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。     

焊接时间对异质钢电阻点焊质量的影响

采用控制变量的方法,变换焊接时间(20~180 ms),对差厚的H220YD-Z100/DP590GA先进高强钢电阻点焊质量进行研究。通过对各试样进行检测分析与对比,得到合适的焊接时间范围,从中选取一组参数验证其稳定性。结果表明:熔核区组织受热影响发生转变,接头失效形式为纽扣形;其工艺能够克服焊接分流、电网波动等的影响,连续焊接出熔核尺寸合格、表面整洁的高质量焊点。     

焊接热输入量对铝/钢搅拌摩擦点焊性能影响

为进一步促进汽车轻量化的生产,改善铝钢异种材料的焊接性能,对基于不同焊接热输入量的铝/钢搅拌摩擦点焊进行显微组织分析以及力学性能测试。结果表明:通过调整搅拌摩擦点焊的主轴转速和焊接深度,增加焊接过程中焊接热输入量,有利于提高焊接接头的硬度值;拉伸断口的微观形貌呈河流状花样的解理台阶,搅拌摩擦点焊接头断裂处易发生脆性断裂;焊接接头的Hook区存在FeAl3金属间化合物。     

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。     

激光预处理后钢的固相焊接接头组织与硬度分析

40Cr/T10A钢表面激光淬火后,在压接温度750～780℃、预压应力56.6MPa的条件下,经2.5～7.5min短时保温可实现异种钢的固相焊接,接头强度可达母材强度。对接头区的显微组织及显微硬度的观测表明,接头区界面两侧显微组织连续,实现了良好的冶金结合;界面两侧近界面处钢的组织因C、Cr原子的互扩散而发生了明显变化,并导致显微硬度的变化。     

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。     

低密度钢与异种钢的焊接工艺研究

采用半自动MIG焊接方法,焊接材料选用奥氏体不锈钢焊丝,对低密度钢与6211、616、Q235钢进行焊接工艺试验,考察低密度钢与异种钢的焊接可行性。结果表明:在纯氩保护气氛条件下,低密度钢与6211、616、Q235钢焊接时焊缝熔池金属流动性较差,但可获得具有良好表面和内部质量的焊缝,低密度钢与6211、616钢焊接接头抗拉强度为低密度钢母材的60%以上,断后伸长率在12%以上,低密度钢与Q235钢焊接接头的抗拉强度基本与Q235钢母材等强。     

不同预热温度下马氏体钢焊接性及力学性能研究

针对火箭发动机在重复利用中机架等结构焊接件的可靠性提升问题，用G232焊条焊接10Cr13Ni2马氏体钢，通过冷裂纹敏感性、拉伸、冲击试验，研究在不同工艺对钢材的焊接性及焊接接头力学性能的影响，获得最佳焊接工艺对焊接接头受力载荷的影响。结果表明：预热温度为0～250℃时，接头产生冷裂纹倾向小；预热温度由150℃升至250℃时，焊接接头抗拉强度增加，断口由韧性的韧窝-准解理断裂变为接近脆性的韧窝-准解理断裂，经610℃回火后抗拉强度下降；3种工艺对焊接接头热影响区冲击韧性影响均小。     

基于1Cr18Ni9Ti的液压导管焊接工艺研究

用1Cr18Ni9Ti制备承压液压导管，研究钨极氩弧焊参数对接头显微组织、力学性能的影响，模拟导管对接形式，用1.5 mm平板对接未开坡口，改变焊接电流与保护气流量，焊后对接头进行目视、拉伸、金相试验。结果表明：焊接电流为45～65 A时可获得熔透的对接接头，焊缝成型美观、背面保护良好、目视合格。焊接电流由45 A增至55 A，再增至65 A时，焊缝宽度由0.60 cm减至0.46 cm，再减至0.32 cm。保护气流量由12 L/min增至15 L/min时，焊缝宽度由0.46 cm减至0.35 cm。母材组织由条带状铁素体与奥氏体组成。热影响区由条带状铁素体与粗大的奥氏体组成。熔合区组织由块条状的铁素体、粗大的板条魏氏铁素体、粒状贝氏体及少量的针状铁素体组成，该区的塑性差、韧性低，是焊接接头性能薄弱处。焊缝区主要为先共析铁素体、针片状魏氏铁素体、块状魏氏铁素体及细小的针状铁素体构成。板厚为1.5 mm的1Cr18Ni9Ti不锈钢板，用焊接电流为55 A、保护气流量为15 L/min得到的对接接头抗拉强度最好，为376 MPa。     

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。     

焊接电流对低密度钢焊接性能的影响

为研究不同焊接电流对焊接低密度钢的金相组织、显微硬度、切应力及拉伸性能的影响,用200、190、185 A电流焊接低密度钢.结果表明:焊接电流越小,晶粒越细,对组织影响越大,热影响区晶粒增大;显微硬度最高处为熔合区,最低处为焊缝区;显微硬度随焊接电流增大先增后减;焊接电流为190 A时,切应力最大,为120 N,随结合宽度增大,切应力增大;焊接电流为190 A时焊后力学性能最好.     

热处理对D36钢接头组织及腐蚀性能的影响

采用手工电弧焊对D36级结构用钢进行焊接,分析预热保温工艺对焊接接头微观组织、硬度的影响,并通过电化学测试评价不同工艺焊缝金属在模拟海水中的腐蚀行为。结果表明:D36钢焊接热影响区铁素体和无碳贝氏体针状平行分布,焊缝区为柱状铁素体和粒状珠光体;经预热保温的焊缝晶粒细化、组织均匀,整体硬度大于210HV1.0,冲击韧性提高,裂纹倾向降低;焊缝经100℃预热+150℃保温后,焊缝腐蚀电流密度最低,为2.4μA/cm2,腐蚀电位接近母材,电荷传递电阻达3683Ω,膜层稳定性最佳,是最优的热处理工艺。     

焊接电流对LD10CS焊接接头组织和性能的影响

对LD10CS铝合金进行TIG焊,利用金相、硬度和腐蚀实验,研究不同焊接电流对LD10CS铝合金焊接接头组织和性能的影响。结果表明:当电流过大时,热输入量大导致晶粒粗大,且过大的焊接电流还可能造成合金元素的烧损;而电流过小时,冷却速度过快,第二相无法充分均匀地析出;当焊接电流为230 A,焊接接头的组织为细小均匀的α-Al固溶体,并且在其上分布着均匀、细小、弥散的第二相,使接头具有较好的硬度和耐蚀性。     

B87MnQL盘条电阻对焊接头性能及缺陷分析

采用电阻对焊进行B87MnQL盘条对接试验,利用金相显微镜,扫描电镜,显微硬度计和万能试验机等研究焊接电流和回火次数对接头性能的影响。结果表明:随焊接电流的增加,接头抗拉强度先增后减,当焊接电流为1 665 A(75%档)时,接头经2次回火后抗拉强度达最大值,为1 161 MPa;焊接后接头的断裂形式为脆性断裂,显微组织为粗大的过热组织且有大量脆、硬的渗碳体,显微硬度高于母材;2次回火后接头的断裂形式为具有一定塑性的准解理断裂,过热组织和脆性碳化物得到有效消除,晶粒得到细化,强度和塑性得到提升而显微硬度下降。     

6061-O铝合金搅拌摩擦焊研究

采用搅拌摩擦焊(FSW)方法对6mm厚的6061-O铝合金板材进行对接,利用光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)分析母材和焊接接头的显微组织和断口形貌,并测试其拉伸性能和显微硬度。结果表明:焊接速度v为300mm/min时,当搅拌头旋转速度n低于800r/min,6061-O铝合金FSW接头出现明显的未焊合缺陷;当转速提高到1200r/min,接头缺陷消失,接头拉伸性能与母材接近。在所选工艺参数下获得的FSW接头硬度均比母材高,最高点均出现在焊核区;断口分析表明,断裂均为韧性断裂,且位置均出现在远离接头的前进侧热影响区。     

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。     

40CrNi2Mo钢绝热剪切带的微观特征

通过金相显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜的观察,对不同回火温度下40CrNi2Mo钢在弹丸侵彻下产生的绝热剪切带的微观特征进行研究。结果表明:此试验条件下的绝热剪切带宽为10～40μm,可分为过渡区和中心区;过渡区为严重形变后拉长的马氏体板条,而中心区发生了相变,形成了细小的等轴晶结构。     

搅拌摩擦焊工艺参数对7050铝合金接头性能影响的研究

采用搅拌摩擦焊方法对7050铝合金进行焊接试验。结果表明:当旋转速度为800 r/min、焊接速度为200 mm/min,焊接接头性能最佳,其抗拉强度为455.87 MPa,达到母材强度的88.86%,伸长率为7.34%;接头中心部位是一区域宽约7 mm的高硬度区,其显微硬度为155HV左右,两侧是宽约为4 mm的低硬度区。焊缝截面形貌整体呈现倒圆锥形,包括4个清晰的区域。焊核区形成了粒度细小、形状饱满、晶界明显的等轴再结晶组织,晶粒平均直径在5μm左右:拉伸断口发生在焊缝后退侧的热影响区,为单一韧窝状,韧窝尺寸在5~10μm。     

搅拌摩擦焊工艺参数对7050铝合金接头性能影响的研究

采用搅拌摩擦焊方法对7050铝合金进行焊接试验。结果表明：当旋转速度为800 r/min、焊接速度为200 mm/min,焊接接头性能最佳,其抗拉强度为455.87 MPa,达到母材强度的88.86%,伸长率为7.34%;接头中心部位是一区域宽约7 mm的高硬度区,其显微硬度为155HV左右,两侧是宽约为4 mm的低硬度区。焊缝截面形貌整体呈现倒圆锥形,包括4个清晰的区域。焊核区形成了粒度细小、形状饱满、晶界明显的等轴再结晶组织,晶粒平均直径在5μm左右：拉伸断口发生在焊缝后退侧的热影响区,为单一韧窝状,韧窝尺寸在5~10μm。     

异种钢焊接中氢蚀剥离的产生机理研究

利用电子显微镜技术（ＴＥＭ、ＳＥＭ）分析了焊态和长期在高温、高压氢环境中服役后，Ｃｒ５Ｍｏ＋奥３０２（Ｃｒ２５Ｎｉ１３）异种钢焊接熔合区附近的显微组织变化。认为氢蚀剥离裂纹的产生机理为：工件在运行过程中，组织不均匀的熔合区周围，富集氢和碳（碳化物），并发生反应，在奥氏体（Ａ）／类马氏中（Ｍ－Ｌ）焊接边界处生成ＣＨ＿４气泡，不断的冷热疲劳使气泡不断长大，并逐渐连在一起。当工件停止运行冷却到室温后，由于母材和焊缝金属之间热膨胀系数以及导热系数的差异，使边界处的应力集中重新出现，导致接头沿气泡连接部位开裂。