高强度304不锈钢薄板微弧等离子弧焊接头性能研究

采用微弧等离子弧焊对304不锈钢薄板进行焊接,研究填丝与否对焊接接头性能的影响。结果表明,填丝对等离子弧焊接头成形、显微组织和力学性能产生一定影响。相对而言,自熔焊焊缝宽度较宽,焊缝区组织较细小。自熔焊焊缝区显微组织由奥氏体和铁素体组成,在奥氏体基体上析出的骨架状铁素体和板条状铁素体含量相近。焊缝区显微硬度分布均匀,这种均匀分布导致接头强度相对较高,达到母材的84%。等离子弧填丝焊过程中,焊缝成分随填充焊丝改变,热输入增大,导致焊接接头性能稍微下降。但综合考虑高效和性能等因素,认为等离子弧填丝焊更适用于工业应用。     

不同焊接模式对不锈钢全位置A-TIG焊接工艺的影响

A-TIG焊接是采用活性剂来增加焊接熔深的高效TIG焊接技术。采用全位置直流A-TIG、脉冲A-TIG焊及步进脉冲A-TIG焊三种不同焊接模式,对核电领域常用304不锈钢钢管全位置焊接工艺进行研究。试验结果表明,对于6 mm厚不开坡口的304不锈钢钢管,采用三种不同的A-TIG焊接模式均可实现一次性焊透、单面焊双面成形,焊缝成形良好。对比三种不同焊接模式获得的焊缝成形、显微组织及接头力学性能,步进脉冲A-TIG焊的最佳,脉冲A-TIG焊次之。     

选区激光熔化成型悬垂面质量的影响因素分析

悬垂结构是选区激光熔化成型存在的固有几何限制,其容易导致成型件形状与尺寸精度变差。为了掌握悬垂面成型出现缺陷的原因,在自主研发的选区激光熔化成型设备上,采用316L不锈钢粉末,进行了高速与低速条件下成型不同倾斜角度和不同扫描线长度的悬垂结构实验。结果表明,倾斜角越小和扫描速度越小,翘曲变形越严重,理论分析了最小成型角度与可靠成型角度分别与高速扫描、低速扫描的实验结果吻合。高速扫描可成型具有最小成型角度的悬垂面,而低速扫描下只能成型可靠成型角度的悬垂面。悬垂面沿着长线扫描方向更容易发生翘曲变形。通过对悬垂面进行局部成型参量控制,可以明显改善成型质量。本研究从工艺与设计的角度为选区激光熔化技术成型悬垂面提供了依据,并给出了初步解决方法。     

激光扫描速度对碳钢板表面锈蚀层去除质量的影响

采用光纤激光器开展了碳钢板表面锈蚀层激光清洗研究,通过白光干涉仪、光学显微镜、拉曼光谱仪等研究了激光扫描速度对锈蚀层去除质量的影响。研究表明,当激光扫描速度小于2 000 mm/s时,因光斑搭接率高,热累积效应强,试样表面出现基材熔化重凝现象,同时试样表面发生二次氧化,生成了复杂的铁的氧化物膜层,此时试样表面粗糙度最小。当激光扫描速度增加到3000 mm/s时,试样表面锈蚀层去除干净,露出金属基底本身色泽,基材表面二次氧化减弱。当线速度继续增加时,因光斑搭接率低,锈蚀层吸收的激光能量少,仅有部分锈蚀被去除,试样表面开始出现残留锈蚀层,且随着线速度的增加,残留锈蚀层和试样表面粗糙度增加。通过调节扫描速度可以获得较好的除锈效果,工艺优化后,激光功率为120 W时,除锈效率达到1.5 m2/h。     

Activated flux tungsten inert gas welding of 8 mm-thick AISI 304 austenitic stainless steel

AISI 304 stainless steel plates were welded with activated flux tungsten inert gas(A-TIG) method by utilizing self-developed activated flux. It is indicated from the experimental results that for 8 mm-thick AISI 304 stainless steel plate, weld joint of full penetration and one-side welding with good weld appearance can be obtained in a single pass without groove preparation by utilizing A-TIG welding. Moreover, activated flux powders do not cause significant effect on the microstructure of TIG weld and the mechanical properties of A-TIG weld joints are also superior to those of C-TIG(conventional TIG) welding.     

工艺参数对激光扫描焊接接头形貌及性能的影响

为获得高质量镀锌板焊接接头,采用激光扫描焊接方法对1.5 mm厚DP 780镀锌板进行搭接焊,研究激光功率、焊接速度对焊接接头的焊缝成形、显微组织及力学性能的影响。结果表明,激光功率和焊接速度分别在2.5～3.0 kW,25～55 mm/s区间内可获得全熔透焊缝;增大焊接功率,有利于消除焊缝表面咬边,但造成焊缝表面内凹现象严重;全熔透焊接时,增大焊接速度可减少焊缝内凹程度。焊缝中心主要由粗大的板条状马氏体组成,热影响区主要由马氏体和铁素体组成,降低焊接功率或增大焊接速度均可使马氏体组织含量减少及尺寸减小、铁素体含量增加。显微硬度试验表明焊接接头出现软化区,解释了接头拉伸性能在焊接速度55～75 mm/s范围内出现增大现象。焊接功率3.0 kW,焊接速度45 mm/s工艺参数组合最合适。     

TC4/TA17异种钛合金激光焊接接头显微组织和力学性能

研究TC4/TA17异种钛合金激光焊接接头的显微组织和力学性能。结果表明,TC4/TA17异种钛合金激光焊接头焊缝的显微组织为片状α′马氏体,TC4侧靠近母材的热影响区和TA17侧靠近母材的热影响区只发生α相向β相转变,TC4侧靠近焊缝的显微组织为残余α相+针状α′马氏体,TA17侧靠近焊缝的显微组织为残余α相+片状α′马氏体。TC4/TA17异种钛合金激光焊接头的显微硬度呈不对称分布,焊缝的显微硬度最高,TA17母材显微硬度最低。TC4/TA17异种钛合金激光焊接接头断裂在TA17母材,断口呈现韧性断裂形貌。     

厚10 mm不锈钢大功率碟片激光焊接及影响因素研究

为了实现10 mm厚304不锈钢的单道激光焊接,在10 k W碟片激光焊接设备上进行了全熔透焊接工艺试验研究,分析了不同焊接速度、离焦量、激光功率对焊接质量的影响。在显微镜下观察焊缝横截面形貌及测量几何尺寸。结果表明,焊接速度较低时,上下表面容易出现烧蚀,焊接速度较高时,会出现底部驼峰;离焦量影响激光聚焦位置,负离焦较大时会降低激光能量利用率,负离焦较小时会导致表面烧蚀,对于10 mm厚工件,离焦量为-3 mm时较好。激光功率对焊缝熔深影响较大,激光功率较小时不足以形成全熔透焊缝。拉伸试验结果表明,焊缝抗拉强度平均为639.6 MPa,达到母材抗拉强度的95.5%;屈服强度平均为297.6 MPa,达到母材屈服强度的99.2%;伸长率平均为61.2%,达到母材伸长率的95.5%。     

A7N01铝合金激光-MIG复合焊接焊缝成形与组织性能研究

为了研究工艺参量对激光-MIG复合焊接的焊缝成形和组织特征及性能的影响，针对6mm的A7N01铝合金板，采用不同的激光功率、焊接速率和坡口形式，进行了激光-MIG复合焊接试验，观察焊缝成形及接头微观组织，并对其性能进行测试。采用Y型30°坡口，在激光功率3.0kW、焊接速率1.0m/min的参量下进行激光-MIG复合焊接时，焊缝表面成形良好，底部成形连续；接头平均抗拉强度为271MPa，达到母材的60%；焊缝中心硬度为85.4HV，达到母材的78%。结果表明，随着激光功率的提高，焊缝熔深呈线性增大；焊接速率越大、焊缝熔宽和熔深越小，余高略有增加；焊接接头对不同坡口形式的适应性良好；接头中热影响区晶粒粗化，硬度降低，熔合区晶粒为树枝晶，易产生工艺类氢气孔，焊缝中心晶粒为等轴晶。该研究有利于获得成形良好的A7N01铝合金激光-MIG复合焊接头。     

不锈钢管道A-TIG焊接工艺及影响因素研究

为了实现不锈钢管道A-TIG焊接,在AD 393 CN型A-TIG焊接系统上进行了A-TIG焊接工艺试验,优化了活性剂的成分配比,分析了焊接电流、焊接速度对焊缝形貌的影响。在优化的工艺参数下实现了6 mm厚304不锈钢管道的单道A-TIG焊接,超声波检测结果表明焊缝质量满足相关标准中I级要求;拉伸测试表明抗拉强度为650~727 MPa,伸长率为31%~38%。