地质钻杆摩擦焊接头组织与性能

首次采用摩擦焊接工艺对地质勘探用钻杆的管体与接头进行了焊接试验。探讨了不同的热处理工艺条件对DZ60钢钻杆管体与40Cr钢接头摩擦焊接头组织与性能的影响,并与采用热墩粗工艺生产的钻杆管体组织与性能进行了对比。试验结果表明,采用摩擦焊接及焊后调质热处理工艺制造的DZ60地质钻杆焊接接头的常规力学性能指标均高于地矿部DZ60地质钻杆管材的技术标准规定的数值,并优于采用现行热墩粗工艺制造的钻杆管材的力学性能数值。同时发现,采用合适的焊后回火热处理温度,可以有效提高焊接接头的抗拉强度与屈服强度,使其各项力学性能达到DZ60钻杆管材的技术标准,从而有效减少地质钻杆摩擦焊接头焊后热处理工艺,降低制造成本。     

石油钻杆摩擦焊的质量控制

摩擦焊的规范控制石油钻杆管体材料为40Mn,工具头材料为35CrMo,焊接断面外径141毫米,内径100毫米。石油钻杆摩擦焊接的特点是: ①钻杆的焊接断面大,当摩擦线速度和摩擦压力一定时,断面积越大,峰值和稳定值功率越高,要求电机功率也越大。②钻杆直径大、壁厚,焊接表面不易全面接触,特别是在初始摩擦阶段,由于焊接表面的弹性接触,摩擦压力分布不均等原因,使焊接表面由开始接触摩擦到功率开始稳定和接头产生显著摩擦变形量这一段时间较长。③钻杆管体与工具头材料的碳当量较高,焊缝容易淬硬,所以要求接头温度分布要宽,使接头焊后冷却缓慢,防止淬硬。     

2219铝合金搅拌摩擦焊接头的断裂部位特征

对5 mm厚的2219高强铝合金进行了搅拌摩擦焊单道对接焊,通过拉伸试验观察断口处的显微组织,研究了焊接接头的断裂部位特征.结果表明,接头的断裂部位在焊核与母材的边界或热力影响区.当焊接热输入量合适时,沿焊缝热力影响区断裂的试样在焊缝横截面上的形貌为V型和45°的剪切断裂,其接头的抗拉强度和伸长率较高.焊接热输入量过大时,沿焊缝厚度方向的"抽吸-挤压"作用减弱,在焊缝的紊流区形成孔洞缺陷,在焊核与母材的交界处形成弱连接,导致焊接接头沿焊核边界断裂,在焊缝横截面上的形貌呈阶梯型和S型,其接头的抗拉强度和伸长率较低.     

回火温度对摩擦焊焊区力学性能的影响

地质钻杆管体和接头经过摩擦焊焊接后,焊区经常出现力学性能差、组织不稳定等缺陷.因此,需要对摩擦焊焊接后地质钻杆的摩擦焊区采用调质热处理(Quenching & Tempering,简称Q&T)处理.针对φb88.9 mm×9.35 mm的G105钢级地质钻杆摩擦焊区在不同温度下回火后的力学性能进行了研究分析.结果表明:对地质钻杆摩擦焊区淬火后进行高温回火处理,焊区的常规力学性能指标均高于SY/T 5561-2008《摩擦焊接钻杆》标准的规定.在试验温度范围内,抗拉强度随着回火温度的提高连续下降,屈服强度在660℃达到最高值,在630℃达到最低值;屈服强度和抗拉强度并未随着回火温度的不同呈现明显的改变.夏比冲击吸收能量在660℃达到最高值.     

焊后热处理对6A02-H112铝合金搅拌摩擦焊接头力学性能的影响

针对6A02铝合金搅拌摩擦焊缝中易出现S线的问题,对10 mm厚6A02-H112铝合金轧制板进行搅拌摩擦焊接,研究焊后热处理对焊接接头性能的影响。结果表明,热处理使6A02铝合金FSW接头的强度和塑性大幅降低。拉伸试样横截面显微组织和断口形貌分析显示,焊接态FSW焊缝焊核区存在S线特征,且在焊缝中部向后退侧偏移。焊态试样在母材区发生断裂。热处理后,显微硬度显著提高,S线处硬度值相对较小,试样裂纹沿S线断裂,断口呈脆性断裂。     

时效处理对T92摩擦焊焊接接头微观组织和力学性能的影响

对T92摩擦焊焊接接头在625℃进行不同时间的时效处理,研究了接头组织与性能。结果表明,随着时效处理时间的延长,焊合区、热影响区和母材区基体组织仍为板条马氏体组织,马氏体板条束和板条尺寸没有变化,析出相数量逐渐增多。Cr23C6碳化物的聚集和长大导致焊接接头的屈服强度和抗拉强度逐渐下降,拉伸试样的断裂模式为脆性解理,断口形貌为较平坦的解理面。焊接试样的冲击韧性也随之下降,冲击试样断裂模式逐渐由韧窝断裂向解理断裂转变,断口形貌为沿晶脆性解理。     

6008铝合金不同焊接接头的组织和性能研究

采用熔化极惰性气体保护焊(MIG)、非熔化极惰性气体保护焊(TIG)和激光填丝焊(LBW)对6008-T7铝合金进行了焊接,并对焊接接头的拉伸性能、弯曲性能、微观组织和断口形貌进行了检测和分析。结果表明：三种焊接接头均具有良好的弯曲性能,拉伸试样的断裂机理均为韧性断裂。并且激光填丝焊焊接接头的焊缝区、熔合区晶粒更加细小,力学性能最佳。     

25SiMnMoV钢闪光对焊接头的断裂韧度

本文采用三点弯曲侧切小试样测试了25SiMnMoV钢闪光焊接接头经淬火、回火后的断裂韧度。结果表明,过热区的断裂韧度最高,正火区次之,而焊缝最低,断裂韧度的高低与焊接区的原始组织状态,重新加热淬火过程中的组织遗传和相遗传等因素有关。     

焊接位置对5083铝合金搅拌摩擦焊T形接头性能的影响

通过调整搅拌工具焊接位置与增加预焊工序的方法对5083铝合金T形接头进行了搅拌摩擦焊对接试验,对焊缝横截面进行了金相组织观测,对接头进行了拉伸、弯曲检测并对断口进行扫面电镜检测。结果表明,传统焊接的T形接头在根部易产生裂纹缺陷,调整焊接位置并增加焊接深度的方法可以消除裂纹缺陷,但同时导致根部轻微变形,通过增加一次预焊的工序可以消除根部变形;“调整焊接位置+预焊”后的接头抗拉强度、屈服强度、断口伸长率分别提升32.5%,32.1%和71.4%;工艺改进后的试样弯曲检测裂纹的弯曲程度降低,断口韧窝的尺寸增大,断裂机制向韧性断裂方向发展。     

钻杆焊缝横向侧弯试样断裂原因分析

针对规格为φ139.70 mm钻杆焊缝区进行横向侧弯试验过程中出现试样断裂情况,通过对断口扫描电镜分析、焊缝区金相检测,结合焊缝区的拉伸试验、洛氏硬度和冲击试验等分析检测手段,查找分析了产生不合格情况的原因。结果表明:因钻杆接头和管体端面残留油污,致使钻杆摩擦焊生产过程中在焊缝生成大量夹杂物,影响钻杆焊缝区力学性能,导致横向侧弯试验不合格。     

SC6350型汽车半轴摩擦焊接头韧性偏低的原因分析

SC6350型汽车半轴采取摩擦焊接方式制成，焊后须进行适当的热处理以改善焊缝区的力学性能。研究了半轴焊后和热处理后的力学性能、组织结构、断裂形态和相区成分，分析了半轴热处理后韧性偏低的原因。     

Fracture toughness of structural aluminium alloy thick plate joints by friction stir welding

Abstract

The fracture toughness in a friction stir welded joint of thick plates of structural aluminium alloy type A5083-O is investigated. A joint between two 25 mm thick plates is fabricated by one sided, one pass friction stir welding. The Charpy impact energy and critical crack tip opening displacement (CTOD) in the friction stir weld are much higher than those in the base metal or heat affected zone, whereas mechanical properties such as stress–strain curve and Vickers hardness are not conspicuously different. The effects of the microstructure on crack initiation and propagation are studied in order to clarify the difference in fracture toughness between the stir zone and base metal. The analyses of the fracture resistance curves and the diameters of dimples in the fracture surface after both tensile and bending tests show that the fine grained microstructure in the stir zone helps to increase ductile crack initiation and propagation resistance. It is found that the high fracture toughness value in the stir zone is affected by the fine grained microstructure in friction stir welds.     

G115钢CMT + P焊接工艺及组织和性能

基于冷金属过渡加脉冲(CMT + P)的焊接方法,研究了新型回火马氏体耐热钢G115的焊接性以及焊接接头组织和性能. 结果表明,焊接接头经热处理后为回火马氏体组织,焊缝晶粒呈现出等轴晶和柱状晶两种不同的形貌,而焊接热影响区和母材晶粒均为等轴晶. 与焊条电弧焊(SMAW)相比,CMT + P焊接方法有效降低了热输入,大幅度减小了热影响区宽度,提高了焊接接头的拉伸性能和热影响区冲击韧性,焊接接头焊缝冲击韧性略有降低. 焊接接头的室温和高温拉伸断裂机理均为韧性断裂,室温拉伸断口的韧窝内存在一定量的析出相.     

高速列车用厚板铝合金CMT焊接工艺

针对低热输入、高质量焊接技术的需求,研究厚板铝合金多层多道冷金属过渡技术(cold matal transter,CMT)焊接工艺和脉冲MIG焊接工艺的区别,对CMT焊接和脉冲MIG焊接进行热循环曲线测量,焊接接头拉伸、弯曲、硬度等常规力学性能试验和接头微观组织分析.结果表明,铝合金厚板焊接时相对脉冲MIG焊接方法,CMT方法焊接温度场低,焊接接头软化明显减弱,冲击韧性得到提高,厚板多层多道焊接接头组织明显改善,晶粒明显细化.试验表明CMT焊接方法可获得相对脉冲焊接更加优良的铝合金焊接接头.     

高铌X80管道不同强度匹配环焊接头性能及应变演化

为探究管道环焊缝断裂失效机理,测试了两种不同强度匹配的高铌X80环焊缝接头的组织和性能,并借助数字图像相关法(digital image correlation,DIC)观测了焊接接头在拉伸载荷下的应变行为.结果表明,低强匹配和高强匹配的高铌X80管道环焊接头均具有较好的冲击韧性,二者的夏比冲击吸收能量平均值相当,热影...     

焊接速度对6005A-T6铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头力学性能的影响

文中研究了转速和热输入特征值WP一定两种条件下焊接速度对6005A-T6铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头力学性能的影响. 结果表明,转速一定时,接头抗拉强度随焊接速度的增加呈先增大后减小的趋势;热输入特征值WP一定时,随着焊接速度的增加,接头的抗拉强度持续减小;接头呈现出三种断裂方式,分别为发生于热影响区的Ⅰ型断裂、发生于焊核区的Ⅱ型断裂和发生于热力影响区的Ⅲ型断裂;Ⅰ型断裂和Ⅱ型断裂为韧性断裂;Ⅲ型断裂为包含韧性断裂和脆性断裂的混合型断裂;接头拉伸断裂位置并非总出现在硬度最低处;焊接速度小于1 000 mm/min时,WP ≤ 1有利于提高接头力学性能,而焊接速度大于1 000 mm/min时,WP > 1更有利于提高接头力学性能.     

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 分析了滚筒在筒皮和轮毂焊缝处断裂的原因,通过化学成分分析、硬度测试、显微组织观察、断口宏观观察和扫描电镜分析研究了断裂原因。结果表明：轮毂的化学成分符合国家标准,基体组织正常;筒皮中磷成分超过国家标准,基体的带状组织严重,达到了3级,在焊接热影响区形成魏氏组织,使焊缝的韧性急剧下降,焊接接头变脆,导致滚筒在焊缝处开裂。     

复相钢CP800焊缝冷裂纹敏感性研究

采用气体保护焊对试验钢CP800分别进行对接、斜Y、T型(角接)、CTS(搭接)焊接,测试分析不同焊接接头形式下的宏观形貌、微观组织和性能的变化,以研究CP800钢的可焊性和冷裂纹敏感性。实验结果表明:试验钢适用于各种焊接形式下的汽车结构件,具有很低的焊缝冷裂纹敏感性。焊接热影响区的组织为粒状铁素体、贝氏体以及少量的板条贝氏体,分布均匀,焊缝熔合良好。4种不同焊接方式下的焊缝硬度分布一致,最高硬度值为320 HV,小于350 HV。斜Y坡口对接接头处的母材、热影响区以及熔合区的冲击性能均大于23 J,其断口形貌均为韧窝形状。     

Incoloy 825镍基高温合金电子束焊工艺及接头组织与力学性能分析

采用电子束焊,对空冷器管箱Incoloy 825镍基高温合金进行对接焊试验. 通过对焊接接头的组织观察,并结合拉伸力学性能以及接头的冲击韧性等试验,分析镍基高温合金电子束焊接头的组织和力学性能. 结果表明, 采用电子束焊焊接镍基高温合金可以得到良好的焊接接头,焊缝区组织由大片等轴晶和少量柱状晶组成;焊缝区没有出现明显的元素烧损现象;焊缝、热影响区硬度达到母材硬度值;焊缝接头抗拉强度达到600 MPa,接近母材抗拉强度,接头断裂形式为韧性断裂;焊缝和热影响区的冲击吸收能量高于母材区,其中焊缝区的冲击吸收能量达到了262 J,冲击断口形貌为韧窝状.     

附加超声对6061-T6铝合金/Q235钢搅拌摩擦焊搭接工艺优化

采用超声振动强化搅拌摩擦焊接工艺实现了6061-T6铝合金和Q235钢异种金属的有效连接,考察了超声能量对焊缝成形、接头组织、力学性能以及焊接载荷的影响.结果表明,施加超声能量可以显著改善焊缝表面成形,增加铝/钢界面区和焊核区的宽度.超声振动细化了焊核区和热力影响区的晶粒组织,改变了搭接接头的断裂机制和断裂位置,提高了...