AZ31B镁合金CMT焊接接头组织与力学性能

对厚度3 mm的挤压态AZ31B镁合金板材进行CMT对焊,焊接工艺参数为:直径1.6 mm WE-33M焊丝、送丝速度6 m/min、焊接电流76 A、焊接速度0.8 m/min、焊缝间隙1.5 mm,焊接过程稳定、无飞溅,焊缝成形良好。在此焊接工艺下对焊接接头的微观组织、显微硬度、力学性能和拉伸断口形貌进行了观察。结果表明,焊缝组织晶粒细小,焊缝区的显微硬度最高,平均约为86 HV,热影响区硬度约为62 HV,母材区的显微硬度约为65 HV。焊接接头最大抗拉强度为248.8 MPa,伸长率7.16%,分别为母材的96.7%和98.6%。断裂位置位于母材区,属于韧性断裂。     

旋挖钻机桅杆用16Mn碳素结构钢的双丝埋弧焊接工艺研究

采用双丝埋弧焊接工艺对旋转钻机桅杆用16Mn碳素结构钢进行了不同焊接电流、焊丝间距和焊接速度的焊接试验。研究了焊接参数对焊接接头硬度、力学性能和显微组织的影响,得到了适宜的焊接工艺参数,并提出了焊接过程的质量控制措施。结果表明,随着焊接电流的减小,焊接接头热影响区的显微硬度降低,而焊缝区的显微硬度却逐渐升高;不同焊丝间距下显微硬度峰值都在焊接热影响区,焊丝间距对焊接接头显微硬度影响不大;不同焊接速度下焊接接头焊缝区的显微硬度都要高于母材或与母材相当,热影响区的显微硬度要高于母材和焊缝区。焊缝热影响区组织为针状铁素体、片状先共析铁素体、珠光体。焊接电流为700 A、焊接速度为0.0083 m/s、焊丝间距为0.07 m时焊接接头可以获得最佳的强度和塑性,断裂位置位于母材。     

MnE21镁合金型材CMT焊接工艺及接头组织性能分析

采用CMT(Cold Metal Transfer)焊接工艺对1.8mm厚MnE21挤压镁合金型材进行焊接试验,利用扫描电微镜、万能拉伸试验机、金相显微镜和显微硬度仪等分析测试设备对焊接接头的组织、力学性能及端口形貌等进行了分析。试验结果表明:采用CMT焊接工艺,在焊接电流110A、焊接电压12.4 V、焊接速度600mm/min时,可以获得良好的焊接接头,焊缝区的晶粒明显比热影响区和母材细小,是等轴晶组织。试样抗拉强度达到176.5MPa,断裂位置发生在热影响区,具有脆韧混合断裂特征。焊缝区的平均硬度值为77HV,高于母材和热影响区。     

铝合金搅拌摩擦焊搭接接头工艺及组织性能研究

对铝合金3003进行一系列的搅拌摩擦搭接焊试验,并对焊接接头的工艺及组织性能进行了分析。试验结果表明:焊接接头可分为3个区域:焊核区、热机械影响区和热影响区,各区域的组织有明显的特征。当搅拌头的旋转速度为1120 r/min,焊接速度为50mm/min时,焊缝成型良好,当焊接工艺参数选择不恰当时,会产生飞边、沟槽、隧道型缺陷、钩状缺陷及波浪状曲线等缺陷。同时该旋转速度下各焊接速度所对应的抗拉强度普遍较高,基本可以达到母材抗拉强度的75%以上。在搭接焊核区硬度较高,有的甚至超过母材,在上板前进侧的热影响区硬度达到最低值。     

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。     

6005铝合金中厚板等离子-MIG复合焊接头组织与力学性能

采用等离子-MIG复合焊工艺对16 mm厚6005铝合金进行双面焊接,研究焊接接头的显微组织和力学性能。结果表明,焊缝区为等轴树枝晶,熔合线附近为柱状晶组织,热影响区相比母材组织粗化;接头各区显微硬度值均低于母材;接头的侧弯试验可达180°;抗拉强度201 MPa,为母材强度的77.31%,断裂位置在热影响区内。     

T2紫铜搅拌摩擦焊工艺

对5 mm厚T2紫铜开展了搅拌摩擦焊工艺的研究,分析了焊接工艺参数对焊缝表面成形、接头宏观形貌、显微组织及力学性能的影响。结果表明,在较宽的焊接工艺参数范围内均可得到无内部缺陷的接头。接头宏观形貌由焊核区、热机影响区、热影响区和母材组成。随着搅拌头旋转速度的增加或焊接速度的降低,碗形的接头的宏观形貌轮廓逐渐模糊,焊核区的晶粒逐渐粗化,接头的抗拉强度逐渐降低。当焊接工艺参数为400 r/min,200mm/min时,接头的抗拉强度最高,达到母材的95. 9%,S线对接头拉伸性能无影响。热影响区的显微硬度值最低,与接头的断裂位置一致。     

TC11高强钛合金激光焊接接头的显微组织与力学性能

采用光纤激光进行TC11钛合金对接焊接,分析焊接接头的显微组织和力学性能。结果表明,TC11钛合金焊缝为α′马氏体组织,从母材至熔合线组织由α+β逐渐向α′转变;随着热输入量的增加,焊缝柱状晶尺寸变大,马氏体分布更加密集交错,同时热影响区宽度增加,粗晶区晶粒尺寸变大;2 mm厚TC11钛合金在焊接速度2.0m/min、激光功率2.8~3.2 k W的工艺参数下得到的焊缝成形良好;焊缝硬度高于母材硬度,并随热输入量的增加而增大;焊接接头抗拉强度达到母材的97%以上,塑性明显下降,低于母材的50%,焊缝断口形貌为低塑性沿晶断裂特征。     

高锌铝合金搅拌摩擦焊接头组织和性能

采用不同焊接工艺参数对6 mm厚稀土Er微合金化的高Zn铝合金进行了搅拌摩擦焊试验,研究了不同焊接速度对焊缝各区域组织和力学性能的影响。结果表明:焊核区晶粒尺寸随焊接速度的增加而逐渐减小;热影响区和热机影响区交界处硬度值最低,是焊接接头的薄弱环节。焊接接头存在异常的大梯度组织变化,在三种焊接速度下获得的焊接接头强度损失均较为严重,当搅拌头转速为350 r/min、焊接速度为50 mm/min时,抗拉强度和伸长率分别为459 MPa和9.4%,伸长率比母材横向增加96%,断口分析表明为韧性断裂。     

焊接速度对TRIP590钢激光焊接头组织性能的影响

利用金相、拉伸及硬度试验研究不同焊接速度对TRIP590钢激光焊接头组织结构及力学性能的影响。结果表明,接头热影响区(HAZ)组织主要由贝氏体、铁素体及残留奥氏体组成,焊缝区(WZ)主要由板条状马氏体组成,随焊接速度提高,马氏体板条更加细长,晶粒细化。接头宏观断裂发生在母材区,其抗拉强度与母材相当。接头焊缝区硬度达430 HV,约为母材2倍,随焊接速度提高,热影响区变窄,焊缝硬度增加。     

镍管纵缝等离子+TIG焊接接头组织性能研究

针对纯镍焊接时易出现裂纹、气孔、熔合不良等缺陷,采用等离子+TIG双枪焊接方法,进行5 mm厚N6纯镍管纵缝平板模拟试焊,通过正交试验优化焊接工艺参数,并对接头的组织和性能进行了研究。试验结果表明,最优焊接工艺参数下,接头抗拉强度为328 MPa,达到母材的90%;焊接接头中等离子焊接区(焊缝中下层)范围大,焊接接头的断裂属于以韧性断裂为主的混合断裂;分析接头的显微组织可知:N6母材为单相奥氏体组织,焊缝的TIG焊接区(焊缝中上层),由于两次受热,主要由粗大的奥氏体柱状晶组成,焊缝的等离子焊接区是粗大的奥氏体胞状晶。     

氩气流量对304不锈钢激光焊接接头组织性能的影响

使用ND:YAG激光焊接对板厚为1 mm的304不锈钢进行对接焊接试验,利用金相显微镜、万能试验机等分析测试手段,研究了不同氩气流量对其焊接接头组织性能的影响。结果表明:以脉冲激光为加载热源在焊接电流170 A、脉宽13 ms、频率3 Hz、焊接速度50 mm/min、离焦量-1 mm、氩气流量11 L/min的焊接工艺参数下,焊接接头可获得最佳表面外观和综合力学性能。焊接接头近缝区主要是细小柱状晶体,焊缝中心区主要是细小的树枝晶和微量的胞状晶,氩气保护使焊缝中心区的等轴晶区增大;焊接接头抗拉强度均高于母材抗拉强度的85%;焊缝中心区显微硬度母材显微硬度热影响区显微硬度。     

工艺参数对4003铁素体不锈钢等离子+TIG复合焊焊缝晶粒尺寸及力学性能的影响

通过金相分析、室温拉伸以及维氏硬度测试等对4003铁素体不锈钢的等离子+TIG复合焊焊缝晶粒尺寸及力学性能等进行了研究。试验结果表明:4003铁素体不锈钢的等离子+TIG复合焊接能够得到成形良好的焊缝。热输入在1.12~1.26 kJ/mm时,热输入越低焊缝晶粒尺寸越小,最小的平均晶粒尺寸为28.7μm。等离子气流量为4.0 L/min时可以获得相对细小的晶粒。适当加快焊缝焊后冷却速度也能够起到细化晶粒尺寸的作用。不同的工艺参数下焊接接头拉伸试样均断裂在母材处,表明等离子+TIG复合焊能得到较高性能的焊缝。焊接接头焊缝区的硬度最高,热影响区次之,母材最低。     

1Cr12Ni3MoVN不锈钢TIG焊接工艺及接头性能北大核心

采用TIG焊焊接2.5 mm厚1Cr12Ni3MoVN马氏体不锈钢板材,研究焊接工艺参数对接头组织与力学性能的影响规律,并优化工艺参数。结果表明,焊接速度为0.95 mm/s时,随着焊接电流的增加,接头强度先增后减;焊接速度为2.33 mm/s时,随着电流持续增大,接头强度不断下降。当焊接电流为96 A、焊接速度为0.95mm/s、送丝速度为1 mm/s时,工艺参数所获接头力学性能最好,抗拉强度达988.8 MPa,与母材相当。硬度最高值位于焊缝处,约为611 HV;最低硬度处于热影响区的回火区,约为292 HV;母材硬度值约为321 HV。拉伸试样均在热影响区的回火区处断裂,试样断口形貌为浅韧窝形;焊缝组织为铸态板条马氏体,完全淬火区组织为粗大的板条马氏体组织,不完全淬火区组织为板条马氏体-铁素体组织,回火区组织为高温回火索氏体,其硬度比母材调质回火索氏体差。     

1Cr12Ni3MoVN不锈钢TIG焊接工艺及接头性能

采用TIG焊焊接2.5 mm厚1Cr12Ni3MoVN马氏体不锈钢板材,研究焊接工艺参数对接头组织与力学性能的影响规律,并优化工艺参数。结果表明,焊接速度为0.95 mm/s时,随着焊接电流的增加,接头强度先增后减;焊接速度为2.33 mm/s时,随着电流持续增大,接头强度不断下降。当焊接电流为96 A、焊接速度为0.95mm/s、送丝速度为1 mm/s时,工艺参数所获接头力学性能最好,抗拉强度达988.8 MPa,与母材相当。硬度最高值位于焊缝处,约为611 HV;最低硬度处于热影响区的回火区,约为292 HV;母材硬度值约为321 HV。拉伸试样均在热影响区的回火区处断裂,试样断口形貌为浅韧窝形;焊缝组织为铸态板条马氏体,完全淬火区组织为粗大的板条马氏体组织,不完全淬火区组织为板条马氏体-铁素体组织,回火区组织为高温回火索氏体,其硬度比母材调质回火索氏体差。     

5083铝合金MIG焊接头微观组织与力学性能

采用熔化极惰性气体保护焊开展了6 mm厚5083-H111铝合金热轧板焊接工艺试验,研究了接头宏观形貌和力学性能随工艺参数的变化规律,分析了不同区域的微观组织和元素分布对接头力学性能的影响。结果表明,采用优化后的工艺参数进行焊接,得到的接头表面成形良好,无明显缺陷。随着送丝速度增加,焊缝宽度随之增加;熔合线附近的热影响区发生完全再结晶,形成了粗大的等轴晶;焊缝边缘沿散热方向形成柱状晶,焊缝中心则为细小的等轴晶组织;Fe和Mn在热影响区偏聚严重,形成Al6(Fe, Mn)相,焊缝中Mg主要分布在晶界处,形成β(Al3Mg2)相。拉伸试验结果表明,接头最大抗拉强度可达307 MPa,约为母材抗拉强度的96%,拉伸后断裂于热影响区,呈韧性断裂;受焊接热输入影响,焊缝和热影响区的硬度低于母材,随着焊接热输入增加,焊缝和热影响区的硬度降低。 创新点： (1)优化焊接工艺参数,获得了表面成形良好的焊接接头。 (2)研究了焊接工艺参数对接头宏观形貌和气孔分布的影响。 (3)阐明了接头不同区域的微观组织和元素分布对接头力学性能的作用机理。     

7022铝合金搅拌摩擦焊工艺参数的优化

根据经验并通过试验拟定出10mm厚7022铝合金FSW的工艺参数范围为:搅拌头转速(ω) 300～600r/min,焊接速度(v)30～100 mm/min,并对各参数下的焊接试样进行拉伸试验、显微硬度测试和冲击试验.试验结果显示,焊接接头的抗拉强度和屈服强度范围分别为505～615 MPa和464～532 MPa;焊接接头的最大硬度出现在焊缝区中间部位,最小硬度出现在热影响区;焊接接头的冲击韧性仅在ω=300 r/min、v=30和50 mm/min时略低于母材,其余工艺参数下焊接的试样均高于母材.试验获得的最佳焊接工艺参数为:ω=400 r/min、v=100 mm/min.     

工艺参数对304不锈钢焊接接头组织性能的影响

采用光纤激光器对0.8 mm厚的304不锈钢薄板进行对接焊接试验,研究工艺参数对焊接接头的组织及力学性能的影响。基于两因素两水平的正交试验,以焊缝宽深比、显微硬度为指标,获得最佳焊接工艺参数,即焊接速度1300 mm/min,激光功率1000 W。结果表明,焊接速度和激光功率对焊缝宽深比呈负相关性。焊缝中心为均匀、细小的等轴晶组织,熔合区为垂直于熔合线生长的柱状晶组织。所有拉伸试样的断裂位置均在焊缝处,但其抗拉强度均能达到母材最低要求值的96%以上,通过扫描电镜可以观察到明显的韧窝形貌,为典型的韧性断裂。最优工艺下焊缝的硬度为211.88 HV0.1,热影响区硬度为217.46 HV0.1。     

2A12T4/6061T6异种铝合金搅拌摩擦焊接接头性能分析

为满足异种铝合金结构件焊接需求，对10 mm厚的2A12T4/6061T6异种铝合金板进行了搅拌摩擦焊接试验，分析了不同工艺参数焊接接头的微观组织和性能。结果表明：焊接接头焊核区与热机械影响区分界在前进侧明显，而在返回侧不明显；除搅拌头旋转速度为700 r/min、前进速度为300 mm/min的焊接试样外，其余试样的拉伸断裂均发生在6061T6铝合金侧的热影响区，拉伸断裂均呈韧性断裂；焊核区的硬度比热影响区的硬度大，但比母材的硬度小，2A12T4铝合金侧的硬度明显高于6061T6铝合金侧的硬度。当搅拌头旋转速度为600 r/min、焊接速度为300 mm/min时，焊接接头的抗拉强度最高，为249 MPa。     

新型9Cr-1Mo钢搅拌摩擦焊接头组织及性能

采用钨铼合金搅拌工具对新型9Cr-1Mo钢进行搅拌摩擦焊工艺试验,探讨焊缝成形、组织及性能变化规律. 结果表明,在300和400 r/min的转速,50 mm/min的焊接速度下可获得无缺陷接头;焊缝主要由搅拌区和热力影响区组成,具有明显的马氏体淬硬组织特征;高温热影响区为淬硬马氏体和回火马氏体混合组织,低温热影响区为过回火马氏体组织. 焊缝区具有晶粒细化特征,其晶粒尺寸约为母材69.2%. 焊缝区产生明显硬化,最高硬度约为母材硬度值的2.0倍. 焊接接头抗拉强度达到母材98%以上,搅拌区和热影响区冲击吸收能量分别达到母材的77.8%和87.4%,表明搅拌摩擦焊接头仍具有较好强韧匹配.