夹具约束对铝合金薄板焊接变形的影响

采用热弹塑性有限元技术对不同夹具拘束情况下铝合金薄板焊接过程进行了数值模拟,并利用脉冲氩弧焊接工艺、不同的夹具布置形式,研究了厚度为5 mm铝合金薄板构件的挠曲变形.结果表明,冷却过程中夹具对焊缝附近的塑性变形区的收缩等效于反向拉伸,可减小纵向残余塑性应变,因此利用夹具的拘束作用可以控制和减小铝合金薄板焊接残余应力和变形,但夹具对焊缝及附近区域的拘束程度不同,控制焊接变形的效果也不同.采用合理的夹具布置可以将薄板的纵向残余挠度控制在1 mm左右.     

焊接顺序对大型薄板装甲钢结构焊接变形的影响

基于有限元软件SYSWELD建立了大型薄板装甲钢结构的焊接有限元模型,采用Local-Global方法研究了焊接顺序对薄板结构焊接变形的影响. 通过对比焊缝截面宏观形貌,利用SYSWELD热源拟合工具,建立了适合现场焊接工艺的双椭球热源模型. 采用热弹塑性有限元法分析了T形和对接接头的焊接过程,获得了局部塑性应变和焊缝刚度,进而模拟了不同焊接顺序下薄板结构变形情况. 结果表明,现场焊接顺序下结构中部薄板焊接变形严重,最大变形量为9.6 mm,模拟结果与试验结果吻合较好;采用优化的焊接顺序,可有效控制薄板焊接变形,最大变形量可减小75%.     

304不锈钢薄板列置双TIG高速焊缝组织与性能

相比常规速度不锈钢焊接,高速焊接过程中焊缝金属的凝固过程及组织形态将会发生变化,从而影响焊缝组织和性能. 对1.2 mm厚304不锈钢薄板对接,采用列置双TIG焊在焊接速度为3.0 m/min时获得了良好焊缝成形,并与常规速度单TIG焊接工艺相比,采用非标准拉伸试样测试了焊缝性能,并分析了其组织. 结果表明,高速双TIG焊接焊缝中心生成等轴晶,两侧树枝晶未形成对向生长的定向晶粒,焊缝抗拉强度及断后伸长率略低于母材;相比常规单TIG焊接工艺,高速双TIG焊接热影响区晶粒平均直径降低了10.3%,但焊缝中心晶粒平均直径增大了12.9%;焊缝抗拉强度和断后伸长率分别提高了4.3%和23.2%,焊缝中心硬度值略高于母材.     

AZ31镁合金薄板的CO2激光焊接接头性能

采用CO2激光焊接试验系统对AZ31镁合金薄板进行了焊接,研究了不同工艺条件下焊缝熔宽的变化,并对焊接接头的微观组织和接头性能进行了研究.试验结果表明,激光功率和焊接速度对焊缝熔宽有较大的影响.显微硬度测试和接头拉伸试验结果表明:焊接接头区域的显微硬度和抗拉强度都高于母材,焊接接头具有良好的力学性能.接头区域的晶粒细化和新的合金相的形成是接头性能改善的主要原因.     

CuNiCrSi铜合金搅拌摩擦焊工艺参数与组织性能分析

为了探究CuNiCrSi铜合金搅拌摩擦焊工艺参数与组织性能，采用正交试验法对工艺参数进行优化，并研究了焊缝的组织性能及材料流动性. 结果表明，焊接速度是对焊接过程影响最为显著的因素，试验得到焊接最佳工艺参数组合，在最优参数组合下焊缝的抗拉强度为491.4 MPa，达到母材抗拉强度的84.7%. 当焊接速度过大时会在焊缝的前进侧出现隧道型缺陷；材料的流动可以分为四部分；前进侧材料流动情况比返回侧复杂；焊接速度过小时表面会出现毛刺；母材区粗大的粒子为铬和硅的偏聚物，而镍无偏聚均匀地分布在材料中；焊核区晶粒随着焊接速度的增加而变小. 最优参数下焊核区晶粒虽然细小均匀，但硬度却比母材区低.     

薄板不锈钢旁路分流双面电弧高速焊接工艺分析

针对薄板不锈钢传统焊接方法焊接效率低、焊接缺陷多等问题,提出一种薄板不锈钢旁路分流双面电弧高速焊接方法。采用正面MIG-TIG背面TIG的双面焊接工艺,对船用2 mm厚的304不锈钢板进行焊接工艺机理研究。针对焊接效率提升问题,进行试验验证,对焊接过程中不同焊接速度和旁路电流对焊接质量的影响进行对比分析,并进行宏观组织和微观组织观察,通过拉伸试验验证焊缝接头力学性能的可靠性。结果表明,在施加旁路的情况下,正面旁路有效减小了母材的热输入,提升了焊接效率,并使焊缝热影响区组织得到较好的控制,达到细化晶粒的效果,从而减少焊缝咬边、塌陷等缺陷。 创新点：(1)提出旁路分流双面电弧焊接工艺方法,对焊接过程中的热输入进行有效控制。 (2)不锈钢薄板对接焊丝熔覆效率得到大幅度提升,有效解决焊接过程填丝效率低的问题。 (3)焊接过程中焊缝热影响区组织和性能得到较好的控制。     

低功率YAG激光-TIG电弧复合焊接镁合金薄板工艺

以2 mm厚AZ31B变形镁合金薄板为研究对象开展低功率脉冲YAG激光-TIG电弧复合热源焊工艺研究,分析了激光与电弧的能量匹配对焊缝成形的影响规律.结果表明,镁合金薄板低功率YAG激光-TIG电弧复合热源焊接过程中,激光能量与电弧能量之间的相互匹配将直接影响焊缝的表面成形,获得理想焊接接头的工艺参数区间相对较狭小.为使焊缝成形均匀连续,焊接过程中需要对焊缝背面采用氩气进行保护,当保护气体流量为5～10 L/min时获得了具有最佳性能的焊接接头,其拉伸载荷达到镁合金母材的95%以上.     

交流频率对薄板铝合金VPPA焊接的影响

本文探讨了交流频率对铝合金VPPA焊接的影响规律,研究了交流频率在40Hz及52Hz两种情况下,3mm厚的5A06铝合金VPPA焊接穿孔工艺特点。结果表明,当交流频率增大时,焊漏宽度与焊漏高度均增大,咬边产生的几率减小,有利于薄板焊接。频率增大,热影响区与焊缝中心的弥散相有增大的趋势,但并不影响接头的拉伸性能。     

A3钢薄板激光对接焊工艺研究

针对A3钢薄板进行连续激光对接焊工艺实验,研究不同工艺参数对焊接成形质量的影响规律。结果表明:随着激光功率的增加,焊接接头熔池宽度、深度及抗拉强度逐渐增加;随着焊接速度的增加,接头熔池宽度、深度降低及抗拉强度逐渐降低;离焦量对接头形貌及拉伸性能影响较小;焊缝间隙小于等于50μm时,接头抗拉强度基本保持不变,可实现有效焊接。     

Ti6Al4V薄板脉冲激光拼焊的焊缝成形及力学性能

为了改善钛合金薄板激光焊接过程中因工装误差或存在毛刺造成的焊穿、焊漏等缺陷,采用光纤激光器对1.2 mm厚的Ti6Al4V薄板进行脉冲激光焊接试验。分析脉冲频率、对接间隙及激光峰值功率3个工艺条件对焊缝成形的影响,针对外观成形较好的焊缝进行显微组织与力学性能测试,确定了适合Ti6Al4V薄板拼焊的最佳焊接工艺参数。结果表明,采用脉冲频率40 Hz,占空比60%,激光峰值功率2.0 kW,光斑直径0.7 mm,焊接速度1.8 m/min的脉冲激光焊接工艺可以获得质量优异的焊缝;焊缝由粗大的柱状β晶粒和针状α′相组成,热影响区形成了短针状α′相;随着峰值功率的增大,焊缝的显微硬度明显增大,抗拉强度逐渐减小。最优焊接工艺参数下的焊缝强度可以达到母材的98%,拉伸断口表面平整、规则,断面与拉伸轴线方向呈45°,断口含有大量韧窝。     

薄片状TiNi形状记忆合金的激光对接焊

采用低功率脉冲激光对厚度为0.2mm的TiNi形状记忆合金进行了对接焊,研究了接头的抗拉强度、断裂应变、相变过程和形状记忆效应.试验发现,低功率脉冲激光能够实现薄片状TiNi合金的良好焊接.冷轧态TiNi合金焊后接头的强度达到母材的97%,断裂应变为母材的95%,对接头进行焊后退火处理其强度有所提高,高于冷轧态母材、达到退火态母材的63.6%,断裂应变为退火态母材的82.5%.冷轧态TiNi合金焊接接头经焊后退火处理,其相变过程和退火态母材接近,形状记忆效应基本和退火态母材相同.     

铝/铜异种金属电阻热辅助超声波缝焊工艺特性

1060纯铝箔作为中间层,通过电阻热辅助超声波缝焊的方式实现1 mm厚度6061铝合金和T2紫铜异种金属焊接,分析了焊接过程中电阻热对铝/铜焊接接头焊缝成形、界面形貌、温度场以及力学性能的影响. 结果表明,采用单独超声波缝焊焊接铝/铜异种金属时,因产生的焊接能量较小,接头连接界面处仅局部区域位置形成连接,接头拉剪强度为45 MPa. 但在电阻热辅助超声波缝焊过程中,电阻热的加入能够有效预热工件,令待焊材料表面发生软化,在高频振动作用下,接头连接界面处形成有效连接. 同时,引入电阻热提高了铝/铜界面处温度,由单独超声波缝焊的140 ℃增加至190 ℃,界面处原子扩散距离增加,获得焊接接头的拉剪强度增加至75 MPa,相对前者接头拉剪强度提高67%.     

TRIP980高强钢电阻点焊接头的组织及力学性能

采用电阻点焊对TRIP980高强钢进行焊接. 通过单因素法和焊后回火优化了焊接参数和工艺,研究了较优焊接参数和工艺时的接头熔核显微组织及力学性能,结果表明,优化参数为9.5 kA,22 cycle,3 kN,接头熔核为粗大的马氏体组织,接头硬度为617.1 HV,最大拉剪载荷为17.8 kN;在此基础上增加焊后回火,回火电流6.3 kA、回火时间13 cycle,接头组织显著细化,接头硬度降低至574 .0 HV,接头最大拉剪载荷提高到19.5 kN,增幅为9.6%,断口形式由原先的界面断裂转变为纽扣断裂.     

Deformation analysis of a friction stir-welded thin sheet aluminum alloy joint

The deformation characteristics of a friction stir welded thin sheet aluminum alloy joint were analyzed via numerical simulations.The simulated results were compared with the experimental results obtained for the deformation of actual welded joints.The results revealed that the deformation of the joint was described by an asymmetric distribution with a large deformation region occurring mainly in the advancing side.This asymmetric deformation was mainly caused by the direct mechanical force applied by the welding tool to the workpiece.Furthermore,the deformation characteristics of the fixed points on both sides of the weld revealed that the deformation of the retreating side fluctuated significantly during the welding process.That is,the retreating side exhibited less welding stability than the advancing side.The stress distribution of the welded joint showed that a high stress region was formed at the end of the weld.In addition,the final stress distribution of the welded joint resulted mainly from the shear stress in the x-y direction.     

Tailored blank welding between low carbon steel sheet and STS 304 stainless steel sheet by CO2 laser beam

A basic reseach of tailored blank welding between a low carbon steel sheet and a STS 304 stainless steel sheet was carried out with CO₂ laser beam. The materials used in this work were a low carbon steel sheet with a thickness of 0.9 mm and a STS 304 stainless steel sheet with the same thickness. Experiments were carried out by applying the Taguchi method to obtain optimized conditions in order to apply this tailored blank laser welding method in the practical manufacturing process. In order to compare the laser welding results with the conventional welding process, GTA welding was carried out for the same materials. Optical microscopy, SEM and XRD analyses were performed to observe the microstructures and to analyze the various phases. A tensile test, hardness test and Erichsen test were performed to evaluate the formability of welded specimens. In addition, immersion test was carried to estimate corrosion resistance. A WDS analysis showed that laser welding resulted in almost the same dilution of both low carbon steel and stainless steel in welded metal, meanwhile, GTA welding resulted in more dilution of stainless steel due to its slower heat conductivity. The formability of the laser welded specimen reached 83% of that in base metal. On the other hand, it was 63% in the case of GTA welding. During the tension test, base metal was fractured in the case of a laser welded specimen, meanwhile the welded zone was fractured in the case of the GTA welded specimen. The corrosion test showed that weight loss per unit area was less in the laser welded specimen than that of the GTA welded specimen.     

GTi70与TC4异种钛合金材料激光焊缝组织与性能分析

研究了GTi70与TC4异种钛合金材料激光焊接性能,通过接头常温、高温拉伸强度检测,焊缝组织XRD、OM、SEM检测分析,拉伸断口以及剪切断口形貌SEM分析,论证了异种材料的可焊性. 试验结果显示,异种材料接头常温拉伸强度高于GTi70母材,500,600和750 ℃高温拉伸强度高于TC4母材,焊缝拉伸断口、剪切断口均为韧性断裂,两种材料激光焊接性能良好. 脉冲激光焊缝组织更为细小,焊缝热影响区较窄,母材损伤小,焊缝强度与塑性优于连续激光焊缝.     

2A12-T4/7A09-T6铝合金搅拌摩擦焊搭接接头性能分析

采用不同的搅拌摩擦焊工艺参数对1.2 mm 2A12-T4铝合金搭接4.0 mm 7A09-T6铝合金板材进行焊接试验,对焊后试样进行力学拉伸检测并对焊缝横截面进行微观组织观测. 结果表明,搅拌针从厚板插入薄板的接头力学性能高于从薄板插入厚板,当转速达到800 r/min、焊接速度达到400 mm/min时,焊接接头的抗拉伸载荷达到最高的17 kN,达到薄板2A12-T4铝合金母材的85%. 在焊接速度不变的情况下,随着转速的提升,焊缝横截面的界面曲线长度缩短,而界面长度曲线越短,接头力学性能越好. 试样断口全部出现在薄板一侧的焊缝起始端,断裂机制为混合断裂.     

添加铜箔中间层的NiTi形状记忆合金超声波焊接

采用超声波焊接方法对添加铜箔中间层的NiTi形状记忆合金进行搭接焊,研究接头的表面形貌、界面形貌、相变行为、抗拉性能和断裂特点. 结果表明,超声波焊接能实现添加铜箔中间层的薄片状NiTi形状记忆合金的有效连接. NiTi焊缝表面存在明显压痕,界面处结合良好,无金属间化合物生成. NiTi形状记忆合金超声波焊缝呈可逆单相转变过程,接头强度达到母材的65%,断裂位置在母材区,断口形貌呈现韧性断裂特征. 超声波焊接方法将有效解决NiTi形状记忆合金采用传统熔焊方法时产生脆性金属间化合物的这一问题,为NiTi记忆合金的连接提供了新的解决途径.     

TiNi形状记忆合金片激光微焊接接头的组织性能

采用脉冲激光实现了0.2mm厚TiNi形状记忆合金的对接焊,研究了焊接接头的抗拉强度、断裂形貌、组织和相变过程。结果表明,脉冲激光能够实现薄片状TiNi形状记忆合金的良好对接焊,焊接接头的抗拉强度可达683MPa,为冷轧态母材的97%,断口形貌与母材相似,均为延性断裂。根据晶粒尺寸和显微组织的不同,接头可分为4个区。焊缝中心区为细小的等轴晶,而焊缝边缘为柱状晶组织。对焊接接头进行焊后退火处理后其相变过程与退火态TiNi形状记忆合金的接近。     

中厚板钛合金激光-CMT复合焊接工艺特性分析

通过采用激光-CMT焊接的方法对10 mm厚TC4钛合金实现了不开坡口单面焊双面成形,并对焊缝的组织、力学性能及腐蚀性能进行了测试分析. 结果表明,该最优参数下形成的焊接接头中主要由大量的α'马氏体及初生的α相构成,且存在网篮状组织,焊缝区域的显微硬度大于母材区域,可达380 HV,且由于激光作用区拥有更大的冷却速度,焊缝底部生成了更多的α'马氏体,导致焊缝底部硬度比电弧作用区更高. 焊接接头抗拉强度可达到916 MPa,断后伸长率达到16.08%,拉伸断裂结果为韧性断裂,焊缝组织的性能明显优于母材.焊缝处的抗腐蚀性能优于母材,这是因为焊缝组织有更细小的晶粒及大量位错,提升了钝化能力并阻碍了Cl?的扩散.