钛合金薄板带热沉GTAW焊的应力场

采用数值模拟和试验相结合的方法，比较钛合金常规钨极氩弧焊(CTAW)及带热沉的钨极氩弧焊，即动态控制低应力无变形(DC-LSND，dynamically controlled low stress no-distortion)GTAW焊接过程中应力场的形态与发展历史。DC-LSND焊接过程中，热沉的急冷收缩对热沉作用部位与熔池之间已凝固但仍处于高温状态的金属产生很强的拉伸作用，使焊缝中拉伸塑性变形增大，近缝区压缩塑性变形相应减小，从而导致焊缝与近缝区不协调应变减小，残余应力降低。与常规焊最大残余拉应力位于焊缝中心不同，在所选用的焊接条件下，DC-LSND焊最大残余拉应力位于近缝区，残余应力分布形态发生改变。     

热轧410S不锈钢板材钨极氩弧焊焊接接头的组织与性能

通过对热轧410S不锈钢板材手工钨极氩弧焊(TIG)焊接接头的组织观察、无损检测、力学性能和耐晶间腐蚀性能试验,以及铁素体含量和显微硬度的测定,研究了热轧410S不锈钢板材TIG焊接接头的组织与性能。结果表明:采用TIG方法焊接410S不锈钢接头的抗拉强度不低于母材的,而且塑性良好;焊接接头的宏观形貌呈铸造粗大组织,并具有明显的外延生长特性;焊缝组织主要为柱状晶奥氏体+沿柱状晶分布的δ铁素体,δ铁素体体积分数为15%~20%;热影响区的马氏体在焊接热的作用下发生了M→γ→M相变,原处于晶界条带中细小的颗粒状马氏体被黑色的团块状马氏体所替代;该焊接接头的晶间腐蚀倾向按热影响区、母材、焊缝顺序依次降低。     

热沉位置对钛合金薄板焊接残余应力的影响

采用切条应力释放法测量钛合金TC4薄板对接试件选用不同的热沉位置分别进行动态控制低应力无变形(DC-LSND，dynamically controlled low stress no-distortion)钨极氩弧焊(TIG)时试件中的纵向残余应力和纵向残余塑性应变的分布。测量结果表明，热源与热沉之间的距离是重要的工艺参数之一，该参数对焊接应力和变形的控制效果有很大影响，适当的热沉位置是动态控制低应力无变形钨极氩弧焊实现低应力无变形焊接效果的一个必要条件。热源与热沉之间的高温金属处于力学熔化状态、无力学抗力时，热源与热沉之间距离的增加有助于降低焊接残余应力，减小纵向塑性变形。在所选用的焊接条件下，动态控制低应力无变形钨极氩弧焊焊接时热源与热沉相距30mm，近缝区的不协调应变较小，控制焊接应力与变形的效果较好。     

铝合金搅拌摩擦焊接头内部残余应力的短波长X射线测试

采用自制的短波长X射线应力分析仪测定了2024-T351铝合金板搅拌摩擦焊接头的内部残余应力分布。结果表明:接头内部的纵向残余应力呈典型的"M"型分布,且高于横向残余应力,应力峰值位于焊缝热机影响区和热影响区交界附近,测试结果与文献报道结果相符。     

钨极氩弧焊技术问答 一

一、什么是钨极氩弧焊? 答:钨极氩弧焊是用氩气作为保护气体,用纯钨或钨合金棒作为电极。钨电极在焊接过程中不熔化,因此又称为“非熔化极氩弧焊”,也简称为TIG焊。钨电极与工件各为一极,电弧在钨极与工件之间产生,在电弧的热作用下,使母材金属与填充焊丝金属熔化形成熔池,并随着熔池的凝固形成牢固的焊接接头。     

钨极氩弧连续和间断焊接的残余应力对比分析

结合工程实际,应用热弹塑性理论、耦合场（热、固耦合）和瞬态传热的基本模型,使用Ansys的APDL语言编写程序进行移动热源的有限元建模计算。数值计算表明,钨极氩弧间断焊接在构件叶片上产生的残余应力数值较大的区域比连续焊接更深。证明了回炉热处理能降低焊接的残余应力。     

不锈钢管钨极氩弧焊（TIG）焊接工艺

油、化工、机械等都与钢材打交道,无处不存在焊接,为了提高焊接质量,焊接方式也有所不同.钨极氩弧焊（TIG）主要用来焊接不锈钢管,通过不锈钢材料选择、以及钨极氩弧焊（TIG）保护气体选择,应用在非连续成型焊接机组上,是一种非熔化极氩弧焊,它的焊接质量高,而且成形美观.     

焊接顺序对TC4钛合金TIG焊T型接头残余应力和变形的影响

建立了TC4钛合金钨极惰性气体保护焊(TIG焊)T型接头的有限元模型并进行热源验证,研究了双侧同时同向(方案1)、单侧顺序同向(方案2)和单侧顺序反向(方案3)这3种焊接顺序对T型接头残余应力和变形的影响。结果表明：模拟得到焊接热循环曲线与试验曲线基本吻合,峰值温度相对误差小于5%,证明模型准确;3种焊接顺序所得T型接头的纵向残余应力在靠近焊缝处均表现为拉应力,远离焊缝处均表现为压应力,方案1接头位置残余应力变化梯度最小;方案1所得接头的变形最小,焊后翼板垂直度最优,因此双侧同时同向焊接更适用于需要严格控制构件焊接整体变形的场合。     

低碳钢焊缝金属强度组配对焊接残余应力分布的影响规律

采用热弹塑性有限元方法,对平板对接接头中焊缝金属强度组配对焊接残余应力分布的影响进行了研究。结果表明,对于高组配接头,纵向残余应力的峰值接近焊缝金属的屈服极限,出现在焊缝中心。对于低组配接头,纵向残余应力的峰值接近母材的屈服极限,并发生在焊缝附近。随着对含有残余应力的接头施加外载,焊缝金属强度组配对纵向应力分布的影响依然存在,但残余应力的影响在减小。对承受外载的焊接接头,逐步卸除外载后,焊缝横截面     

不同过程参数对搅拌摩擦焊接中材料流动以及残余应力分布的影响

通过有限元法建立了搅拌摩擦焊接的二维模型,并研究了不同工艺参数下搅拌摩擦焊接过程中材料的流动以及残余应力的分布。在搅拌摩擦焊接过程中,切向流动构成了材料流动的主要形式,并且材料流动最为剧烈的区域发生在后退侧。在材料的切向流动中,材料的流动方向不是单一的,可能会形成漩涡。搅拌头平移速度和转速的增加,都能使材料在后退侧的流动变得更为剧烈,但是在材料流动速度较小的区域,参数的改变对材料流动的影响很小。纵向残余应力的最大值始终发生在热影响区的边界,并且纵向残余应力在靠近焊缝中心线的附近一般为正值,而在靠近焊接构件边界的地方,残余应力则表现为负值。纵向残余应力的最大值随着搅拌头平移速度的增加而有所增加,但是搅拌头转速的变化对纵向残余应力的分布影响不大。     

温度对搅拌摩擦焊接接头摩擦磨损性能的影响

通过对搅拌摩擦焊过程中铝合金板上各特征点在不同焊接参数的温度变化规律的检测,研究搅拌摩擦焊接参数对焊接过程温度场的影响,搅拌摩擦焊焊接接头的摩擦磨损行为,以及搅拌摩擦焊接头的摩擦磨损性能随温度的变化趋势。结果表明:在搅拌头旋转速度一定时,各特征点的温度峰值会随焊接速度的增加而降低,在焊接速度一定时,特征点的温度峰值会随搅拌头旋转速度的增加而升高;搅拌摩擦焊接头磨损表面呈现轻微的疲劳磨损特征,无明显的表层剥落开裂迹象;试样的磨损量与接头区域的焊缝成型有密切关系,而焊缝的成型质量与温度场的分布有密切联系,试验表明温度场梯度越小,磨损量越小。     

Residual stresses in aluminium alloy friction stir welds

Residual stresses are detrimental to the fatigue, fracture and corrosion resistance of welds. The literature on residual stress measurements in aluminium alloy friction stir welds is reviewed. The results of a large number of longitudinal residual stress measurements performed by the slitting method on friction stir welds in 2024-T3, 6082-T6 and 5754-H111 aluminium alloys are compared and their origin discussed. From the current investigation, it can be derived that the type of machine used for welding has only little influence on the residual stress profile. The influence of alloy type and welding parameters on the magnitude of the residual stresses and the shape of their distribution across the weld is investigated. Their magnitude is far below the room temperature yield strength of the base material. A distribution with an ??M-shape?? is always found on age hardenable structural alloys (albeit more pronounced in 6082-T6 alloy than in 2024-T3 alloy), while a ??plateau?? is found in the case of the strain hardenable 5754 H111 alloy. The low magnitude and the differences in distribution of the longitudinal residual stress are attributed mainly to the microstructural changes in the weld centre and are discussed based on the hardness profiles performed across the welds. The paper also discusses the reasons why those results are in disagreement with a number of numerical simulations from the literature that do not account for the influence of the welding thermomechanical history on the material microstructure and properties.     

铝合金搅拌摩擦焊技术研究

论述了搅拌摩擦焊的焊接方法、工艺过程和基本原理；通过大量的工艺参数优化，解决了焊缝中的孔洞问题，使ＬＦ６板材搅拌摩擦焊的焊缝达到与母材等强，ＬＹ１２焊后未经热处理，连接强度接近母材的８０（。由金相分析可以看出，搅拌摩擦焊属于固相连接，焊缝晶粒细小，无气孔、夹杂、裂纹等焊接缺陷。初步应力测试发现，搅拌摩擦焊焊缝比熔焊焊缝的残余应力低。试验研究结果表明，搅拌摩擦焊焊接过程稳定可靠，焊接接头性能良好，具有广泛的应用前景。     

镁合金焊接技术的现状及最新进展

综述了镁合金常用焊接方法、工艺特点及应用情况,着重介绍了搅拌摩擦焊接技术的原理、工艺及设备。对搅拌摩擦焊在镁合金中的应用作了比较详尽的总结,展望了镁合金焊接的前景。     

紫铜搅拌摩擦焊接工艺研究及接头组织分析

试验研究了板厚为 2 m m和 12 mm的紫铜板的搅拌摩擦焊工艺 ,分析了焊接接头组织及性能。结果表明 ,板厚为 2 mm的紫铜 ,在一较宽的规范范围内 ,可得到组织致密、无孔洞、无裂纹的焊接接头 ,接头强度可达到母材的90 %。板厚为 12 m m时 ,采用双面焊 ,仅中部有未融合的缺陷 ,但缺陷在板厚方向的尺寸小于 1%的板厚 ,大大小于钨极氩弧焊时所容许的缺陷率。焊缝的显微组织为典型的再结晶组织 ,晶粒细小 ,焊缝两侧热影响区的组织不对称。     

AZ31镁合金搅拌摩擦焊研究

成功实现了2.5 mm厚薄板镁合金AZ31的搅拌摩擦焊接。试验结果表明,接头外观优美,表面光滑,没有裂纹,背部搅拌熔合充分。微观组织、拉伸、弯曲和显微硬度试验显示镁合金的搅拌摩擦焊可以得到良好力学性能的接头(接头抗拉强度达母材强度的90％左右);显微组织特征显示接头有明显分区,焊缝中心生成等轴、微细的晶粒。     

A fully coupled thermo-mechanical model of friction stir welding

This paper presents a new developed fully coupled thermo-mechanical model of the friction stir welding process. Results indicate that the rotation of the shoulder can accelerate the material flow behavior near the top surface. The material deformation and the temperature field can have relations with the microstructural evolution. The texture of the appearance of the friction stir welds can correlate well with the equivalent plastic strain distributions on the top surface. The temperature field in the friction stir welding process is approximately symmetric to the welding line. The material flows in different thicknesses are different. The shoulder can have a significant effect on material behaviors on the top surface, but this effect is greatly weakened when the material gets closer to the bottom surface of the welding plate.     

锥形光头搅拌针搅拌摩擦焊接铝锂合金接头组织及力学性能

采用锥形光头搅拌针搅拌摩擦焊接5mm厚铝锂合金轧制板材，并对接头微观组织、力学性能及断裂特性进行了深入研究。结果表明，接头由焊核区、热机影响区和热影响区构成。焊核区在焊接过程中发生动态再结晶，形成细小的等轴晶晶粒，晶界处分布有大量的偏析相，热影响区组织发生粗化，形成粗大的板条状组织，前进侧热机影响区组织发生回复反应，后退侧热机影响区发生回复 再结晶反应；硬度测试结果表明，接头发生软化，后退侧材料的软化区间和软化程度均高于前进侧；断口实验结果表明，接头断裂模式为解理断裂。     

静轴肩摩擦搅拌焊温度场仿真分析与参数优化

为了解决非刚性支撑条件下传统搅拌头易陷入被焊接板材而导致焊接失败的问题,设计研发了静轴肩焊接结构。通过建立有限元仿真计算模型,并使用热红外成像仪对焊接表面温度进行实时监测,分析不同工艺参数下静轴肩摩擦搅拌焊焊接过程中的温度场变化情况。使用设计研发的静轴肩摩擦搅拌焊进行现场试验并对完成焊接表面无缺陷的焊缝与母材进行拉伸试验对比,检测其焊缝机械强度,并对断口进行微观组织分析。结果表明：在使用静轴肩搅拌头焊接过程中,产热量主要来源于搅拌针轴肩的摩擦生热和搅拌针端部的摩擦生热,搅拌针的侧面摩擦生热和静轴肩的摩擦生热占比较小;对产热量影响较大的是主轴压力和主轴转速,C轴转速对产热量影响不大;在主轴压力为2940～3430 N,主轴转速为1000 r/min,C轴转速为0.05 r/min的工艺参数下,完成焊接的焊缝表面光滑无飞边,内部无沟槽隧道缺陷,焊缝抗拉性能达到母材的71.5%左右;焊缝断口存在分层现象,靠近焊接表面的上层呈脆性断裂特性,下层呈延性断裂特性,与母材相比,焊缝试样的延伸率和抗拉强度均有所降低。