补焊对5A06铝合金焊接接头力学性能的影响

以5A06铝合金焊接模拟件的一次焊接接头和二次焊接(补焊)接头为研究对象,通过拉伸试验、疲劳试验,以及对疲劳断口形貌观察,研究了补焊对该焊接接头力学性能的影响。结果表明:补焊会造成焊接接头力学性能的下降,其中静强度和中值疲劳强度下降明显;焊缝是接头拉伸强度与疲劳性能的薄弱部位,补焊会造成焊缝附近金属晶粒粗大。     

2219铝合金横焊接头的补焊性能研究

针对未来运载火箭立式装配横向焊接的工程化应用需求,以厚度8 mm的2219铝合金变极性TIG横焊接头为研究对象,开展了在水平状态下对原始横焊接头进行一道补焊及二道横向补焊试验,在获得成形良好的补焊接头的基础上,研究了原始焊缝、一道补焊焊缝、二道补焊焊缝的组织形貌、力学性能及显微硬度。试验结果表明,对原始横焊焊缝上端开槽进行一道、二道补焊之后,可消除焊缝内部连续超标的气孔缺陷;一道补焊及二道补焊后的接头上层均为柱状晶,下层均为等轴晶,一道补焊及二道补焊后接头力学性能比原始焊缝要低,主要与补焊后在接头熔合线附近产生大量的共晶组织有关;二道补焊接头比一道补焊接头弯曲性能好,显微硬度高,说明厚度8 mm的2219横焊接头缺陷补焊更适合于采用较小的焊接规范及两道焊(填充+盖面)工艺。     

高氮钢双面双弧TIG焊接接头组织性能研究

采用双机器人协同双面双弧TIG焊接方法,通过使用不同比例混合的Ar-N_2保护气对高氮奥氏体不锈钢进行TIG焊接,分析了焊接接头显微组织、硬度和力学性能,研究了N_2的加入对焊接接头组织性能的影响。结果表明,焊缝凝固模式始终为A模式,但是N_2的加入会改变焊缝区微观组织形貌;硬度测试显示,焊缝区硬度值均低于母材硬度值并高于热影响区硬度值;接头抗拉强度先增大后减小,拉伸断口为韧性断裂,且均断裂于焊缝位置;     

补焊对30CrMnSiA高强钢焊接接头力学性能的影响

以30CrMnSiA高强钢原始焊接接头和一次补焊接头为研究对象,通过拉伸试验、疲劳试验及显微组织分析等方法研究了补焊对其焊接接头力学性能的影响。结果表明:经过补焊后,30CrMnSiA高强钢焊接接头的力学性能略微降低;热影响区是接头拉伸性能的薄弱部位,而焊趾处是接头疲劳性能的薄弱部位;补焊对焊缝附近的显微组织无明显影响。     

汽车大梁用BS700MC低碳微合金钢焊接接头的组织和力学性能

通过裂纹敏感性、显微硬度、弯曲、冲击、拉伸试验及组织观察,研究了汽车大梁用BS700MC低碳微合金钢焊接接头的显微组织和力学性能。结果表明:采用WH80-G焊丝焊接时,BS700MC钢具有较好的抗裂性,焊前不需要预热处理;焊接接头的焊缝组织为针状铁素体和极少量贝氏体与先共析铁素体;焊接接头具有良好的综合力学性能,焊缝硬度为380HV,与母材相当,接头底部硬度分布波动明显,热影响区存在软化现象,在-20~20℃范围内焊接接头具有良好的冲击韧性;接头的抗拉强度为815 MPa,为母材的97.1%,断裂于热影响区,拉伸断口为韧窝与解理台阶混合型断口。     

超级奥氏体不锈钢合金926焊接机理研究

采用手工氩弧焊（SMAW），选取ERNiCrMo-3作为填充材料，进行合金926焊接。对获得的接头进行力学性能测试，利用扫描电镜和光学显微镜观察分析其显微组织结构。结果表明，焊缝接头区域的力学性能优于母材；金相组织观察显示，接头组织致密，晶粒细小；接头断口SEM观察表明，断裂区韧窝大而深，呈韧性断裂特征，接头中未见有夹杂、气孔和微裂纹等缺陷。     

多次补焊对A7N01P-T4铝合金焊接接头力学性能与组织的影响

通过拉伸试验、硬度试验以及显微组织分析,对多次补焊对A7N01P-T4铝合金MIG焊接接头力学性能以及显微组织的影响进行了研究。研究结果表明:一次补焊至四次补焊时,随补焊次数的增加,接头抗拉强度的变化不大,均低于未补焊接头抗拉强度;焊缝处硬度(72~86 HV之间)无明显变化且最低,热影响区至母材的硬度值(均在112~132 HV之间)变化不大,且均无明显软化现象;随着补焊次数的增加焊缝区显微组织无明显变化均为:α(Al)相基体和其上分布着的部分析出的β(MgZn_2)相,焊缝中心处为等轴晶粒,晶粒均匀细小。     

304/304L不锈钢TIG焊两种搭接接头的组织及力学性能

搭接接头焊缝在实际工况中存在受拉力和剪切力两种受力状态,其力学性能的差异对工程应用中选取焊缝形式有重要意义。对不锈钢304及304L进行钨极惰性气体保护焊(TIG焊),研究了两种样件焊接接头的显微组织、硬度、拉伸性能和疲劳特性。结果表明:两种搭接形式下的焊接接头从母材到焊核,可根据晶粒类型和大小分为7个区域。焊缝受拉力样件的断裂延伸率为19.3%,在接头区域两种组织过渡处断裂;受剪切力样件的断裂延伸率为12.7%,在材料尺寸变化、应力集中处断裂。焊缝受拉力样件断裂韧性、抗拉强度和疲劳性能更强,结构尺寸变化和应力集中对受剪切力样件力学性能的影响较大。     

高温运行后12Cr1MoV钢焊接接头的显微组织和力学性能

利用光学显微镜、拉伸和冲击试验机、显微硬度计等对高温运行前后12Cr1MoV钢焊接接头的组织及力学性能进行了研究。结果表明:高温运行后,焊接接头组织中除了原始组织中的铁素体和珠光体外,还出现颗粒状析出物,热影响区和焊缝处组织中出现了贝氏体;焊接接头的屈服强度和抗拉强度分别由高温运行前的455,625MPa下降为430和583MPa,平均冲击功从160J下降为124J;冲击断口上有许多裂纹,裂纹上有明显的台阶,断裂方式为塑性断裂;高温运行后母材和焊缝区的硬度分别为190,265HV,焊缝的硬度符合供货方技术要求,而母材硬度超标。     

半固态触变成型镁合金光纤激光焊接性能的研究

对半固态触变注射成型的AZ91D镁合金进行激光焊接,焊接功率为800 W,焊接速度为4.5m/min,并对接头的显微组织和力学性能进行分析。结果表明:在给定的实验参数下,接头热影响区晶粒粗大,同时有熔化现象,焊缝狭窄,接头成形好,焊缝区晶粒细小,组织为α-Mg和β-Al12Mg17;断口为韧窝断口与沿晶断口的混合,焊缝中存在气孔及微裂纹,硬度沿着熔深方向变大;接头的抗拉强度和延伸率均低于母材。     

热处理对2205双相不锈钢焊接接头力学性能的影响

对手工焊接2205双相不锈钢接头进行1 050℃固溶处理,随后在850℃进行不同保温时间的时效处理,采用光学显微镜观察不同热处理状态下接头各区域组织演变特征及σ相的分布情况,利用硬度仪、拉伸和冲击试验机对焊接接头进行力学性能试验,并借助扫描电镜分析冲击断口形貌与断裂机制。结果表明,焊后1 050℃固溶处理可有效改善2205双相不锈钢焊接接头的组织和性能;在850℃时效处理后,母材区、焊缝区和热影响区均有σ相沿铁素体与奥氏体晶界析出,随着时效时间的延长,σ相向铁素体内部长大,且含量增加,其中焊缝区对σ相的析出行为最为敏感;接头各区域中σ相的析出使母材区和焊缝区的硬度值增加明显,且焊缝区的硬度增长较快;焊接接头的抗拉强度由于脆性σ相的析出有所提高,但塑性和冲击韧度显著下降;冲击断口的断裂机制由固溶态的混合断裂向时效处理后以解理断裂为特征的脆性断裂转变。     

厚板5083铝合金搅拌摩擦焊接头沿厚度方向组织与力学性能

目前,国内外对100 mm以上厚度的铝合金搅拌摩擦焊研究较少。针对110 mm厚5083铝合金(o态)板材进行搅拌摩擦焊双面对接试验。焊后试样进行焊缝表面渗透检测、接头力学性能检测,对焊缝横截面、拉伸试样断口进行光学显微镜金相组织观测、扫面电镜观测。结果表明,试验所得焊接接头质量良好,焊缝表面无渗漏,焊缝内部没有孔洞、隧道等缺陷;试样抗拉伸强度平均值达到母材的98%以上,屈服强度平均值达到母材90%以上,伸长率平均值分别达到母材的75.5%和82.4%,抗拉伸强度沿厚度方向呈现先降低后升高的“V”型趋势;焊缝横截面微观组织无缺陷,晶粒分布均匀并有Mg元素富集相析出;接头断裂机制为混合断裂,从焊缝表面至底部,断裂机制由韧性断裂向脆性断裂趋势发展。试验将110 mm厚铝合金搅拌摩擦焊接头沿厚度方向进行性能分析与研究。     

光束扫描对5A06铝合金激光焊缝组织的影响

针对武器装备领域中常用的5A06铝合金材料,利用IPG6000光纤激光器开展了光束扫描对5A06铝合金激光焊缝成形和组织的影响研究,讨论了4种不同光束扫描焊接模式下5A06铝合金激光焊缝的微观组织及力学性能。结果表明,随着光束扫描的加入,铝合金激光焊缝熔深略有下降,其中,"8"光束扫描模式熔深最小,"∞"光束扫描模式下得到的焊缝成形美观,熔深适当,焊缝横截面呈"倒梯形";"8"和"∞"光束扫描模式下晶粒细化效果最好,"丨"光束扫描模式细化效果最差;"∞"光束扫描模式下得到的5A06铝合金焊接接头抗拉强度可达到母材的95.4%,接头断后延伸率可达11.8%,焊缝断口为韧性断裂。     

原位内生TiC对激光-电弧复合焊接高强钢接头组织和性能的影响

以高强钢为试验材料,采用CO2激光-熔化极活性气体保护焊(Metal active gas arc welding,MAG)复合焊接方法,研究原位内生Ti C对高强钢焊接接头组织和性能的影响。研究结果表明:原位内生Ti C颗粒能够细化焊缝组织,对高强钢焊接接头的综合性能有很大的提高,其中wCNT∶wTi=15%的焊缝上部中心区主要由树枝晶组成,二次枝晶平均宽度为8.4?m。焊缝下部主要由大量的等轴晶组成。而未加粉焊缝上部中心区主要由大量柱状晶组成,柱状晶平均宽度为13.25?m焊缝下部主要由大量细小柱状晶组成。通过断口分析知,wCNT∶wTi=15%焊缝处的断口处产生大量细小韧窝,焊接接头主要是韧性断裂,而未加粉的焊接接头主要是脆性+韧性断裂。通过力学性能测试知,原位内生Ti C对高强钢激光-电弧复合焊接接头的冲击吸收能量、弯曲能量度及硬度都有明显提高,但是对抗拉强度影响不大。     

热处理工艺对Ti2AlNb惯性摩擦焊接头组织及性能的影响

针对Ti_2AlNb合金惯性摩擦焊接接头开展了热处理工艺试验研究,分析了不同热处理工艺对焊接接头组织及力学性能的影响。研究表明,固溶态母材由α2、B2和O相构成,α2相呈球状或块状分布于B2相晶界上,O相呈棒状平行或交叉分布于B2相晶粒内部;固溶+单时效态合金母材由B2+O两相组成。焊态下的接头焊缝区及热力影响区基本为B2相组织,双时效处理后大部分B2相转变成晶界网状O相+晶内针状及块状O相组织,单时效处理的接头焊缝区及热力影响区晶界基本无O相组织存在,B2相晶内转变为细密层片状B2+O相共析组织。三种热处理状态的接头各区域显微硬度分布基本一致,焊后双时效提高了O相组织的析出而起到强化作用并提高了接头的显微硬度。焊前为固溶态+焊后双时效处理的接头室温抗拉强度最高且为1 193 MPa;焊后双时效处理的接头室温拉伸断口以准解理断裂为主,焊后单时效处理的接头室温拉伸断口以解理断裂为主,且解理小平面尺寸较大,抗拉强度稍低。焊前为固溶态+焊后双时效处理的接头在650℃高温下的抗拉强度依然最高且为986MPa,断口上能够观察到较浅的韧窝,为沿晶的韧性断裂;焊前为固溶态+时效处理的接头断口形貌基本相同,接头断裂形式以解理断裂为主,并含有少量的准解理断口。     

高、低匹配对G115/T92异种钢接头组织与力学性能的影响

分别采用高、低匹配焊接材料对G115钢和T92钢进行了异种钢焊接,研究了高、低匹配对这两种接头显微组织和力学性能的影响。结果表明:两种接头的焊缝和热影响区组织均为典型的回火马氏体,高匹配接头中T92钢侧熔合线附近的δ-铁素体含量高于低匹配接头中的,平均体积分数均低于0.3%;高匹配接头T92钢侧、低匹配接头G115钢侧熔合区均存在钨、钴、钼、铜元素稀释现象;两种接头的截面显微硬度均呈"W"形分布,高匹配焊缝的硬度波动较大;低匹配接头的室温和650℃抗拉强度、屈服强度高于高匹配接头的,两种接头焊缝处的冲击韧性均最差;高匹配接头焊缝的冲击断裂机制为准解理断裂机制,低匹配接头焊缝的为微孔聚集断裂和准解理断裂的混合断裂机制。     

钛基复合材料TIG焊接接头的显微组织和拉伸性能

采用非熔化极惰性气体钨极保护(TIG)焊技术对非连续增强钛基复合材料进行焊接,研究了焊接接头的显微组织与拉伸性能。结果表明:TIG焊接可较好地实现钛基复合材料的连接,焊缝成形良好,表面均匀洁净,未见微裂纹、气孔等焊接缺陷;接头由焊缝区、热影响区和母材区组成;接头中焊缝区和靠近焊缝的热影响区中β相晶界上分布的增强体TiB具有较高的长径比,细化程度较高,同时焊缝区和靠近焊缝的热影响区中存在大量针状马氏体α′相;接头的抗拉强度为1 137MPa,为母材的92%,断后伸长率为2.20%;接头拉伸时均在母材区断裂,拉伸断口主要呈韧性断裂特征,部分区域呈沿晶断裂特征。     

搅拌摩擦焊缝类型对接头拉伸性能及断裂特征的影响

采用三种不同针长的搅拌头对6082-T6铝合金板材进行焊接,获取三种类型的焊缝,即未透对接焊缝、已透对接焊缝和对-搭组合焊缝,通过对焊缝金相观察、拉伸测试和断口分析,得到焊缝类型对接头拉伸性能及断裂特征的影响规律。不同类型焊缝的表面成形区别不大,但内部成形各有特点。未透对接焊缝根部界面处形成未焊合缺陷;已透对接焊缝中无缺陷;对-搭组合焊缝后退侧和前进侧形成“钩状”缺陷。拉伸测试表明,未透对接接头拉伸性能最低,裂纹在未焊合处产生并沿焊核区扩展,接头下部呈现剪切断裂特征,接头上部呈现准解理和剪切混合断裂特征;已透对接接头拉伸性能最高,断裂位置位于前进侧热机影响区,断口呈现出典型的剪切断裂特征;对-搭组合接头拉伸性能居中,裂纹在前进侧“钩状”缺陷处产生并沿焊核区扩展,断口形貌与未透对接接头相似。     

焊接速度对TRIP590高强钢激光焊接接头组织与力学性能的影响

采用光纤激光器对1.5mm厚TRIP590钢板进行对接焊,观察了接头的宏观形貌和显微组织,测试了其硬度和拉伸性能,分析了焊接速度(0.050,0.067,0.083m·s~(-1))对焊缝成形、接头组织与力学性能的影响。结果表明:较低和较高的焊接速度均不利于焊缝成形,焊缝表面均有较大的凹陷,焊接速度对组织与性能影响不大;焊缝区和近焊缝热影响区组织主要为马氏体组织,该区硬度较高,约为母材的2倍;近母材侧热影响区组织主要为铁素体和马氏体组织,且距焊缝越远,马氏体组织越少,硬度也急剧下降;焊接接头的屈服强度和抗拉强度均稍高于母材的,塑性略低于母材的;接头均在母材区发生断裂,且为韧性断裂。     

离心转游乐设施桁架断裂原因分析

某游乐园离心转设施在载人运行过程中一侧座舱的桁架中部突然断裂,通过对桁架断裂部位及距断裂部位较远位置取样材料进行化学及力学性能分析,对断裂部位取样进行断口宏观、焊缝组织、显微组织及扫描电镜断口分析,结合使用工况及技术文件,对桁架结构、材料、焊缝质量及断裂原因进行了分析。结果表明:桁架存在结构缺陷及严重交变偏载问题,桁架弦杆、腹杆材料及焊接结构存在缺陷;维护不当,桁架西南弦杆断裂后未能及时发现,造成受损桁架长时间带伤服役。