刍议现代金属焊接雕塑技术

哈尔滨是中国的焊接名城,在几年的研究探索过程中摸索了一些有关金属焊接艺术的独到特点,在这里着重探讨金属焊接雕塑艺术的创作方法。     

陶瓷金属的焊接

采用电弧焊方法焊接陶瓷与金属,研究了焊接加热对陶瓷层的影响及陶瓷与金属界面反应。结果表明,采用电弧焊方法在陶瓷金属复合材料的陶瓷层上焊接,焊接加热不仅可以改善陶资金属的结合方式,而且在焊接区可以实现陶瓷与金属的冶金结合。     

爆炸焊接金属复合材料的应用

介绍了爆炸焊接金属复合材料生产工艺流程,简述了爆炸焊接金属复合材料在火电、石化、船舶等主要领域的应用,并对爆炸焊接金属复合材料未来市场发展方向和应用前景进行了展望.     

大块金属玻璃焊接研究进展

综述了大块金属玻璃焊接领域的最新进展;介绍了成功焊接大块金属玻璃的不同方法,包括爆炸焊、电火花焊、电子束焊、用多层金属片进行焊接等熔化焊,以及固相下的摩擦焊.熔化焊接方法的成功,原因在于大块金属玻璃的玻璃态成型能力和在这些方法中高的线能量;而摩擦焊接的成功,则是由于金属玻璃在过冷液相区的热稳定性以及在该区域的超塑性和粘滞性.     

复合板基层厚度对激光焊接头腐蚀性能的影响

目的通过探索基层金属厚度对复合板激光穿透焊接的影响规律,分析其影响度与焊接速度、激光功率的差别,为双金属复合材料激光穿透焊接提供更多的技术支撑。方法以焊接速度、激光功率和基层金属厚度为变量,设计了三因素三水平的正交实验,对X65/DSS2205层状双金属复合材料进行激光穿透焊接实验,对不同焊接条件下接头的显微组织进行观察分析,采用EDS面扫方法对焊缝复层区进行成分扫描,测量接头复层侧动电位极化曲线,并比较了基层金属厚度的影响度较焊接速度与激光功率的大小。结果双金属复合板激光穿透焊接接头显微组织在厚度方向存在明显的分层;基层金属厚度为1.2 mm时,复层贵金属元素保留量最大;随着基层金属厚度的减小,接头综合耐腐蚀性能提高;基层金属厚度对接头耐腐蚀性能的影响小于焊接速度和激光功率2个变量;焊接速度为2.5 m/min,激光功率为3500 W,基层金属厚度为0.8 mm时,接头耐腐蚀性能最优。结论基层金属厚度对于复合板激光穿透焊接接头的焊缝复层元素含量、以及接头复层一侧耐腐蚀性能都有较为明显的影响,但相比于焊接速度与激光功率,其影响度相对较小,因此在进行复合板激光穿透焊接时,在选定基层金属厚度后,仍要对焊接速度和激光功率进行优化工艺设计。     

异种金属焊接研究现状及发展趋势

随着新材料、新设备、新工艺的应用日益广泛,异种金属焊接在工程应用中显得越来越重要.从焊接工艺、组织特征、力学性能、稀释和碳迁移、应力/应变状态、腐蚀性能及焊后热处理等方面对国内外在异种金属焊接方面的研究成果进行了综述,得出异种金属焊接接头各区域的组织和性能极其不均匀、熔合区为最薄弱环节的结论.指出异种金属焊接今后的研究重心将偏向新焊材的研制、接头抗腐蚀性能的提高、轻合金异种材料的焊接等领域.     

爆炸焊接和金属复合材料

简述了金属爆炸焊接的过程和它的金属物理学本质, 总结了它的特点和应用, 介绍了用爆炸焊接法生产的金属复合材料的品种和分类, 展望了爆炸焊接和金属爆炸复合材料的发展前景, 指出了它们有重要的技术和经济价值, 应当在我国有一个大的发展。      

焊接位置对激光-电弧复合焊接底部驼峰的影响

目的 通过改变焊接位置来抑制底部驼峰的形成进而降低生产成本。方法 使用高速摄像机观察平向焊接和横向焊接2种不同焊接位置下熔池的匙孔和底部驼峰的形成过程,并对底部凸起受到的金属蒸气反冲压力、熔融金属重力以及表面张力进行受力分析。结果 在S355J2W耐候钢的激光-电弧复合焊接平焊过程中,受金属蒸气反冲作用力的影响,熔融金属迅速从匙孔底部排出,流入匙孔底部凸起区域,底部凸起的增长速度极快,仅需7.5 ms即可形成大尺寸的驼峰。而在横向焊接中,匙孔前壁凸起数量减少,导致金属蒸气反冲压力减小,匙孔排出的熔融金属量减少,底部凸起的增速减缓,在13.6 ms时才达到最大高度,使驼峰在底部熔池凝固之前难以形成。结论 采用横向焊接的方式可以有效避免驼峰的产生,降低生产成本。同时,该方式在焊缝背部成形效果方面也表现良好,为优化焊接工艺提供了重要参考。     

金属结构件组装及焊接变形控制

金属结构件是一种用金属原料做的工艺,包含框架结构的和箱型结构两种形式。金属结构件的组装既需要焊接技术的支持,也需要生产技术的支撑。本文中主要介绍了在组装金属结构件的过程中影响变形与应力的重要因素,并且针对在焊接过程中所遇到的问题,提出了相应的解决办法,从而完善了金属结构件的组装与焊接变形控制。     

药芯焊丝电弧焊(FCAW)的焊接电流对Fe-Cr-C合金堆焊金属组织与耐磨性的影响

采用自制药芯焊丝在3种焊接电流条件下堆焊获得了相应堆焊试样,对其显微组织进行了观察,并对相结构进行了分析。在此基础上,分析了焊接电流对堆焊金属硬度及耐磨性的影响。然后采用数值模拟方法对不同焊接电流的堆焊熔池温度进行了计算,并采用热力学软件对不同焊接电流堆焊金属在冷却过程中的CCT曲线进行了预测。结果表明,随着焊接电流的增加,堆焊熔池温度显著升高,堆焊金属的淬透性增加,从而使冷却后的堆焊金属中的马氏体含量增加,而残余奥氏体含量降低,导致堆焊金属的硬度和耐磨性均显著提升。     

铝 / 镁异种金属搅拌摩擦焊研究现状及发展趋势

为进一步优化焊接工艺,提高铝/镁异种金属搅拌摩擦焊接头的性能,促进铝/镁异种金属结构在航空航天、轨道交通、汽车工业等领域的广泛应用,综述了近5年来国内外铝/镁异种金属搅拌摩擦焊接的最新研究成果,对焊接工艺参数、接头的力学性能、微观组织以及异种金属搅拌摩擦焊的新工艺进行了总结和分析。国内外大量研究结果表明,通过选择合适的工艺参数、改变搅拌针的偏移,可以获得抗拉强度较高、焊缝成形良好的铝/镁异种金属搅拌摩擦焊接头,焊缝中存在的金属间化合物是导致焊接接头性能不能满足工程应用的主要因素,但目前对于搅拌摩擦焊接过程中金属间化合物的产生、分布规律缺乏深入研究。     

搅拌摩擦焊接技术基础及其工程应用

搅拌摩擦焊(FSW)是最近十几年才发展起来的一项新的连接技术,焊接的材料非常广泛.在焊接时材料不熔化,减少和消除了因金属熔化带来的冶金反应的复杂性,因此特别适合焊接活性金属或两种物理和化学性质相差悬殊的材料.利用搅拌摩擦焊技术,已对高温活性金属、低熔点金属、复合材料、异种金属或合金等材料进行了焊接性能实验研究和工程应用研究,对核工业使用的铍-铝合金、铜合金核废物容器箱体也进行了焊接.利用摩擦搅拌技术还能细化金属材料的晶粒和增强硬度.     

结构钢焊接匹配性研究进展

对结构钢焊接的高强匹配和低强匹配两种技术路线的发展进行了综述。在焊缝金属具有足够韧性的情况下,高强匹配能利用焊缝金属的高强度降低位于焊缝中裂纹的扩展驱动力、从而有利于焊接接头抗断性能的提高;随着结构钢强度的提高,焊接冷裂纹敏感性增大、焊缝韧性降低,采用焊接裂纹敏感性相对较低、焊缝金属塑韧性相对较高的低强匹配焊接技术能较好的控制焊接冷裂纹的产生并保证接头的抗断性能。     

钛/钢异种金属焊接技术的研究进展

钛和钢广泛应用于船舶领域,其中,钢材主要用于船体,钛合金则大量用于海水管路等部位,由于钛与钢的物理化学性能差异,焊接界面常形成大量脆性金属间化合物,无法获得优质的焊接接头,因此产生了钛/钢连接问题。本研究在分析钛/钢异种金属的焊接性基础上,综述了钛/钢异种金属间的钎焊、压力焊、熔焊等研究现状,并对钛/钢异种金属焊接的发展前景进行了展望。     

铝合金搅拌摩擦焊焊缝形成的物理机制

研究了一种铝合金焊缝成形的物理机制及焊接工艺参数对焊核尺寸的影响.结果表明:搅拌摩擦焊焊缝是由焊核、在前进边后方沿板材厚度方向流动的金属、由搅拌针两侧向其后方流动的金属组成,四个方向的金属流会在焊缝横截面上出现一交汇区,若金属流动不足,易在此区出现焊接缺陷.焊核的形成及其大小取决于搅拌针表面的螺纹和焊接工艺参数,若单位长度焊缝中有较多的金属在螺纹的驱动下向下流动,则会在焊缝下部出现较大的焊核.过高的搅拌头旋转速度或过低的焊接速度,使搅拌针周围金属易于朝焊缝上部流动,焊核尺寸减小.     

锆管手工钨极氩弧焊焊接工艺的研究

锆金属熔点高、活性强,在焊接电弧的高温作用下极易氧化、氮化,因此,对电弧区、热影响区及高温状态下的焊缝金属的保护是确保锆金属焊接质量的关键。本文介绍了一种锆金属的手工钨极氩弧焊焊接工艺,该工艺通过一种特定的装置,对焊缝进行整体气体保护,保证了焊缝的性能。     

钛合金板与不锈钢网扩散焊接技术研究

分析了钛和铁异种金属焊接存在的问题。根据真空扩散焊接过程和特点,详细研究了TC4钛合金板与00Cr18Ni13不锈钢网的直接真空扩散焊接工艺。焊缝显微分析表明,无论焊接规范大小,无法避免异质接头内脆性金属间化合物相的生成,通过优化选择扩散焊工艺,将焊缝中金属间化合物减小到最低程度,获得了较满意的焊接效果。     

铝合金薄板高转速FSLW焊接界面形成及迁移行为

目的 研究0.8 mm厚2024铝合金薄板在高转速搅拌摩擦搭接（FSLW）时对其焊接界面的影响规律。方法 通过采用铜粉作为标记材料,探究了高转速FSLW接头的微观组织、焊接界面形成及迁移的特征,揭示了高转速FSLW接头中转速对焊接界面迁移的影响规律。结果 焊接界面是由于原始界面上距焊缝中心线约轴肩半径距离的两侧金属因受到的热循环和机械力不足,难以形成原子间的结合,之后伴随塑性金属的流动,原始界面上距焊缝中心线约轴肩半径距离的两侧金属流向焊缝当中,进而形成未熔合界面。焊接界面的迁移是由于焊缝塑性金属发生了摩擦和挤压,进而引起了焊接界面的向上或向下迁移。结论 铝合金薄板高转速FSLW时,焊接界面在前进侧向上迁移,在后退侧向下迁移。随着转速增加,焊接界面迁移的垂直距离（沿板厚方向）逐渐减小。     

不锈钢和钛合金异种金属焊接研究进展

不锈钢和钛合金异种焊接在化工、航空和核工业等领域均有广泛的应用,但不锈钢和钛合金因理化性能的差异,焊接界面常形成大量脆性金属间化合物,无法得到优质的焊接结果。以扩散焊、激光焊和电子束焊为主总结了不同焊接方法的工艺参数和接头组织成分对不锈钢和钛合金焊接质量的影响,展望了不锈钢与钛合金异种金属焊接的发展趋势。     

爆炸焊接CAE软件开发及工程应用

为了有效控制爆炸焊接金属复合板的质量,应用C++和OpenGL研制开发了爆炸焊接CAE软件系统EWCAE(Explosive Welding Computer Aided Engineering),将理论计算、数值模拟与爆炸焊接实验相结合,确定爆炸焊接窗口范围以及合理的爆炸焊接工艺参数。通过对爆炸焊接数值计算方法和CAE工程分析软件的研制开发以及该软件在爆炸焊接工程实际应用的介绍,了解该软件系统可以实现金属爆炸焊接窗口计算与曲线绘制、复板飞行姿态计算和爆炸焊接三维动态数值模拟。基于CAE工程分析软件来辅助爆炸焊接生产工艺的制定,不仅使爆炸焊接金属复合板的质量得到有效控制,还对于个性化、差异化和精细化爆炸焊接技术开发具有重要意义,从而实现技术研发与生产加工的数字化、标准化和规范化。因此,计算机仿真和数值计算也是爆炸焊接重要的研究手段。