铝合金变极性等离子弧焊接头力学性能研究

采用变极性等离子弧焊技术,选择ER5356焊丝对10 mm厚的5083和6061铝合金板进行焊接试验,对焊接接头的力学性能进行了测试分析。结果表明,焊接接头成型良好,没有裂纹、气孔等缺陷,抗拉强度可达母材的60%左右。拉伸试验和断口扫描观察表明,5083比6061的焊接接头有更好的塑韧性。两者的断口形貌都以韧窝为主,而且韧窝底部可发现析出相的存在。     

特高压开关铝罐体的变极性等离子弧焊接工艺方法

通过对16 mm厚5083铝合金罐体进行变极性等离子弧焊接工艺试验,分析了工艺参数变化对焊缝成形的影响,研究该铝合金罐体在不开坡口情况下分别采用氩气(需要焊前预热)和氦氩混合气作为保护气的变极性等离子弧焊接工艺,并制定出具体焊接工艺规范参数。试验结果表明,采用氦氩混合气作为保护气条件下焊接的工件,可以有效避免长焊缝预热不均、焊缝背面局部咬边等问题,同时可以降低热输入、提高焊接效率,焊缝质量达到正背面外观无缺陷、射线探伤Ⅰ级,能够满足高压开关罐体的设计要求。     

镁合金中厚板变极性等离子弧焊工艺

以5mm厚变形镁合金AZ31B板材为主要研究对象，研究变极性等离子弧焊接镁合金的工艺特点，得到了合理的焊接参数变化区间，并在此基础上分析焊接工艺参数变化对焊缝成形及接头性能的影响。试验结果表明，镁合金变极性等离子弧焊的焊接参数变化区间比较窄，受参数变化的影响较大。改变极性时宽比和阴极清理时间，不仅使工件的清理作用发生变化，而且对接头的抗拉强度产生一定的影响。通过合理选择焊接参数，可以获得理想的焊接结果，接头强度达到母材的90％以上。     

5A06铝合金薄板VPPA焊接工艺研究

通过对2.8 mm厚的5A06铝合金变极性等离子焊接穿孔工艺研究,获得了薄板铝合金VPPA优化的焊接工艺参数.焊缝外观成形良好,X射线无损检测表明,VPPA接头无气孔等缺陷.金相试验表明,焊缝区显微组织晶粒纤细,组织均匀.变极性等离子弧焊接头常温抗拉强度在370～ 375 MPa之间,断后伸长率平均值为9.7％,其接头强度系数接近达到98.7％,接头未出现软化,为等强匹配焊接接头.     

2219-T87铝合金变极性等离子焊接接头软化行为分析

采用变极性等离子焊接4 mm厚的2219-T87铝合金板材,并对焊接接头的软化行为进行试验研究。通过拉伸试验、硬度测试和微观金相试验来分析焊接接头的强度、硬度、组织,系统研究变极性等离子焊接接头软化行为,并与TIC焊工艺方法进行对比试验分析。结果表明:采用变极性等离子焊接4 mm厚的2219-T87铝合金板材,焊接接头的拉伸性能优于TIG焊,抗拉强度平均提高了6%左右,断后伸长率平均提高了67%左右;焊缝区和热影响区的硬度都高于TIG焊;从试验测试点数来看,采用VPPA焊接的焊缝熔宽和热影响区宽度都较小;热影响区的第二相质点都存在一定的长大,但长大倾向较小。总的来说采用变极性等离子焊接4 mm厚的2219-T87铝合金板材,有效改善了焊接接头的软化,提高了接头的强度。     

铝及铝合金的变极性等离子焊接设备与工艺

通过铝及铝合金焊接特点的分析,比较TIG、MIG、PAW不同焊接方法的优缺点;对不同板厚的防锈铝进行大量的变极性等离子焊接工艺试验,总结出变极性等离子焊接铝合金开设备的要求,以及分析等离子焊接工艺参数对成形的影响,制定了一套成熟的焊接工艺参数。试验结果表明：立焊变极性等离子焊接中厚板铝及铝合金有着明显的工艺优势,可以实现单面焊双面成形,焊前清理要求低,焊缝可达到Ⅰ级。     

变极性等离子弧焊在壳体与法兰环焊缝焊接中的应用

分析了铝合金变极性等离子弧穿孔焊工艺的特点,采用ER5356焊丝对厚度为7 mm的防锈铝合金5A06进行穿透型变极性等离子弧焊对接环焊缝的焊接试验,分析焊缝成形质量的影响因素,实现了变极性等离子弧焊在某水下产品中壳体与法兰环焊缝连接的应用,焊接过程分为起弧段、穿孔段、焊接段、搭接段、收孔段、收弧段共6个焊接阶段.利用X射线衍射仪、万能拉伸机对接头的质量及力学性能进行检测,结果表明5A06铝合金壳体与法兰对接环焊缝成形良好,焊缝质量满足GJB 294A-2005《铝及铝合金熔焊》Ⅰ级焊缝要求,接头抗拉强度为301 MPa,达到母材的90.2％,断裂位置处于近熔合线处,接头力学性能良好,满足产品的使用要求.     

基于小孔特征图像处理的变极性等离子弧焊接工艺研究

铝合金变极性等离子弧焊是一种新型高效的焊接方法。针对等离子弧对焊接工艺参数的变化比较敏感的问题,建立了视觉传感系统用于实时采集和处理小孔图像,通过大量的焊接工艺试验探讨了等离子弧焊工艺参数对小孔特征及焊缝成型的影响。结果表明,采用合理的焊接参数并结合背面小孔视觉特征,可以实现铝合金的穿孔型变极性等离子焊接,并能够稳定地控制焊接过程。     

工艺参数对铜/钢异种材料等离子弧焊的影响

研究了1mm厚铜／钢异种材料等离子弧焊中焊接电流、焊接速度、离子气流量等工艺参数对接头表面成形及抗拉强度的影响规律.试验得出抗拉强度随着工艺参数的增加呈现先增后减趋势,并确定了最佳工艺参数 为焊接电流55 A,焊接速度0.3cm/s,离子气流量0.7 L/min,该条件下接头抗拉强度可达176 MPa.     

AZ31B镁合金厚板变极性等离子加丝焊接及工艺研究

采用变极性等离子焊接方法对AZ31B镁合金进行焊接,通过观察AZ31B镁合金变极性等簿子焊接现象,探讨了变极性等离子工艺参数(焊接电流、等离子气流量、焊接速度、送丝速度等)对焊缝成形的影响.试验表明,AZ31B镁合金变极性等离子焊接时将产生烟雾,焊缝正反两面都需要氩气保护,镁合金变极性等离子焊接的工艺范围较宽,通过选择适当的工艺参数可以获得理想的焊缝成形.     

高强铝合金双脉冲VPPA焊缝成形机理

建立双脉冲VPPA(variable polarity plasma arc)焊接系统,进行7A52高强铝合金双脉冲VPPA焊接工艺试验,研究低频脉冲调制叠加高频脉冲对VPPA焊接过程中焊缝成形和焊缝力学性能的影响. 结果表明,低频脉冲周期性振荡液态熔池,可获得表面饱满的鱼鳞纹焊缝;高频脉冲使电弧更为集中,有效地提高了电弧能量密度,穿透力加强;双脉冲耦合振荡加强了对熔池的搅动作用细化了铝合金焊缝晶粒. 焊接接头抗拉强度达到384.13 MPa,相比VPPA焊接接头强度提高了10.21%左右;焊接接头断面收缩率和断后伸长率均有一定程度的提高. 铝合金双脉冲VPPA焊接工艺提高了焊接接头力学性能.     

高频脉冲变极性焊接工艺性能研究

分析了高频脉冲电流对变极性焊接电弧特性、焊接工艺及焊缝性能的影响,试验结果表明,高频电流脉冲能够较大程度地压缩电弧等离子体、提高电弧轴向压力及电弧挺度,在相同焊接电流有效值的情况下,频率在5kHz以上的电流脉冲能将电弧力提高到普通变极性焊接的260%左右.同时高频脉冲电流能够提高变极性焊接的焊缝熔深,减小焊缝正面余高以及改善焊接效率.对于2219-T6时效强化铝合金而言,采用叠加10 kHz高频脉冲变极性焊接工艺,焊缝抗拉强度在未经任何焊后热处理的情况下能够达到300 MPa左右,相当于母材强度的67%.     

HPVP-GTAW电弧力及焊接质量分析

分别以3种不同材质铝合金平板材料为试验对象,研究分析了复合超高频脉冲方波变极性钨极氩弧焊接(HPVP-GTAW)过程中电弧力的变化及其对焊缝成形特征和接头力学性能的影响.结果表明,与常规变极性氩弧焊工艺相比,脉冲方波电流的加入使得HPVP-GTAW电弧力显著增加,同时焊缝熔透率大幅提高,接头力学性能得到明显改善和提高;保持脉冲电流幅值和占空比基本不变,在10～80 kHz范围内,脉冲电流频率对焊接过程产生了重要影响,频率为40 kHz时,HPVP-GTAW电弧力和焊缝熔透率均达到最大,分别约为常规变极性焊接电弧的1.9倍和1.7倍.     

铝合金变极性等离子弧穿孔焊过程控制

分析了铝合金变极性等离子弧穿孔立焊工艺特点,提出了通过对焊接参数的精确控制,实现变断面铝合金变极性等离子弧穿孔立焊工艺的方法,并将焊接电流、离子气流量和焊接速度确定为变断面铝合金变极性等离子弧穿孔立焊过程的被调节参数.保持穿孔熔池上"热"和"力"的动态平衡是调节焊接参数的根本依据,是实现变断面试件自动焊接的关键所在.采用单片机为核心的控制器对焊接参数进行实时调节,动态保持穿孔熔池上热和力平衡,实现了变断面铝合金变极性等离子弧穿孔立焊工艺.     

A novel ultrafast-convert hybrid pulse square-wave VP-GTAW process for aluminum alloys

A novel ultrafast-convert hybrid pulse square-wave variable polarity arc welding power source was developed.The variable polarity current which crossed zero with no dead time possessed the ultrafast converting speed and the series of ultrasonic pulse current were superimposed in the positive polarity current duration.A high-efficiency hybrid pulse variable polarity gas tungsten arc welding (HPVP-GTAW) process for aluminum alloys was achieved.With X-ray inspeetion,microstructure analysis,tensile tests and scanning electron microscopy (SEM) for fracture surface,the square butt welding characteristics of 5A06,2AI4 and 2219 aluminum alloys were tested,respectively.Experimental results show that microstructure and mechanical properties of these aluminum alloy welded joints are influenced significantly by the introduction of ultrasonic pulse current.The weld quality is improved predominantly by the novel HPVP-GTA W process.     

镁合金小孔变极性等离子弧缝焊工艺

采用小孔变极性等离子弧缝焊工艺实现了AZ31B镁合金板材的连接,得到了高质量的焊接接头,焊后利用光学显微镜、万能拉伸试验机和显微硬度仪等设备对焊接接头的组织与性能进行了检测分析.结果表明,小孔变极性等离子弧缝焊工艺可以在不开坡口、不需背面强制成形保护的条件下,实现单面施焊双面获得良好的成形;焊接接头的热影响区不明显,平均拉伸剪切力能达到7.3 kN以上;焊缝区组织均匀,晶粒细小,硬度值均高于母材;是一种理想的提高镁合金焊接效率和质量的方法.     

等离子弧焊Q345B和430不锈钢异种接头的微观组织与性能

摘要： 采用等离子弧焊对3 mm厚的Q345低合金钢与430不锈钢进行异种钢焊接,并对接头微观组织、力学性能及耐腐蚀性能进行了研究。结果表明,当转弧电流为100 A时,等离子弧焊Q345B/430异种钢接头的焊缝组织为均匀分布的马氏体及针状铁素体,焊接接头综合性能优良。随着电流的增大,焊缝组织转变为粗大板条马氏体及铁素体。两侧热影响区组织均发生一定程度的粗化,且Q345B侧热影响区出现魏氏组织。焊接接头于焊缝处显微硬度最大,不同转弧电流条件下异种钢显微硬度分布趋势大致相同。不同转弧电流下,焊接接头抗拉强度均与430不锈钢相近,且均断裂在靠近焊缝的430母材侧,转弧电流为100 A时接头抗拉强度最大值427 MPa。焊接接头的耐腐蚀性能与焊接电流呈负相关趋势。 创新点： 试验结果为铁素体低合金钢与铁素体不锈钢异种钢接头的应用提供了工艺数据与支撑。     

5B70铝合金变极性等离子焊接接头组织与性能的研究

以5B71合金焊丝为填充材料,采用变极性等离子弧焊法对6 mm厚5B70合金板材进行焊接,并对焊接接头进行显微组织和力学性能的研究。结果表明：接头的抗拉强度达到370.13 MPa,强度系数为0.89,断后伸长率为10.35%;断裂发生在靠近熔合区的热影响区处,断口形貌为韧窝,属于塑性断裂;焊缝中心的硬度是整个焊接接头最低的区域;焊缝组织由大量树枝晶和少量等轴晶组成,熔合区界限明显,形成了等轴晶层,热影响区范围很窄,保留了与母材类似的纤维状组织。     

铝合金脉冲变极性等离子弧焊接工艺

研发了一种单电源双脉冲混合调制VPPA(variable polarity plasma arc,VPPA)焊接系统,在典型VPPA焊接基础上加入高低频调制脉冲,可输出1~5 kHz高频脉冲,1~2 Hz低频脉冲及高低频混合脉冲. 以3003铝合金为试验对象,采用脉冲VPPA焊接方法,对其进行焊接试验,并通过焊接接头拉伸性能测试、显微相组织分析及断口扫描电镜等手段对铝合金的焊接质量和接头性能进行了分析. 结果表明,由于高低频混合脉冲电流的周期性变化,对熔池产生搅拌、冲击作用,从而提高了焊接接头抗拉强度,细化焊缝晶粒组织,断口韧窝趋于均匀且密度增加,提高了铝合金焊缝质量.