不同氮含量焊丝熔化极气体保护焊高氮钢的微观组织与力学性能

为研究不同氮含量焊丝对高氮钢焊缝组织性能的影响,采用自制的0.46［N］、0.61［N］、0.84［N］3种不同氮含量焊丝进行高氮钢熔化极气体保护焊焊接工艺试验。测试分析3种成分焊丝焊缝的固氮效果、气孔倾向、微观组织及力学性能。结果表明：随着焊丝氮含量的增加,焊缝氮含量升高,气孔倾向也增大;3种焊丝焊缝组织均由奥氏体+铁素体组成,焊缝组织形态主要取决于焊缝的凝固模式,由焊缝中的各种合金元素共同作用决定;焊缝力学性能主要受铁素体含量及其分布的影响,铁素体含量越高且呈沿晶分布,焊缝硬度、强度越高,韧性越差;当焊缝凝固模式为奥氏体凝固模式、奥氏体-铁素体凝固模式时,焊缝氮含量越高,焊缝拉伸性能越好;气孔缺陷主要影响焊缝的冲击韧性,气孔增多,焊缝冲击韧性下降。     

保护气配比对高氮钢焊丝接头组织性能的影响

对高氮奥氏体不锈钢焊缝进行固氮,在多元活性保护气氛条件下,用氮的质量分数为0.46％的高氮钢焊丝进行焊接试验,研究保护气体不同氮气配比对焊丝接头的固氮效果、气孔敏感性、显微组织及力学性能影响.结果表明:随保护气体中氮气配比增加,焊丝接头的氮含量先增大后趋于稳定,气孔倾向先减后增;焊缝组织中奥氏体枝晶变粗,枝晶间距增大;当氮气配比为15％时,接头的抗拉强度和断后伸长率最大,分别为905 MPa和21.2％,冲击韧性受氮含量及气孔的共同影响先增后减.     

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。     

硝化体系及温度对硝化棉含氮量均匀性的影响

以精制棉为原料,采用HNO₃/H₂SO₄/H₂O和HNO₃/CH₂Cl₂两种硝化剂体系制备硝化纤维素,通过偏光显微镜分析测试了硝化产品的氮量及氮量分布（硝化均匀性）,系统研究了硝化体系组成及硝化温度对硝化棉氮量及均匀性影响规律。研究结果表明：HNO₃/H₂SO₄/H₂O体系中水含量的增加会显著降低硝化棉产物含氮量,但适当增加水含量有利于得到氮量分布更为均匀的硝化棉;硫酸含量高的体系,制得的硝化棉氮量高,但硝化的均匀性变差;硝化棉含氮量均匀性随HNO₃/CH₂Cl₂中HNO₃含量增加先升高、后下降直至保持不变;增加硝化温度,有利于酯化试剂扩散,硝化棉含氮量分布均匀性有所增强。     

保护气对奥氏体不锈钢药芯焊丝弧焊接头性能的影响

为探究奥氏体不锈钢药芯焊丝弧焊中保护气成分对其接头力学性能的影响机理,通过硬度测量、冲击试验和弯曲试验,研究氩气(Ar)、二氧化碳(CO2)和氧气(O2)不同比例混合保护气对奥氏体不锈钢药芯焊丝弧焊接头力学性能的影响,并结合金相组织观察、光谱成分分析和断口扫描分析等方法对其影响机理进行分析和研究。结果表明,随着保护气体中CO2成分的增加,接头焊缝区域硬度降低、冲击韧性下降,但对接头弯曲性能影响不大,这主要与焊缝组织中铁素体所占比例降低以及氧化物夹杂增多有关。同时发现,保护气中加入一定量的O2具有抑制CO2的分解、减缓接头硬度和冲击韧性下降的作用。     

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。     

焊缝低配度对铝合金焊接接头强度的影响

为研究焊缝低匹配度对铝合金焊接接头强度的影响规律,分别对ER5356与ER5087焊丝熔敷金属和A7N01铝合金焊接接头进行拉伸试验,并对具有不同低强焊缝的焊接接头进行疲劳强度试验。结果表明:无论是采用ER5356焊丝还是ER5087焊丝,A7N01铝合金的焊接接头均呈低匹配形式;与ER5356焊丝相比,使用ER5087焊丝焊接的铝合金接头焊缝金属的低匹配程度降低,并且随着焊缝强度低配度的降低,焊接接头的静强度和疲劳强度均相应提高。可见,焊缝低配度是影响铝合金焊接接头强度的一个重要因素。     

焊接保护气体对7N01铝合金接头力学性能的影响

针对A7N01铝合金MIG焊接工艺,分别采用纯Ar气体和He-N2-Ar混合气体作为保护气体,并通过拉伸、弯曲、硬度以及疲劳试验分析焊接接头的力学性能。试验结果表明:与纯Ar气体保护焊相比,采用He-N2-Ar混合气体焊接时,A7N01焊接接头在循环寿命为107条件下的疲劳强度提高约9.3%,而接头准静态拉伸性能的改善效果有限,其抗拉强度仅提高约2.5%;在He-N2-Ar混合气体保护条件下,焊接接头疲劳性能改善的主要原因是焊缝气孔数量明显减少,而焊接气孔对接头的准静态抗拉强度影响不大。     

高强钢激光-电弧复合焊接接头力学性能研究

为弥补高强钢在传统焊接中低效、变形严重、焊缝强度低等问题,采用6 kW光纤激光器和熔化极活性气体保护电弧焊复合焊接6 mm厚度的30CrNiMo钢板,在相同焊接工艺下使用ER50-6和ER308两种焊丝,焊后对两种焊缝的组织形貌和力学性能进行研究。研究结果表明：ER50-6焊丝焊缝为细小的针状马氏体组织,而ER308焊丝焊缝为粗大的柱状晶奥氏体;两种焊丝焊缝的硬度面分布也出现较大区别,ER50-6焊丝焊缝沿熔合线出现低硬度分布,ER308焊丝焊缝则在焊缝中心下部出现低硬度集中,二者对应拉伸断裂位置分别在熔合线处和焊缝中心;通过能谱分析得知,ER308焊丝中高含量的Cr元素在焊缝上部集中,导致焊缝上部淬硬性增强,硬度大幅上升,韧性急剧下降,并最终导致焊缝力学性能的薄弱。因此,采用复合焊接搭配ER50-6焊丝,可实现对6 mm厚30CrNiMo钢板以1.0 m/min速度的高效无变形焊接,焊缝强度高达1 197 MPa.     

He-Ar混合气体抑制铝合金焊缝皱皮的研究

对大电流MIG焊焊接厚板铝合金时焊缝产生皱皮进行了试验研究与分析,皱皮产生的原因是焊接电弧燃烧不稳定、熔池中的熔融金属发生氧化和氮化反应造成的。研究了100%Ar、75%Ar+25%He、50%Ar+50%He、100%He(体积分数)等4种惰性气体作为内层保护气体,纯Ar为外层保护气在MIG焊接方法时的焊接特性,如焊接电弧的静特性及焊接铝合金材料时对母材的热输入、焊缝的有效熔深等。试验结果表明,不同比例的He-Ar混合气体产生皱皮现象的临界电流值,随着He-Ar混合气体中He气体比例的增大,焊缝产生皱皮的焊接电流值也增大。     

填充材料对镁合金TIG焊接头组织与性能的影响

利用AZ31、AZ61两种焊丝对10mm厚的AZ31B镁合金进行TIG焊。使用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪等分析两种焊丝焊接的接头外观形貌、显微组织、元素分布和焊缝物相等。结果表明:采用两种焊丝都能获得成形美观、无明显缺陷的焊接接头,采用AZ31焊丝焊接的接头形貌更优于AZ61焊丝;采用AZ61焊丝焊接的焊缝晶界上有Al12Mg17相产生,采用AZ31焊丝时没有;采用AZ31焊丝获得的接头硬度最高处位于母材区,而采用AZ61焊丝获得的接头硬度最高处位于焊缝区;采用AZ61焊丝获得的接头强度比AZ31焊丝的接头强度高20%。     

30CrMnSi钢激光焊接工艺研究

为减小薄板30CrMnSi钢的焊接变形,提高焊接效率,采用CO2激光对其进行了激光焊接工艺研究。采用激光显微镜、扫描电镜仪对微观组织进行了表征,采用显微硬度计、材料试验机等仪器对性能进行了测试。研究发现,激光焊接后的焊接接头分为焊缝区、热影响区、母材以及焊缝与热影响交界区和热影响与母材交界区5个部分。焊缝与热影响交界区显微硬度最高,母材显微硬度最低。焊接速度越快,焊缝的显微硬度越高,焊缝越窄。焊接速度越快焊接变形越小,激光功率4 kW、焊接速度8 m/min条件下,100 mm长度范围内的变形0.1 mm.激光焊接接头的抗拉强度高于母材110~170 MPa,母材为韧性断裂,断口呈典型的韧窝形态,热影响区发生脆性断裂,断口呈准解理断裂,随着焊接功率和速度的提高,热影响区的拉伸强度有降低的趋势。     

锂电池Cu/Al极耳超声波焊接接头组织与性能

对厚为0.3 mm的Cu/Al箔片进行超声波焊接,通过扫描电镜(SEM)、3D景深显微分析和显微硬度仪等研究焊件接头的显微组织,测试焊接接头的硬度、剥离力及剪切力。结果表明:随焊接能量增大,接头剥离力和剪切力也增大,铝侧至铜侧硬度上升,焊接能量为600 J时,接头剥离力和剪切力达最大值,为145.8、487.8 N,焊接能量继续增大,接头剥离力和剪切力减小。焊接能量为300、750 J时,界面易产生孔洞缺陷,其是接头力学性能下降的主要原因。     

2519铝合金及焊缝应力腐蚀性能研究

用美国ER2319焊丝,采用钨极氩弧焊接和搅拌摩擦焊接工艺焊接2519铝合金板材。对两种焊接工艺焊接的板材焊缝部位取样,用慢应变速率试验方法,研究2519铝合金板材及两种焊接工艺焊接的接头,在3.5%NaCl溶液中,1.58×10-6s-1的慢应变速率下的应力腐蚀特性。试验结果表明:2519铝合金板材及焊缝抗应力腐蚀性能较好;用钨极氩弧焊接工艺焊接的试样,在惰性气体中试样断在焊缝的熔合线附近;搅拌摩擦焊接工艺焊接试样,不论在惰性气体还是在3.5%NaCl溶液中,均断裂在焊缝部位。焊缝区的抗应力腐蚀性能好于板材。     

双基药燃烧产物热物性参数计算分析

为准确获得双基药燃烧混合气体生成物的热物性参数,求解火药燃烧产生的高温气体与身管内壁面的对流换热系数以及火炮发射过程中内壁面的温度,根据双基药组分,给出了火药燃烧化学反应方程式,计算得到燃烧生成物各组分的含量。基于已有的标准大气压下CO₂、CO、H₂O(g)、H₂和N₂的动力黏度、导热系数、比定压热容随温度的变化实测数据,采用最小二乘法拟合得到双基药燃烧混合气体生成物的热物性参数计算模型,并针对3种典型的双基药进行计算分析。结果表明:最小二乘法拟合得到的计算模型可以较好地应用于标准大气压下纯气体热物性参数的求解; 气体的动力黏度、导热系数和比定压热容均随着温度的升高而增大; 硝化棉含氮量越高,导热系数和比定压热容值越小,硝化棉含氮量对混合气体的动力黏度值影响较小,可忽略不计。     

30CrNi3MoV钢单/双丝焊缝组织与性能研究

采用单/双丝CO2气体保护焊分别对30CrNi3MoV钢进行焊接,并进行焊接接头的组织、力学性能及抗裂性等方面对比研究。结果表明:两种方法都能获得熔合良好、无夹渣等缺陷的接头,但双丝焊获得的焊缝硬度值和强度均值都高于单丝焊;斜Y裂纹试验中双丝焊获得的接头表面裂纹率和断面裂纹率比单丝焊接方法分别降低32%和73%。     

X100管线钢焊接接头强韧化研究

X100管线钢匹配其专用焊丝在不同热输入下进行埋弧焊接试验,获得的焊接接头焊缝区组织均为准多边形铁素体、无碳贝氏体的整合组织,区别在于相比例、大小、形态和分布的不同;焊接热输入为15.75 kJ/cm,焊接熔池场温度最适宜,焊缝区准多边形铁素体含量为70.5%,无碳化物贝氏体为28.8%,所得焊接接头强韧性最优异。研制渣系中MnO严格控制在8%最适宜;Al2O3控制在22%~28%,能起到有利脱渣的作用,不会增加焊缝氧含量和接头氧化物夹杂的含量。     

装甲钢焊接技术研究进展

装甲钢是一种用于作战装备的保护性合金材料,装甲钢的焊接是装甲钢结构的主要连接方式。从装甲钢的裂纹类别、特点以及其形成原因出发,介绍了装甲钢焊接材料、焊接工艺和提高焊接接头性能的措施。主要包括奥氏体焊条、铁素体焊条及奥氏体/铁素体双向焊条;电弧焊、CO2气体保护焊、熔化极气体保护焊、修复装甲钢裂纹的铝热焊、机器人焊,激光焊等焊接工艺;焊后热处理、超声波冲击法、焊趾砂轮打磨法与钨极电弧焊法。并在装甲钢焊接技术研究现状分析的基础上,提出装甲钢焊接技术今后的改进措施与发展方向。