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。     

6061铝合金薄板单脉冲与双脉冲MIG焊接比较分析

为了探究不同焊接工艺参数对6061铝合金薄板脉冲MIG焊输入能量及焊缝显微组织的影响,利用数字化多功能焊接电源对6061铝合金薄板进行了单强脉冲、单弱脉冲和双脉冲堆焊试验,并进行焊缝的形貌、金相组织分析和硬度检测。结果表明,提高焊接速度和调节低能量脉冲基值时间可以降低热输入,低热输入下焊缝冷却速度较大。通过增大基值时间来降低热输入的方式能够细化焊缝组织的晶粒,且增大焊接速度可以提高焊接接头的硬度。     

脉冲频率对铝合金TIG焊接接头组织和力学性能的影响

以7075铝合金为研究对象进行钨极氩弧焊接,通过金相显微镜、扫描电镜、显微硬度、抗拉强度等试验手段,研究脉冲频率对焊接接头组织和性能的影响。结果表明,当脉冲频率较小时,焊缝熔滴相对独立,随着脉冲频率增加,熔滴尺寸减小且数量增多。熔合区晶粒尺寸随脉冲频率增加而减小。铝合金TIG焊接接头母材显微硬度值最大,热影响区显微硬度值最小。脉冲频率越大,熔合区最大显微硬度值越高。随着脉冲频率的增加,铝合金焊接接头抗拉强度先增加后减小,脉冲频率40 Hz时达到母材95%。     

铝合金薄板脉冲MIG焊低热输入工艺

利用数字化焊接电源在AA6061铝合金板上进行了单脉冲,双脉冲和梯形波三种脉冲熔化极焊接工艺的平板堆焊试验.分别通过改变基值时间、焊接速度两种方式来探讨焊接工艺参数对铝合金薄板脉冲MIG焊输入能量及显微组织的影响机理.结果表明,提高焊接速度和通过调节低能量脉冲群的脉冲个数与调节低能量脉冲群的脉冲基值时间来增大基值时间均可以降低热输入,且通过增大基值时间来降低热输入的方式能够细化焊缝组织中的晶粒尺寸,而增大焊接速度则可以提高焊接接头的硬度.     

低碳钢等离子-TIG耦合电弧高效复合焊接工艺性能分析

针对低碳钢材料焊接效率低的问题，提出了等离子-TIG耦合电弧焊接方法，通过设计集约化枪体结构促使等离子和TIG电弧在电磁力作用下实现稳定耦合，优化复合焊接热源特征，并研究了电弧形态、焊缝成形和力学性能.结果表明，等离子-TIG耦合电弧具有优异的深熔焊接特性，相对于等离子和TIG焊接方法具有更加合理的深宽比，且对熔滴、熔池有震荡搅拌效果，促使晶粒细化，并降低熔合区联生结晶倾向.使用5 mm厚Q235B钢板进行对接试验，实现了稳定的单面焊接双面成形，焊缝美观无缺陷且抗拉强度优于母材.     

焊丝成分对5E61铝合金TIG焊接头组织和性能的影响

为研究焊丝成分对5E61铝合金船板焊接接头组织和性能影响，试验采用Wire-1561，Wire-5B71和Wire-5E613种焊丝对4 mm厚5E61-H116铝合金船板进行非熔化极惰性气体保护焊(tungsten inert gas welding，TIG焊)，并分析了焊接接头的表面形貌、成形质量、微观组织和力学性能. 结果表明，在相同的焊接工艺下，3种焊丝接头焊缝成形质量良好，焊缝中心无肉眼可见气孔. 不同焊丝接头焊缝区显微组织差异明显，Wire-5B71焊缝晶粒最小，Wire-5E61焊缝晶粒次之，Wire-1561焊缝晶粒最大. 由于Mg元素的固溶强化和Er元素的细晶强化，Wire-5E61接头焊缝区显微硬度最大. 对接头试样进行拉伸测试，接头断裂位置主要沿熔合线附近的柱状晶区，此位置显微硬度最低. Wire-1561，Wire-5B71和Wire-5E61 3种焊丝接头抗拉强度分别为322，323和338 MPa，焊接系数分别为0.83，0.84和0.88，断后伸长率分别为13.0%，14.5%和14.5%，满足实际工程应用.     

高气压环境脉冲频率对超音频脉冲TIG焊接头焊缝成形和性能的影响

高气压环境会对焊接过程造成很大的负面作用,试验以焊接接头的熔宽、熔深、余高和维氏硬度作为主要评价指标,分析环境压力以及压力环境下脉冲频率对超音频直流脉冲TIG焊接头焊缝成形和性能的影响。结果表明,同一环境压力下,随着脉冲频率的提高,焊缝区的熔宽逐渐减小,熔深逐渐增加;随着脉冲频率的提高,热影响区的宽度和深度随之减小,热影响区的整体尺寸变小,表明超音频直流脉冲TIG焊在高压环境下具有减小热影响区的优势,进而提高焊接接头的质量。焊丝填充区的熔宽和熔深随脉冲频率的提高而减小,余高的整体变化不大,脉冲频率对焊缝余高的影响有限。在同种环境压力下不同脉冲频率得到的焊缝硬度曲线整体趋势相同,硬度值依次按焊缝区—熔合区—热影响区—母材顺序不断降低。随环境压力的提高,焊缝区金属冷却速率加快,焊缝中脆硬组织增加,进而使硬度增大。     

微观组织对2A12铝合金熔焊接头力学性能的影响

采用TIG焊对2A12铝合金薄板进行焊接,并对接头的组织及力学性能相关性进行分析.金相观察发现焊缝及熔合区内晶粒粗大且不均匀,焊缝从边缘的柱状晶向中心的等轴晶过渡,熔合线附近出现粗细晶混杂分布.采用显微硬度及拉伸试验研究了焊接接头力学性能不均匀性.结果表明,硬度最小值处于焊缝的熔合区,拉伸试样亦断裂在该区,与组织分布相...     

活性剂对不锈钢TIG焊接头微观组织和性能的影响

主要探讨了活性剂对不锈钢TIG焊的电弧形貌、焊缝熔深、熔宽、微观组织和显微硬度的影响规律与机理,以获得经济实用型不锈钢TIG焊活性剂配方。试验结果表明,在相同焊接工艺参数条件下,使用活性剂的不锈钢TIG焊缝表面成形良好,深宽比增加。2种活性剂中,活性剂G1使不锈钢TIG焊缝深宽比较大,是未使用活性剂时的5.5倍,熔合区的显微硬度未发生明显变化;活性剂G2则使焊缝熔合区奥氏体晶粒更加均匀细小,显微硬度略有增加且分布均匀。     

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。     

Effect of Ultrasound on Heterogeneous Nucleation in TIG Welding of Al–Li Alloy

The effect of ultrasound on heterogeneous nucleation in a tungsten inert gas(TIG) weld pool of 2195 Al–Li alloy has been investigated by a series of experiments. An ultrasonic vibration was imposed on the surface of base material before turning off the welding arc during the TIG welding implemented at a fixed point. The results suggest that ultrasound could promote heterogeneous nucleation in the TIG weld pool of 2195 Al–Li alloy. The grain around the fusion zone is changed from a column grain to an equiaxed grain after applying the ultrasonic treatment. To study the influencing mechanism of ultrasound on heterogeneous nucleation, further investigations were implemented where the welding arc was turned off after turning off the ultrasonic power. The results show that the equiaxed grain around the fusion zone disappeared gradually with an increase in heat input after turning off the ultrasonic power. It suggests that ultrasound could promote the heterogeneous nucleation particle to nucleate in advance before turning off the welding arc and the crystal nucleus could again be melted with an increase in heat input after turning off the ultrasonic power. Moreover, the effects of the welding current and ultrasonic amplitude on heterogeneous nucleation in the weld pool of 2195 Al–Li alloy were also investigated. Possible influencing mechanism of the welding current and ultrasonic amplitude on heterogeneous nucleation was discussed.     

Cr含量对低合金耐蚀管线钢焊接接头组织和性能的影响

采用钨极氩孤弧焊(TIG)对Cr含量为1wt%～5wt%的低合金耐蚀管线钢进行焊接,研究Cr含量对焊接接头组织和力学性能的影响。结果表明,随着低合金耐蚀管线钢中Cr含量提高,粗晶热影响区晶粒尺寸变大,熔合区组织不均匀,易出现淬硬组织。随Cr含量提高,焊接接头的硬度呈上升趋势,冲击韧性呈下降趋势,尤其当Cr含量达5wt%时,硬度的提高和冲击韧性的下降尤为明显。低合金耐蚀管线钢的Cr含量不超过3wt%时,可得到硬度适中、韧性较高的焊接接头。     

Microstructure and porosity analysis in ultrasonic assisted TIG welding of 2014 aluminum alloy

The ultrasonic assisted tungsten inert gas (U-TIG)welding is a newly developed arc welding method,which is aimed at improving the weld quality and efficiency.TIG welding and U-TIG welding of 2014 aluminum alloy with 5 mm thickness were experimentally carried out in this paper.The microstructure and porosity of welded joints were analyzed.Compared with conventional TIG welding,the columnar crystals are changed into equiaxed crystals at the centre of weld zone and the grain of fusion zone in U-TIG welding is refined and equiaxed.The porosities of joint decrease after the ultrasonic was applied on the arc.The mechanism of crystal grain refiaement is discussed in this paper and the reasons of porosity decrease in U-TIG welded joint may be due to the effect of acoustic streaming and cavitation,which need further research.     

超声振动对6061铝合金焊接热裂纹影响

为解决硬铝合金焊接接头软化严重的问题,选用7075铝合金作为填充材料对6061铝合金进行高组配焊接.焊接接头硬度确有提升,但在焊接过程中产生了热裂纹.文中设计了一个超声辅助平台将超声振动引入到传统的钨极氩弧焊中,在确保焊接接头硬度的条件下解决焊接热裂纹的问题.结果表明,超声功率较低时热裂纹消失,但超声功率达到480 W时,热裂纹再次产生.随着超声功率的增加,焊接接头的晶粒尺寸和形状发生了变化,熔合区的柱状晶被打碎,转变为较为细小的等轴晶,焊缝中心的等轴晶也发生了细化,在功率640 W时焊缝中心的平均晶粒尺寸最小.焊接接头中的析出相数量也随着超声功率的增大逐渐增多,分布逐渐均匀,对焊接热裂纹造成影响,因此存在一个超声功率的范围,能够同时解决焊接接头软化和焊接热裂纹的问题.     

ZM6镁合金铸件TIG焊补焊工艺

根据拉伸性能测试结果及X-射线探伤检测确定了ZM6镁合金铸件TIG焊补焊工艺参数.并通过光学显微镜对焊接接头进行了微观组织观察和微区成分分析试验.结果表明,热影响区晶粒大小与母材基本相同.在热影响区晶内完全由Mg元素组成,晶内原有的合金元素迁移到晶界.焊缝组织由比母材晶粒尺寸小的细小等轴晶组成,焊缝区的晶内组织基本由Mg元素组成,其晶界合金元素含量要比母材与热影响区少.通过对ZM6镁合金铸件补焊中的裂纹位置以及成分分析,得出ZM6镁合金铸件补焊裂纹为结晶裂纹.     

薄板TC4钛合金TIG电弧和激光焊接接头晶粒尺寸与微观组织

对薄板TC4钛合金进行TIG电弧和激光焊接技术研究,重点分析了TIG焊接电流、焊接速度和激光输出功率对TC4钛合金焊接接头晶粒尺寸、微观组织和显微硬度的影响规律. 试验结果表明,在实现薄板TC4钛合金完全熔透的条件下,激光焊接具有更小热输入,接头焊缝区和热影响区宽度也显著降低. TIG焊接接头晶粒尺寸随热输入增加,呈现增加趋势. 随距焊缝中心位置增加,焊接接头晶粒尺寸均逐渐降低. TC4钛合金激光焊接接头焊缝区呈现魏氏组织特征,针状α'马氏体细小. 近缝热影响区组织为网篮状α'马氏体,而近母材热影响区为未转变α相和针状α'马氏体的双相组织. 随距焊缝中心位置增加,马氏体生成量逐渐减少,焊缝显微硬度值呈现降低趋势;同时相比于TIG焊接,TC4激光焊接接头具有更高的显微硬度.     

6061-T6铝合金DP-MIG焊轧复合成形接头组织与力学性能

为解决6061-T6铝合金焊后热影响区软化导致力学性能下降的问题,基于焊接接头余高大变形强化过时效软化区的思想,采用双轧辊系统对6061-T6薄板铝合金直流双脉冲熔化极气体保护焊(DC double pulse metal inert gas welding,DP-MIG焊)接头进行同步双面轧制,并分析了焊轧复合成形接头组织与力学性能.结果表明,焊缝晶粒受到竖直方向的轧制力发生大塑性变形,内部气孔消失,焊缝区域变宽,邻近焊缝的热影响区受到来自焊缝的挤压力发生协同宏观变形,远离焊缝的过时效软化区组织受到来自焊缝处的压应力,从沿垂直焊缝方向产生部分协同形变强化;接头的硬度明显提升,过时效软化区的硬度由60～70 HV提升至80～90 HV,过时效软化区的拉伸性能也有所提升,当焊接速度为800 mm/min时,抗拉强度最佳可达到母材的83.6%,相较于焊接接头提升19.4%,进而实现了对过时效软化区的强化效果.     

1561铝合金TIG深熔焊接头组织与力学性能

采用TIG深熔焊工艺,对1561高镁铝合金进行了焊接,并对接头的显微组织和力学性能进行系统分析.结果表明焊缝中无气孔和裂纹缺陷;打底焊道中部存在“∧”字形粗晶区,其上下部晶粒尺寸细小;双层焊经历第二道的盖面焊后,打底焊道晶粒明显长大,熔合区晶粒晶界发生重熔,焊缝软化现象仍有发生;焊缝和热影响区的显微硬度低于母材,但热影响区并没有表现出明显的软化现象.接头抗拉强度可达314 MPa,表明深熔焊工艺适合于1561高镁铝合金的焊接.     

镁合金小孔变极性等离子弧缝焊工艺

采用小孔变极性等离子弧缝焊工艺实现了AZ31B镁合金板材的连接,得到了高质量的焊接接头,焊后利用光学显微镜、万能拉伸试验机和显微硬度仪等设备对焊接接头的组织与性能进行了检测分析.结果表明,小孔变极性等离子弧缝焊工艺可以在不开坡口、不需背面强制成形保护的条件下,实现单面施焊双面获得良好的成形;焊接接头的热影响区不明显,平均拉伸剪切力能达到7.3 kN以上;焊缝区组织均匀,晶粒细小,硬度值均高于母材;是一种理想的提高镁合金焊接效率和质量的方法.