脉冲参数对超薄板脉冲微束等离子弧焊焊缝成形及焊接热输入的影响

通过实验和数值模拟方法研究基/峰值电流、脉冲频率和占空比对不锈钢超薄板脉冲微束等离子弧焊缝成形及焊接热输入的影响。结果显示,不同超薄板脉冲微束等离子弧焊脉冲参数下共会得到5种焊缝成形,分别为焊缝不连续型、焊缝连续但宽度不一致型、熔池重熔型、鱼鳞纹型和光滑连续型。通过减小基/峰值电流差值、增大占空比及增大脉冲频率,可以使得焊接热循环动态变化趋于平稳均匀,从而获得光滑连续的焊缝。     

脉冲TIG焊工艺参数对薄板不锈钢焊缝成形的影响

采用脉冲TIG焊接方法焊接薄板奥氏体不锈钢,研究了焊接峰值电流、基值电流、占空比、脉冲频率等工艺参数对焊缝成形的影响。试验结果表明:宏观形貌最优参数为:峰值电流为21A、基值电流为8A、占空比为45%、脉冲频率为8Hz;随着峰值电流和占空比的增大,热输入随之增大。     

屈服强度1 400 MPa级低合金超高强钢的SH-CCT曲线及其粗晶热影响区组织

采用热模拟和显微金相、显微硬度检测等技术研究了1 400 MPa级低合金超高强钢的奥氏体化相变温度、冷却时间t_8/5对其焊接热影响区粗晶区组织和性能的影响。结果表明,试验钢奥氏体化开始温度A_c1为710℃,奥氏体化结束温度A_c3为820℃;随着t_8/5的增大,热影响区粗晶区的组织由全部为板条马氏体转变为粒状贝氏体+板条马氏体的混合组织,再转变为全部粒状贝氏体组织,最终转变为贝氏体+珠光体+铁素体组织;随着t_8/5的增大,显微硬度从500 HV5逐渐降至250 HV5,而试验钢母材硬度值范围为502～523 HV5,因此在t_8/5较大时,即在较大的焊接热输入条件下,1 400 MPa级低合金超高强钢软化现象严重,焊接过程应严格控制焊接热输入。     

S355J2钢粗晶热影响区M-A组元对韧性影响的研究

通过热模拟试验研究了不同热输入条件下S355J2钢粗晶热影响区M-A组元的体积分数及形态对韧性的影响。试验结果表明,热循环峰值加热温度T_max一定,粗晶热影响区M-A组元的体积分数随冷却时间t_8/5的延长而增大,在t_8/5为60_s时M-A组元的体积分数增加的幅度最大;随着t_8/5的延长,M-A组元的形态由颗粒状向长条状和块状转变,在T_max较大、t_8/5较长时,M-A组元的形态将趋向于形成细长条状和块状;粗晶热影响区的韧性随M-A组元体积分数的增大而降低,细长条状和块状的M-A组元对韧性的影响最大     

基于方差分析法的C-276合金脉冲电流自动化钨极气体保护电弧焊参数优化

优化C-276合金脉冲电流自动化钨极气体保护电弧焊参数有着重要的意义。采用田口方法,设计了拥有4个焊接参数(脉冲电流、基值电流、脉冲电流占空比和脉冲频率),3个水平等级,9组实验方案的正交实验,利用方差分析每个焊接参数的贡献百分比。实验结果表明,当脉冲电流、基值电流、脉冲电流占空比和脉冲频率分别为165 A、77 A、60%和5 Hz时,焊件具有最大的熔深。     

厚板FAB法单丝埋弧焊温度场的有限元分析

从宏观传热学出发,综合考虑坡口形式对焊接热输入影响及焊缝横断面形状特征,建立了厚板FAB法单丝埋弧焊温度场三维数值分析模型. 利用ANSYS软件对不同厚度D32钢FAB法单丝埋弧焊焊接温度场及热循环曲线进行模拟计算,对其热场特征进行了分析. 结果表明,不同焊接条件下横断面形状尺寸及热循环曲线计算结果与试验结果吻合较好,从而证明了模型的准确性和适用性;在获得良好焊缝成形条件下,随着板厚的增加,焊件上、下表面的热影响区宽度有所减小,而热循环冷却时间t_8/5变化规律不明显.     

GH145激光微焊接工艺及焊缝成形

采用微型脉冲激光实现了0.3mm厚GH145镍基高温合金的对接焊,主要研究脉冲频率、脉冲宽度、脉冲功率、脉冲能量等工艺参数对焊缝成形的影响规律,并分析工艺参数对焊接接头表面及横截面形貌的影响,以接头的力学性能为目标对工艺参数进行了优化。结果表明:当脉冲功率百分比为17%、脉冲宽度4 ms、脉冲频率2 Hz时,GH145激光焊接接头的焊缝成形最好并获得最大抗拉强度,为926 MPa。     

水下干法脉冲焊接电信号的稳定性

电弧稳定性对水下干法脉冲焊接的焊缝质量具有重要影响。提出了一种水下脉冲焊接电信号稳定系数的计算方法,并将其作为评价电弧稳定性的指标。采用响应曲面法设计了以平均电流、基值电流、占空比、脉冲频率为参数的试验方案,并建立了电信号稳定系数关于这四个参数的数学模型,通过3D曲面图和等值线图分析了平均电流与基值电流、脉冲频率与平均电流的交互作用对电信号稳定性的影响。研究结果表明,电信号稳定性随平均电流、基值电流、脉冲频率先增强后降低,随占空比增大而增强。     

焊接热循环峰值温度及冷却速率对SA508-3钢粗晶区组织和性能的影响

针对核电设备用SA508-3钢粗晶区,采用热模拟技术研究了在不预热前提下二次焊接热循环峰值温度及冷却速率对粗晶区组织和性能的影响.结果表明,粗晶区在经历不同峰值温度及冷却速率的焊接热循环后,其显微硬度与冲击韧性起伏较大,是SA508-3钢焊接接头中性能极不稳定的区域.粗晶区在经历峰值温度600~700℃的二次焊接热循环后可以获得较好的强韧性匹配.t_8/5为10 s时,粗晶区在经历峰值温度750~950℃的二次焊接热循环后,在晶界附近形成的隐晶马氏体以及晶粒的进一步粗化,使得综合性能最差,应加以避免.     

超薄板脉冲微束等离子弧焊温度场动态分布特征及成形控制

在模拟计算100 μm超薄不锈钢板脉冲微束等离子弧焊过程的基础上,研究了实际热源动态脉冲加载下的熔池温度场动态过程及脉冲参数对该动态过程的影响机制;研究了脉冲参数对焊缝成形的影响,对模拟计算的结果进行验证,并探讨了脉冲参数和焊接速度的匹配与焊缝成形特征的关系. 结果表明,超薄板脉冲微束等离子弧焊接的温度场变化具有周期性的波动特征和惯性特征,脉冲频率越高或基值电流/峰值电流之比较小,温度场变化的波动幅度也越大,其相对于脉冲电流变化的惯性也越大;脉冲电流下的焊缝成形有连续和不连续两种形式,这与焊接速度、峰值电流作用时的焊缝长度、脉冲频率三者之间的匹配有关;模拟计算的熔池最高温度超过熔点的持续时间与脉冲周期的比值结果较好地解释了试验得到的焊缝成形的连续程度.     

工艺参数对铝合金双脉冲MIG焊焊缝成形的影响

双脉冲MIG焊在进行高效铝焊接的同时可获得美观的鱼鳞纹焊缝表面.在单脉冲稳定焊接的基础上,针对自行开发的双脉冲MIG焊逆变电源,分别改变电流、高频频率、低频频率、焊接速度,进行双脉冲焊接铝合金的试验研究.结果表明,强弱脉冲峰值电流和高频频率对焊接过程的稳定性和飞溅有较大的影响,强弱脉冲峰值电流相差40 A,高频频率250 Hz时焊缝成形好.在一定范围内,焊缝鱼鳞纹宽度与低频频率、焊接速度直接相关.具体而言,焊缝鱼鳞纹宽度随着低频频率的提高而减小,随着焊接速度的提高而增大,并根据统计规律得出了一个经验公式,用以定量反映这种变动关系.当焊接速度与低频频率比值为0.19～0.30时,鱼鳞纹宽度在2～3 mm之间,焊接效果较好.     

激光电源参数对焊缝成型及表面质量的影响

采用400WYAG固体激光器对2Cr13不锈钢进行了激光焊接工艺研究,分析了脉宽、频率、电流、脉冲波形对其焊缝成型及表面质量的影响.结果表明,脉宽增加,焊缝宽度、熔深增加,焊缝凹陷也增加;频率越高,焊缝宽度越窄,熔深越浅;电流增大,熔深、焊缝宽度和焊缝凹陷也相应增加;电流逐渐增大的波形对金属熔化形成熔池具有缓冲作用,焊缝凹陷较小;(200A×4ms+250A×2ms)×20Hz的电源参数适合2mm的2Cr13不锈钢板材的焊接.     

脉冲电源双熔敷极焊条电弧焊焊缝熔深

脉冲电源应用于双熔敷极焊条电弧焊,采用正交试验研究分析脉冲参数对焊缝熔深的影响.结果表明,脉冲参数的变化引起焊缝熔深的相应变化,脉冲参数对焊缝熔深的影响程度由大到小的次序为峰值电流、频率、占空比、基值电流.在试验范围内获得较大熔深时的脉冲参数分别是峰值电流为230~240 A,频率为3.3~3.7 Hz,占空比为48%...     

双相不锈钢CMT-P复合焊接微区组织特征

引入CMT-P复合焊接方法成功制备了成形质量优异的UNS S32750超级双相不锈钢焊接接头，选用金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜、能谱仪及透射电镜等设备研究了接头不同区域的微观组织. 结果表明，焊缝、热影响区和母材组织呈现显著差异. 与母材和焊缝相比，热影响区内奥氏体含量最低(32.3%)，但焊接接头各微区的奥氏体含量均满足不低于30%的标准要求．由于焊接热循环过程中再加热的作用，焊根及热影响区中析出了尺度和形貌均不同的晶粒内γ₂和晶粒边界γ₂，而焊缝填充区没有γ₂析出．此外，焊根和热影响区均析出了短棍状Cr₂N，主要分布在铁素体晶粒内和晶粒边界，Cr₂N析出致使相邻铁素体基体形成了明显的贫Cr区．     

Cu基药芯焊丝TIG焊TA1/Q235B接头微观组织和显微硬度

利用Cu基(Cu-Cr-Co-Ni)药芯焊丝对TA1/Q235B异种金属对接与搭接接头进行了TIG焊接试验. 通过SEM、EDS和XRD对接头微观组织进行了详细分析,通过显微硬度测试了接头的硬度分布. 结果表明,采用Cu基药芯焊丝进行TA1/Q235B TIG焊接,对接和搭接均得到了无缺陷的接头. 两种接头的焊缝与母材界面处组织分布类似,其中TA1侧主要由β-Ti固溶体、FeTi和CuTi₂化合物组成;Q235B侧主要由Fe,Cu基固溶体和Fe₂Ti化合物组成. 对接焊缝主要由Cu基固溶体,CuTi,FeTi,Cu₄Ti,τ₂和τ₃金属间化合物组成,而搭接焊缝主要由Cu基固溶体、τ₂和Cu₄Ti组成. 对接接头的平均硬度为449 HV0.1,搭接接头的平均硬度为335 HV0.1.     

焊接工艺对DP780钢板焊缝形貌和组织性能的影响

为降低车身重量,提高装配精度,近年来汽车用先进高强钢板大量采用拼焊工艺。采用固体脉冲Nd:YAD激光发生器对DP780钢板进行拼焊焊接,借助金相显微镜、扫描电镜、能谱分析仪等手段,研究了不同脉冲频率、脉冲宽幅、焊接电压对DP780拼焊板焊缝形貌和组织性能的影响。结果表明:脉冲频率从8 Hz增加到15 Hz时,焊缝表面更为光滑,组织中贝氏体含量逐渐增多,马氏体含量逐渐减少;脉冲宽幅从8 ms增加到15 ms时,焊缝的宽度逐渐增大,而且热影响区的范围也在逐渐增大,组织中马氏体含量逐渐增多,贝氏体含量逐渐减少;焊接电压从250 V增加到280 V时,焊缝缺陷逐渐增多,热影响区和焊缝宽度逐渐增加,组织中贝氏体含量逐渐增多、马氏体含量逐渐减少。焊接电压对焊缝形貌的影响最为显著,综合考虑各个因素,焊接电压250 V、脉冲频率15 Hz、脉冲宽幅8 ms的焊接工艺为DP780拼焊板最佳焊接工艺。     

TiNi形状记忆合金薄片的微激光焊接工艺研究

采用微激光对厚度为0．2mm的TiNi形状记忆合金薄片进行焊接,通过正交试验以获得最大的接头抗拉力为目标对工艺参数进行了优化,并分析了工艺参数对焊接接头表面及横截面形貌的影响。结果表明,焊接接头获得最大抗拉力的最优工艺参数是：脉冲功率百分比21％、脉冲宽度2．3ms、脉冲频率4Hz,此时焊接接头的承载能力达到母材的97％。当微激光焊的功率百分比、脉冲频率、脉冲宽度过大时会产生热量的积累、导致焊缝发生烧穿;过小时激光脉冲的熔透能力较弱、导致焊缝未焊透,这两者是导致焊接接头承载能力较差的主要原因。     

脉冲频率对铁基粉末脉冲电流烧结过程的影响

采用脉冲频率为0、50和100 Hz的电流对高能球磨铁基粉末进行脉冲电流烧结,并研究脉冲频率对粉末的致密化行为、烧结材料的显微组织和力学性能的影响。结果表明,通电烧结初期脉冲电流烧结样品的密度和硬度均高于直流电流烧结的试样,但通电烧结后期使用脉冲电流与直流电流所烧结样品的密度和硬度差别不大;相同烧结温度下不同脉冲频率烧结试样的横向断裂强度的相对大小为5σ0 Hz>1σ00 Hz>0σHz;当烧结温度为1 100℃时,不同脉冲频率下所获得的烧结材料的显微组织没有显著差别。     

强制冷却对电渣焊接头温度场影响的数值模拟

为了研究强制冷却对箱型柱中腹板与隔板处电渣焊接头的热影响区宽度、高温停留时间和Δt_8/5时间的影响,以MSC.Marc软件为平台,开发了用于电渣焊接头温度场计算的有限元方法. 在该有限元模型中,采用半椭球等密度移动热源模型和实测得到的低合金高强度钢SM490A材料的高温热物理性能参数,计算了电渣焊接头在空冷、铜冷和水冷等3种冷却条件下的温度场. 同时,采用试验方法实测了空冷条件下电渣焊接头典型位置的热循环曲线. 结果表明,计算得到的热循环曲线与实测结果十分吻合,验证了所开发的数值计算方法的妥当性. 通过对比3种冷却条件下的计算结果发现,电渣焊接头在铜冷和水冷条件下, 热影响区的宽度较空冷条件下明显减小,高温停留时间大幅短缩,同时Δt_8/5时间也显著缩短了.     

钻孔法测量焊接残余应力误差因素分析

为提高焊接残余应力钻孔法测量结果的可靠性,需分析其测量过程中的误差因素,依据误差传递理论推导了由应变误差与释放系数误差传递给最终测量结果的误差公式,并由测量过程中的误差因素建立了一条影响最终测量结果的误差链. 以2A12高强铝合金VPPA-MIG复合焊接板材为试验对象,定量分析了误差链中的弹性模量误差、贴片误差和应变读数取值时间误差传递到最终结果中的相对误差. 结果表明,由弹性模量误差传递到残余应力σ₁,σ₂中的相对误差均很小;由贴片误差传递到残余应力σ₁,σ₂和?角中的相对误差在贴片24 h后均降为0%;由应变取值时间误差传递到残余应力σ₁,σ₂和?角中的相对误差在应变释放150 min后均降为0%.