大厚板双面双TIG电弧打底焊熔池成形特性

采用视觉图像监测法对新开发的双面双TIG电弧错位同步打底焊熔池成形特性进行了研究.结果表明,根部预留间隙是保证打底焊根部熔合的有效措施,可以实现大厚板不清根焊接.脉冲TIG焊是大厚板打底焊的优选方法,峰值期间电弧熔化能力强,坡口根部两侧边缘熔化良好.基值期间熔池迅速凝固,防止了下淌.双TIG电弧错位同步打底焊时,后电弧的加入导致两弧之间工件高温区增加,前电弧熔池拉长.焊缝宏观金相显示母材充分熔化,没有侧壁未熔合,焊缝正表面成形圆滑过渡,没有气孔、裂纹、夹渣、咬边等成形缺陷.     

厚板双TIG打底焊缝根部熔合的数值模拟

建立了厚板双面双TIG打底焊有限元模型,并通过焊接试验验证该模型的合理性及准确性.在此基础上分别对不同错边及钝边的坡口形式下厚板打底焊温度场进行了模拟.结果表明,随着预留间隙的增大,双弧打底焊可熔化的钝边量增大,可允许的错边范围先增大后减小;在厚板打底焊时,当钝边及错边之和不超过4 mm时预留2~4 mm的间隙能够得到根部熔合良好的焊缝;存在的错边及钝边量之和超过6 mm将产生未焊透缺陷;当钝边及错边之和在4~6 mm之间时打底焊缝根部熔合情况随着间隙改变而变化.     

双面激光打底焊根部熔合模拟及组织演变分析

提出了一种双面摆动激光错位同步焊接新工艺,用于厚板大钝边的自熔打底焊接,开展了不同激光间距下打底焊接试验,建立了双面激光打底焊接有限元模型,获取熔池形貌,并与试验焊缝形貌进行对比验证,在此基础上分析了接头粗晶区的焊接热过程及组织演变.结果表明,双面摆动激光错位同步焊接可以实现大钝边打底焊缝的良好熔透成形;与单面激光打底焊接相比,双面激光焊接粗晶区800 ~ 500 ℃的冷却时间(t_8/5)和800 ~ 300 ℃的冷却时间(t_8/3)延长;当激光间距不低于50 mm时,粗晶区发生重新奥氏体化. 单面摆动激光焊接粗晶区的显微组织为板条马氏体,双面摆动激光焊接粗晶区的显微组织为板条马氏体和板条贝氏体,而且随着激光间距的缩短,板条贝氏体含量逐渐增加;双面摆动激光错位同步焊接利于改善接头性能,降低冷裂倾向.     

自动化立焊工艺对EH36钢焊缝组织及性能的影响

以EH36钢为实验研究对象,分析了EH36钢自动化立焊后焊缝热影响区的组织形貌,探索了EH36钢再热作用对焊缝组织的影响,同时对EH36钢焊缝硬度进行了测量。结果表明,EH36钢焊缝附近热影响区可以分为过热区、完全正火区和不完全正火区。EH36钢焊缝两侧热影响区的硬度值明显大于EH36钢焊缝和母材的硬度值,第二层硬度值的平均值整体高于自动化立焊的硬度值。     

机器人MAG焊单面焊双面成形技术

介绍了机器人MAG焊打底的焊接系统组成,论述了机器人MAG焊打底焊接工艺,研究了间隙0～2mm范围内打底焊焊缝正反面成形,焊缝正面平滑美观,焊缝背面平滑余高较小,同时研究了此工艺下焊接电流与坡口间隙、钝边的线性关系,焊接热输入及试板倾角变化对背面余高的影响。通过分析可知,控制合适的热输入及试板倾角,可获得背面余高不大于...     

脉冲MAG-TIG双电弧打底单面焊双面成形机制分析

基于中厚板打底焊接存在着自动化程度及效率低的问题,采用脉冲熔化极气体保护焊-钨极氩弧焊(MAG-TIG)双电弧热源焊接对板厚为24 mm的Q235-B进行打底焊接单面焊双面成形工艺研究及机制分析. 结果表明,脉冲MAG-TIG双电弧热源打底焊接时,利用TIG电弧与MAG电弧间的电磁力来调节MAG电弧在熔池前端的加热位置,使得一部分电弧热量直接作用于钝边上;结合焊接电弧放电行为与熔池流动分析发现,打底成形稳定性最佳时,利用TIG电弧与熔池的剪切力使得液态金属向后方流动,熔池前端底部液态金属减少,易于平衡稳定,可获得熔透均匀、连续、稳定的打底焊缝背面成形.     

坡口预留间隙对高强度钢厚板打底焊缝成形的影响

利用MSC. Marc有限元分析软件对低合金高强度钢厚板打底焊热过程进行数值模拟,从温度场角度分析坡口预留间隙大小对焊缝根部熔合的影响,并通过焊接试验对模拟结果进行验证和补充. 结果表明,在低合金高强度钢要求的焊接热输入下,当预留间隙小于2 mm时,打底焊缝根部出现未熔合或未焊透缺陷;当预留间隙增大到2~4 mm时,打底焊缝根部熔透,焊缝成形良好;当间隙增大到5 mm以上后,热源不足以熔化较多的侧壁母材金属,可能出现未熔合,实际焊接时需要采用大热输入摆动才能熔合良好.     

双面双弧不清根厚板多层多道焊有限元数值模拟

应用大型有限元软件,对28mm厚板双面双弧不清根焊接进行了三维数值模拟.模拟综合考虑了材料性能随温度的变化,对流、辐射和热传导对焊接过程的影响等诸多因素,跟踪观察了多层多道焊接中的温度场、应力场的变化.结果表明,双面双弧打底,t8/5和t8/3与先后两电弧的跟进距离有关;跟进电弧对先焊道有二次热处理作用.双面双弧焊接角变形极小,打底焊道残余应力为压应力,应力集中出现在盖面焊趾部位.模拟结果与相同工艺条件下实测结果对比,相对误差较小.     

基于双弧超声激励的30钢焊缝性能研究

发展了一种新的双弧TIG焊方法,双弧系统由普通主TIG电弧和超声激励TIG电弧共同组成.超声电弧向焊接熔池注入超声波激励,改善焊缝接头性能.利用主电弧作为主热源,实现焊缝性能与焊接效率的双重改善.将该方法用于30钢的TIG焊接过程,实验分析表明,30钢焊缝微观组织出现了明显的细化,抗拉性能得到明显提高.     

双脉冲MIG焊对2219Al-Cu合金焊缝组织及性能的影响

研究了双脉冲MIG焊工艺对2219高强铝铜合金焊缝组织及性能的影响,通过正交试验确定了适合于2219铝铜合金焊接的最佳脉冲MIG焊工艺参数。实验结果表明,采用上述工艺参数焊接,焊缝金属中得到了大量细小的等轴晶组织,柱状晶的数量明显减少,提高了焊缝金属的力学性能。     

Microstructure of stainless steel weld in double-sided arc welding

Double-sided arc welding with a single power source can effectively increase the weld penetration, diminish distortion, improve welding speed and save energy. Compared to conventional arc welding processes, double-sided arc welding can generate a penetrating electromagnetic field to help to form fine dendritic microstructure in the weld due to the symmetry of heating. Type 1Cr18Ni9Ti austenitic stainless steel was bead-on-plate welded with double-sided arc welding and conventional plasma arc welding processes, respectively, and microstructure in the weld, heat-affected zone and base metal were examined. After analyzing the black carbon-enriched band in the weld during plasma arc welding with electron probe microanalyzer (EPMA) and X-ray diffraction (XRD) technology, it was found that the black band was shaped from the aggregation of ferrite in the fusion boundary. Hardness measurement showed that this black band does not apparently affect the microhardness distribution in the weld.     

高强钢旁路热丝等离子弧打底焊接头组织和性能

采用旁路热丝等离子弧焊接工艺进行高强钢Y形坡口的打底焊,该工艺有效结合了等离子弧穿透能力强、电弧热丝熔敷效率高、旁路分流热输入可控的技术优势,对中厚高强钢板实现单面焊接双面成形. 结果表明,正面焊缝成形美观,无焊接缺陷;背面焊缝轻微突出,厚板完全焊透;经过反复的受热冷却,打底焊焊缝的微观组织得到细化.力学性能分析得出,热影响区硬度最低,焊缝区略高于母材区;打底焊焊缝的硬度高于填充焊和盖面焊;拉伸断裂发生在母材区,断口扫描出现韧窝,为韧性断裂.     

Effect of arc distance on temperature field and weld shape during double-sided arc welding

A new high efficiency welding method, double-sided double arc welding with double powers (DSAW-D), is developed for thick plate of low alloy high strength steel in this study. It is well known that the thermal cycles have an important influence on the microstructure, shape, stress, distortion and mechanical property. The DSA W-D method can control the tempernture field on a wide range by regulating the distance between two arcs, improve the rnicrostructure and prevent hot and cold cracking of high strength steel. But at present, the effect of arc distance on the temperature field and shape is not clear. Therefore, the paper researches the effect of arc distance on the temperature field and weld pool during DSA W-D using finite element method. The transient temperature field of different arc distance in DSAW-D is calculated.To verify the numerical results, the temperature is measured by the thermo-couple and the calculated results agree approximately with experimental data. Farther, the thermal property and mutual effect of double-sided arcs are investigated. The temperature distributions and weld pool profile at different arc distances are obtained. The results show that arc distance is a very important factor to affect the heat process.     

CrMo耐热钢气体保护焊接接头焊缝金属的组织与性能

采用ф1.2 mm实芯焊丝对CrMo耐热钢进行了热输入量为8和18 kJ/cm的富氩气体保护焊试验,对焊板整体进行焊后热处理后,研究了焊缝金属的组织与性能。结果表明,随着热输入量从8 kJ/cm增加至18 kJ/cm,焊缝金属组织由板条贝氏体(LB)+粒状贝氏体(GB)转变为GB+少量多边形铁素体(PF);随着回火温度从620℃升高至660℃,焊缝金属中M-A组元逐渐分解,碳化物在基体上弥散析出;同时,焊缝金属韧性随热输入增加和回火温度降低而降低,硬度随热输入增加和回火温度升高而减小。     

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.     

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。