽随激光功率和焊接电流的增加而增加,随焊接速度的增加而减小;采用摆动焊接进行填充和盖面,焊接过程熔滴过渡稳定,无焊接缺陷,焊缝由单一的α'马氏体组成,热影响区显微组织为初生α相和α'马氏体;接头抗拉强度高于母材,断后伸长率为11.5%,略低于母材,拉伸试样断裂在母材处。焊缝区显微硬度最高,热影响区居中,母材最低。     

5052铝合金CO2激光- MIG复合焊接工艺对焊缝成形的影响

以10 mm厚的5052铝合金为研究对象,研究CO2激光-MIG复合焊接工艺参数对其焊缝成形的影响规律。结果表明:焊缝熔深及熔宽随电弧电流的增加先增加后减少而后再增加,随激光功率的增加逐渐增加,随焊接速度的增加迅速下降;热源间距对焊缝熔深影响较大,对焊缝外观形貌影响很小。在He气中加入Ar气对改善焊缝表面成形和咬边等有明显的效果,随着加入的Ar气量增大,效果越明显;加入少量的Ar气有利于提高焊缝熔深,过量反而降低焊缝熔深。激光功率低于1 500 W有轻微咬边,在2 500 W有激光"匙孔"现象出现;当焊接电流为130～145 A、激光功率为3.5～4.5 kW、焊接速度为1～2 m/min、离焦量为-1～0 mm、热源间距为2～3 mm、Ar气流量为5～15 L/min、He气流量为10～20 L/min时,得到较好的焊缝形貌及焊缝熔深。     

不锈钢激光搭接焊接头失效机理研究

某不锈钢激光搭接焊车体在使用过程中出现焊缝断裂的现象。为研究激光搭接焊焊缝尺寸及缺陷对其性能的影响以及焊缝断裂失效机理,对从焊板上取下的焊接接头进行宏观组织检查、剪切拉伸试验、硬度测试以及疲劳分析等。研究结果表明,剪切强度与熔宽相关性(R~2=0.615)高于剪切强度和熔深的相关性(R~2=0.424),剪切强度与板间距的相关性(R2=0.114)最差,熔深小于250μm时,熔深增加,熔宽也增加,剪切强度也伴随着增加,熔深大于250μm时,熔深增加,熔宽和剪切强度保持相对稳定,焊缝中存在的未熔合缺陷是影响焊缝剪切强度和疲劳性能的主要因素。     

CO2激光焊接质量控制

针对应用较为普遍的CO2激光焊接,介绍激光焊接的物理过程、光束模型及参数,总结分析小孔熔池的形成过程及数学模型影响因素对焊接过程稳定性的影响,利用光束数学模型分析模型各参数对焊接过程稳定性的影响。阐述等离子云产生的机理,总结等离子云对激光功率衰减的消除措施及实际生产中激光焊接缺陷的处置方法,保障焊接过程稳定,获得稳定熔深。     

TC4钛合金窄间隙激光填绞股焊丝焊接特性研究

研究了窄间隙激光填丝焊过程中激光功率、焊接速度、送丝速度、离焦量等对TC4钛合金焊缝成形的影响规律,并进行20 mm厚TC4钛合金板的工艺验证及焊接接头的组织性能分析。结果表明：在圆形摆动的激光束模式下,焊缝熔深主要受激光功率和离焦量的影响,焊接速度和送丝速度对熔深的影响较小;焊缝熔宽、焊接速度和送丝速度的关系紧密,受激光功率和离焦量影响较小;用激光功率为4 kW、焊接速度为0.42 m/min、送丝速度为3.5 m/min、离焦量+15 mm的工艺参数得到的焊缝成形良好,无明显外观缺陷,获得的焊接接头力学性能较优异,热影响区主要由针状α’马氏体+初生α_p相组成;焊缝区由粗大的原始β柱状晶粒和内部网篮状针状α’马氏体组成,焊接接头的平均抗拉强度为940 MPa,拉伸断裂位置为母材区。     

超高强度钢激光-MAG复合焊熔滴过渡研究

采用高速摄影技术对超高强度钢激光-MAG复合焊接过程中激光功率、光丝间距、MAG电流对熔滴过渡形态的影响进行研究。结果表明:随激光功率、光丝间距的增大,熔滴过渡频率先增大后减小;随MAG电流的增加,熔滴过渡频率逐渐增大。当激光功率为3 kW、光丝间距为2 mm、MAG电流为220 A时,熔滴过渡最稳定,过渡频率最快,过渡方式为喷射过渡。     

活性熔化极气体保护焊接技术

提出了可增加焊接熔深,改善难熔焊接结构熔合不良,获得高质量焊接接头的活性熔化极气体保护焊焊接新方法。对铝合金、耐候钢两种材料进行活性熔化极气体保护焊接工艺试验,研究焊缝成形、焊接工艺、焊接电弧特征、断口形貌及力学性能等。试验结果表明:活性熔化极气体保护焊电弧收缩显著,电弧形态更加集中,焊缝表面及焊接接头内部质量高;同等焊接热输入下,活性熔化极气体保护焊比熔化极气体保护焊的熔深增加显著,在不降低拉伸弯曲力学性能的同时,冲击韧性得到提高。     

连续油管瞬时液相扩散焊接接头的组织与力学性能

为探究连续油管瞬时液相扩散焊管—管对焊接头可靠连接的最佳焊接工艺参数,采用双温工艺,FeNiCrSiB与BNi_2复合非晶箔作为中间层,用氩气保护对连续油管CT80进行瞬时液相扩散连接,分析不同工艺参数对接头显微组织及降熔元素B、Si、Ni扩散的影响规律,测试接头的力学性能并观察其断口形貌。结果表明,焊接压力为4.5MPa,双温工艺参数由1220℃保温30s,迅速降到焊接温度1190℃焊接90s,此时接头综合性能最佳,焊缝成分均匀,组织和母材相似,接头抗拉强度最大,为625.6MPa。     

TIG熔修提高船体钢焊接接头抗爆性能研究

围绕ＴＩＧ熔修技术提高船体钢焊接接头抗爆性能问题进行了比较全面的试验研究，结果表明，经熔修处理后的４４１ＭＰａ和５８８ＭＰａ级船体钢焊接接头与未熔修相比，其爆炸冲击抗力均有不同程度的改善，其中，尤以４４１ＭＰａ级船体钢接头效果最为显著。这对提高舰船生命力和可靠性具有重要的实际意义。