高速列车用铝合金三元气体保护焊技术

研究了氩氦氮三元气体保护焊条件下的铝合金焊接技术,获得了高质量的焊接接头.结果表明,三元气体保护焊电弧收缩显著,溶滴过度稳定,改变铝合金MIG焊的电弧能量密度与温度分布,相对纯氩气体保护焊同等焊接电流下熔深显著增加,熔池流动行为及接头组织改善,冲击韧性和疲劳强度显著提高,阴极清理范围窄,焊缝表面光泽度高,电弧焊焊接操作性好.试验表明三元混合气体保护焊可以提高铝合金焊接质量,具有很高的工程应用价值.     

焊接参数对铝合金激光——MIG电弧复合焊缝熔深的影响

以5A06(LF6)铝合金为研究对象,研究了铝合金激光-MIG电弧复合焊(HYBRID焊)时焊接参数的变化对焊缝熔深的影响规律,并将焊接参数的变化对激光-MIG电弧复合焊、MIG电弧焊、激光焊的焊缝熔深的影响进行了综合比较分析.结果表明,若以等效于激光焊熔深的MIG电弧功率为分界线,可以把MIG电弧的功率分成高、低能量两个区,当激光与低能量电弧区的电弧复合时,激光对焊缝的熔深起主导作用,HYBRID焊的熔深大于该区的MIG电弧焊;当激光与高能量电弧区的电弧复合时,电弧对焊缝的熔深起主导作用,HYBRID焊缝主要体现为MIG焊缝的特点,加入激光的优势主要体现在增加焊接速度方面,即高速焊时也可获得良好的焊缝成形.     

不锈钢电弧辅助活性TIG焊

针对不锈钢,提出了一种新型活性YIG焊方法--电弧辅助活性TIG焊,即AA-TIG焊(arc assisted activating TIG welding).该焊接方法通过在正常TIG焊前以活性混合气体作为保护气体,采用小电流钨极电弧预熔待焊焊道表面,可使熔深显著增加,焊接效率大大提高,而且具有可全自动化焊接和工艺可重复性好等优点.分别采用O2+Ar,CO2+Ar,空气作为小电流钨极电弧的保护气体进行了单弧AA-TIG焊.与传统TIG焊比较,发现O2+Ar,CO2+Ar和空气都可显著增加熔深,减小熔宽,焊缝表面成形良好.采用CO2+Ar作为活性混合保护气体进行双弧AA-TIG焊,焊缝成形良好,熔深显著增加.熔深随着焊枪间距减小而增大.     

保护气氛对06Cr19Ni10钢焊接接头组织和力学性能的影响

通过富氩气体保护焊方法,采用φ1.2 mm的HCr20Ni10Mn7Mo的奥氏体不锈钢实芯焊丝匹配不同组成保护气体,对12 mm厚压力容器用06Cr19Ni10钢板进行对接焊,研究气体组成对接头成形性能、力学性能及耐晶间腐蚀性能的影响。结果表明,保护气体组成对电弧稳定性和焊缝外观影响不明显,随着保护气体中氧含量的减少,焊缝堆积宽度略有增加,焊缝表面的焊渣明显减少。焊接富氩保护气体中的氧含量对于焊缝熔宽及余高影响不明显,但随着氧含量减少,熔深明显减小。保护气体为φ(O2)8%+φ(Ar)92%和φ(O2)2%+φ(Ar)98%时所得的焊接接头具有良好的综合力学性能,而保护气体为φ(O2)5%+φ(Ar)95%时接头强度能够满足要求,但弯曲性能不达标。保护气体为φ(O2)8%+φ(Ar)92%和φ(O2)5%+φ(Ar)95%时所得的焊接接头耐晶间腐蚀性能均不合格,保护气体为φ(O2)2%+φ(Ar)98%时接头耐腐蚀性能能够满足要求。     

ZGOCr13Ni5Mo不锈钢不同比例保护气体焊接工艺研究

针对纯Ar气体保护焊焊接不锈钢时,焊接过程中的阴极斑点飘移现象,以及不锈钢的润湿性、流动性较差等原因,在焊缝中极易形成咬边、两侧熔合不良等焊接缺陷.采用加入一定量的氧化性气体对焊接接头的化学成分、缺陷率和力学性能进行研究分析.结果表明,采用Ar+2％O2和Ar+ 10％CO2保护气体焊接后,可以克服阴极斑点飘移,提高电弧稳定性,同时改善熔池形状,增加熔化金属流动性,从而减少了气孔、未熔合等缺陷,并且随着氧化气体的比例增加造成焊缝中的夹渣增加,并带来接头塑性和韧性的下降.     

低镍含氮奥氏体不锈钢激光-电弧焊电弧特性及组织性能

采用100％Ar2,98％Ar+2％N2,92％Ar+8％N2,85％Ar+15％N2四种混合比例的保护气体对08Cr19MnNi3Cu2N低镍含氮奥氏体不锈钢进行激光-脉冲MAG电弧复合焊接,研究保护气体中氮气比例对焊缝中气孔数量、焊缝熔深和熔宽、电弧形态、微观组织及铁素体含量等影响机制.结果表明,随着保护气体中氮气...     

铝合金激光-MIG电弧复合焊接工艺北大核心

以5A06铝合金为研究对象,通过焊缝成形、焊接过程熔滴过渡稳定性、焊缝组织、接头性能等方面重点考察激光-短路MIG电弧复合、激光-CMT电弧复合、激光-脉冲MIG电弧复合焊接工艺特性。结果表明,采用激光-短路MIG电弧复合焊接方法获得的焊缝成形较差,不符合要求;采用激光-CMT电弧复合及激光-脉冲MIG电弧复合焊接方法容易获得连续、稳定的焊缝成形,焊接过程稳定,焊接接头的焊缝中部、熔合区及热影响区微观组织、焊接试件拉伸力学性能基本相同,抗拉强度、屈服强度和断后伸长率分别达到母材的90%及50%以上。     

铝合金激光-小功率脉冲MIG电弧复合热源焊接特性分析

针对5A06铝合金,通过一系列对比数据综合分析了MIG焊和激光MIG复合热源焊接技术在焊缝熔深、焊缝成形、焊接速度、焊接热输入等方面的优缺点.结果表明,在MIG平均电流小于200 A的小功率脉冲MIG电弧区域内,等热输入且等焊接速度条件下,激光-MIG复合热源焊接技术与MIG相比可以提高焊缝深宽比1～2倍,增加焊缝熔深0.43～2.5倍;等热输入且等平均焊接电流条件下,与MIG相比,激光MIG复合热源焊接技术可以提高焊接速度0.6～1.5倍,增加焊缝熔深0.5～5.9倍;激光MIG复合热源焊接技术可以用高于MIG焊0.6～6.5倍的焊接速度和更小的焊接热输入获得与MIG同样的焊缝熔深;与MIG焊相比,激光MIG复合热源焊缝的铺展性更好,更适合于高速焊接;MIG复合2 kW的激光能量后会增加平均电弧电压、减小平均电流.     

铝合金二元与三元气体保护焊技术比较

为认知铝合金三元气体保护焊接中微量氮气混入的重要性,研究了纯氩、氩氦二元气体保护、氩氦氮三元气体保护焊条件下铝合金焊接电弧形态、焊接接头宏观及微观组织、热影响区宽度的区别.试验结果表明,三元气体保护焊电弧收缩最为显著,焊缝晶粒最为细小,热影响区最窄,接头冲击韧性最高,焊接质量最高.纯氩气体保护焊焊接接头性能次之,氩氦二元气体保护焊接接头性能最低.结果表明,微量氮气的加入对于三元气体保护焊接质量提升是非常重要的因素.     

铝合金激光-MIG电弧复合焊接工艺

以5A06铝合金为研究对象,通过焊缝成形、焊接过程熔滴过渡稳定性、焊缝组织、接头性能等方面重点考察激光-短路MIG电弧复合、激光-CMT电弧复合、激光-脉冲MIG电弧复合焊接工艺特性。结果表明,采用激光-短路MIG电弧复合焊接方法获得的焊缝成形较差,不符合要求;采用激光-CMT电弧复合及激光-脉冲MIG电弧复合焊接方法容易获得连续、稳定的焊缝成形,焊接过程稳定,焊接接头的焊缝中部、熔合区及热影响区微观组织、焊接试件拉伸力学性能基本相同,抗拉强度、屈服强度和断后伸长率分别达到母材的90%及50%以上。     

HRTEM and EELS study of aluminum nitride in nanostructured Al 5083/B4C processed via cryomilling

The presence of aluminum nitride in nanostructured aluminum metal matrix composites was studied by high resolution transmission electron microscopy, electron energy loss spectroscopy, energy dispersive X-ray spectroscopy analysis and electron microscopy simulations. Three types of aluminum nitride structures were identified; predominantly, one layer of N atoms occupies the tetrahedral interstitial positions in the Al lattice, the frequency of which varies as a function of spatial location. The second and third were in the form of hexagonal and possibly cubic aluminum nitride particles with particle sizes on the order of 15–20 nm. The results suggest that the aluminum nitride phase evolves from intermediate transitional structures that involve N atoms in the Al lattice. The aluminum nitride phases frequently contained O and Mg, which preferentially segregate in close proximity to the reinforcement particles. First-principle calculations were used to describe the influence of O and Mg on the adsorption of N.     

电子浴辅助阴极电弧源法合成AlN薄膜影响因素研究

研究了Ｎ２流量、阴极偏压、工作气压等工艺参数对电子浴辅助阴极电弧源法合成ＡｌＮ薄膜质量的影响规律及其原因。     

交流TIG焊接电弧两极能量的分布特征

通过发射光谱分析法和数学模型的应用,深入认识了交流TIG电弧EN,EP两个时段不同比例时对铝合金焊接工艺的影响以及电弧正负两极现象和能量分布特征.通过动态观测交流,TIG焊接电弧全周期内的发射谱线,运用stark展宽效应计算并获得了电子密度的时域特征;通过数学模型定量地分析了交流TIG焊接电弧正负两极不同的能量特征;通过分别观测EN,EP时段Ar,Al和O三种谱线的光谱特征,进一步认识了交流TIG电弧正负两极不同的发射机理和EP时段的阴极清理效果对焊缝成形尺寸的影响.结果表明,在交流TIG电弧中,口时段的增加有助于焊接工艺与焊缝成形的质量.

Abstract：

During AC TIG welding of aluminum alloy, the physical phenomena of welding arc plasma at electrode negative (EN) and electrode positive (EP) periods and the characteristic of energy distribution at anode and cathode were investigated by observing the spectrum and founding the mathematical models. Furthermore, cathodic cleaning effect increases with the percentage of electrode positive. The dependence of electron density on time in the whole cycle is obtained with the theory of spectral line Stark broaderring, and the characteristic of energy distribution is analyzed through the mathematical models. The mechanism of emitting eledtrous, cathodic cleaning and the quality of weld is better understood by observing the spectnan of argon, aluminum and oxygen respectively during EN and EP periods.     

基于视觉图像处理的铝合金交流TIG焊阴极清理区域的研究

介绍了方波交流钨极氩弧焊的工艺特点以及铝合金焊接过程中β(正半波电流占整个周期电流的比例)对阴极清理作用的影响。针对铝合金交流TIG焊电弧的特点,合理选择CCD、滤光系统构建了被动视觉传感器和图像采集处理系统。比较三种β值时铝合金交流TIG焊接的阴极清理作用,采用图像处理技术提取阴极清理区和焊接熔池的边缘,获得了阴极清理区域和熔池宽度。通过与实际测量比较表明,采用被动视觉传感技术和图像处理方法可以准确反映阴极清理作用,通过图像处理获得的熔池尺寸与实测值基本吻合。     

铝合金MIG焊熔池图像的形态学处理方法

建立了用于铝合金脉冲MIG焊熔池图像检测的CCD视觉系统,通过窄带滤光系统和选取合适的焊接规范,获取了铝合金脉冲MIG焊熔池的清晰图像。分析了铝合金焊接熔池图像的特征。针对目前已有熔池图像处理算法的缺点,利用形态学方法去除了图像信号中的噪声、阴极雾化区等影响熔池特征提取的部分,获得了满意的熔池边缘图像,为进一步实现铝合金MIG焊接过程控制创造了条件。     

激光辅助TIG电弧焊接高强铝合金的研究

采用激光辅助TIG电弧的焊接方法对2014高强铝合金进行了焊接。通过分析焊接过程所采集的电流、电压信号和焊接接头的抗应力腐蚀试验数据,研究了低功率激光对TIG电弧功率和焊接接头性能的影响。结果表明,加入500 W激光后,EN时段电弧两极间的电压下降明显,而EP时段的电压未发生明显改变;TIG电弧的脉冲峰值功率和脉冲基值功率均有较大程度的下降。与TIG焊相比,激光辅助TIG焊的焊缝熔深变大,熔宽变小,焊缝表面更加平整,热影响区变窄,焊缝中心区晶粒有一定的细化,提高了抗应力腐蚀性能。     

工艺参数对电子浴辅助阴极电弧源法合成AIN薄膜的影响

介绍了一种应用电子浴辅助阴极电弧源法合成AIN薄膜的新方法。研究了N2流量、阴极偏压、工作气压等工艺参数对合成AIN薄膜质量的影响规律,结果表明,随N2流量的增加,AIN薄膜的质量得以提高,当N2流量达到30mL.min^-1时,可合成较纯净的AIN薄膜;阴极偏压主要影响合成薄膜的结晶状况;此外,基体材料本身及其表面状况也对合成薄膜的质量有一定影响。     

铝合金光纤激光高速压力焊接

铝合金对近红外光纤激光反射率高,激光能量利用率低,目前通常采用"万瓦级"光纤激光实现铝合金的高速激光焊接.文中采用激光压力焊接的方法,实现了铝合金"千瓦级"光纤激光的高速焊接.研究了不同工艺参数下焊缝的成形性,计算了激光能量的汇聚规律,并利用电子背散射衍射技术(EBSD)对焊缝微观结构进行表征.结果表明,激光功率为1～...     

表面封闭法对铝阴极耐腐蚀性的影响

目的提高锌电积中铝阴极表面耐腐蚀性能,从而延长其使用寿命,降低生产成本。方法对铝阴极采用不同的表面处理工艺,对耐腐蚀处理后的铝阴极进行了铜加速乙酸盐雾试验、电液腐蚀失重试验和工业扩大化试验研究,考察其耐腐蚀性能。结果在经历120 h盐雾腐蚀后,溶胶-硬脂酸封闭试样仅9.5%的表面被腐蚀,沸水封闭、铈盐封闭试样表面分别有50%与27%左右的面积遭到腐蚀破坏,出现腐蚀孔与腐蚀裂纹,而未经处理的普通铝板表面则已完全被腐蚀破坏。在电解液腐蚀失重试验中腐蚀32 min后,溶胶-硬脂酸封闭试样的单位面积失重达到0.4 mg/cm~2,沸水封闭、铈盐封闭试样的单位面积失重较为相近,均在0.9 mg/cm~2左右,普通铝板的单位面积失重高达1.3 mg/cm~2。工业扩大化试验中,溶胶-硬脂酸封闭后的铝阴极在锌电积生产40 d期间失重约为1.8%且其电流效率保持在91%左右,而普通铝阴极失重则达7.7%。使用90 d后,溶胶-硬脂酸封闭的铝阴极板还能正常使用,而普通铝阴极由于腐蚀破坏需要更换。结论采用沸水封闭、铈盐封闭和溶胶-硬脂酸封闭处理后的铝阴极板耐腐蚀性能均有相应提高,其中以溶胶-硬脂酸封闭工艺最佳。可见表面封闭法对于提高铝阴极耐蚀性延长使用寿命起到了较好作用,同时也保持了较高的电流效率。