浅析钛合金与铝合金异种金属焊接技术

当前异种金属复合构件应用越来越广泛,尤其是钛合金和铝合金的异种金属焊接技术,在很多领域都有应用。这两种金属的焊接技术也越来越受到人们的关注。但是因为钛合金和铝合金在力学和热物理性能方面具有较大的差异,在实际应用的过程中如何有效地对钛合金和铝合金这两种异种金属进行焊接成为当前相关人员关注的重点问题。本文重点对钛合金与铝合金异种金属焊接技术进行分析研究,以供参考。     

不锈钢与钛合金电子束熔覆增材焊接工艺分析

不锈钢与钛合金的双金属结构已在化工、航天、航空等领域得到了广泛的应用。基于对异种金属构件焊接技术的研究,分析了异种金属焊接在熔点、膨胀系数、热导率、比热容等方面的性能特点。基于电子束异种金属的焊接工艺及特点,进一步讨论了不锈钢-钛合金电子束熔覆增材焊接技术。采用电子束熔覆增材焊接技术对不锈钢和钛合金进行焊接时,需要考虑过渡层的设置、焊接的强度与耐腐蚀性工艺、气体环境保护等重要的环节。     

冷焊技术焊接碳钢的工艺探讨

冷焊技术也叫做低热量输入焊接技术,这是区别于热焊接技术而言。近年来,制造业和工业朝着质量更轻、强度更高、韧性更好的方向发展,冷焊接技术恰恰在工业和制造业飞速发展之时为生产力和生产力量提供了强有力的技术支撑。本文从冷汗技术的概念和与热焊接技术的不同点角度出发,以热焊接过程易于出现气孔、金属溅出以及热变形等问题为切入点,详细研究了冷焊接技术的工艺特点,对现阶段冷焊接技术所实现的应用进行了研究。对高强度碳钢超薄板、碳钢薄壁件以及带镀层的碳钢薄板等3种典型的碳钢应用场景进行了焊接特点分析,并指出了热焊接工艺存在的问题。最后从3个方面探讨了碳钢冷焊接工艺存在的问题,以期指导于生产实践。     

铜-铝异种金属搭接间隙及激光焊接参数对性能影响研究

针对铜-铝异种金属激光焊接特性,采用大功率金属激光焊接器对铜-铝异种金属搭接接头进行激光焊接实验研究,研究了不同宽度的搭接间隙对铜-铝搭接接头焊接效果以及焊接拉力强度的影响。通过调整不同的激光发射功率、焊接频率及焊接速度,研究了不同焊接参数对铜-铝板材金属搭接和焊接效果影响规律,为以后铜铝激光焊接提供实验依据。     

镁/钢异种金属搅拌摩擦焊的进展研究

镁钢异种金属的焊接研究在近些年愈发受到重视,因其可以在航空航天,航海以及汽车领域发挥出巨大作用。然而,不同焊接方式,工艺参数,焊接材料等所带来的各种问题成为阻碍技术进步的关键。尤其是金属镁与金属钢及其以各自为基底的合金具有相当大的物理和化学性质差异,两者之间难以通过现有的焊接方式实现可靠焊接。本文主要从镁钢异种金属的搅拌摩擦焊方法入手,介绍在此方法中,两者焊接所存在的具体问题,解决方式和发展前景。     

熔敷顺序和管壁厚度对异种钢管板接头焊接残余应力与变形的影响

异种钢焊接接头广泛应用于机械、化工、电力和交通等领域的装备制造中,由于异种钢接头的材料不同,焊接过程中产生的残余应力分布十分复杂,但关于异种钢焊接接头残余应力的研究还很不充分。以SYSWELD有限元软件为平台,开发用于模拟异种钢焊接接头残余应力与变形的热-弹-塑性有限元计算方法。基于此方法,以异种钢管-板焊接接头为对象,研究不同熔敷顺序和管壁厚度对接头焊接残余应力与变形的影响。在数值模拟过程中,针对不同类型的材料采用不同的本构模型来模拟材料的力学行为。采用接触式三维坐标测量仪测量焊接接头特征位置的变形量,验证有限元计算方法的有效性。研究结果表明,管板接头的残余应力分布受熔敷顺序的影响十分显著,变形分布形态也在一定程度上受到了熔敷顺序的影响。随着管壁厚度的增加,圆管径向变形量反而减小,周向残余应力的峰值有所增加,同时圆管与焊缝异材界面处的周向残余应力梯度也明显增大。开发的数值模拟方法将是预测异种钢焊接接头残余应力与变形的有力工具,模拟结果将为焊接结构的健全性评价供理论支撑。     

异种金属的焊接：第四讲 异种金属的堆焊

堆焊是焊接领域中的一个重要分支。所谓堆焊是用不同的焊接方法,在零件表面堆敷一层具有一定性能金属(此金属与母材不同)的工艺过程。这种工艺过程是实现异种金属的冶金结合,其目的是为了增加零件的耐磨、耐热及耐蚀等性能,所以堆焊亦属异种金属的焊接。     

汽车零部件制造中的焊接新技术应用

汽车是技术含量很高的产品,而焊接技术是汽车零部件制造业中很常见的一种工艺。21世纪汽车制造业将进一步推广,应用激光焊接技术,机器人焊接,搅拌摩擦点焊等先进技术和装备,以数字化、智能化、高效化、环保化、信息化的生产方式实现零部件的连接,适应汽车产品多样化、材料多元化、结构轻量化、生产高效化的要求。本文对今年来国内汽车制造业采用的先进焊接进行介绍。     

核电站接管安全端异种金属焊接接头残余应力预测的研究现状

接管安全端异种金属焊接接头是压水堆核电站中连接主设备低合金钢压力容器接管嘴与不锈钢管道的一种典型结构,易发生一次侧应力腐蚀开裂,而焊接残余拉应力是造成此种应力腐蚀开裂的主要因素之一.因此,准确评估接管安全端异种金属接头的焊接残余应力分布至关重要.通过有限元模拟研究焊接残余应力旨在保障核电设备的结构完整性.介绍了接管安全端异种金属焊接接头的结构、材料与焊接工艺特点,综述了有限元模拟方法预测异种金属焊接接头残余应力分布的数值计算工作和典型流程,以及诸多因素对有限元模拟异种金属焊接接头残余应力的影响.     

镁和钛异种金属冷金属过渡焊接接头微观组织及力学性能的分析

采用冷金属过渡焊接技术,对AZ31B镁合金、工业纯钛TA2异种金属熔钎焊焊接性进行探索研究,从焊接接头的微观组织、元素分布状况研究其连接机理。结果表明:冷金属过渡焊接技术是一种适用于镁、钛异种金属连接的有效方法。通过在过渡区和结合面形成新相可以实现镁、钛的有效连接。焊接接头的焊缝区主要由镁的固溶体?-Mg,骨架状的镁铝金属间化合物Mg17Al12,以及颗粒状分布的Mg17Al(Zn)12组成。镁钛结合面主要靠钛和铝的金属间化合物Ti3Al,以及镁铝金属间化合物Mg17Al12和Mg17Zn12连接。同时,焊接过程中Ti原子以及Al原子的扩散对其结合也有一定的影响。因此,焊接过程中必须保证足够的热输入量,以确保钛母材的熔化及钛、铝原子的扩散,从而提高其结合强度。     

坡口形式对Q345/SUS304异种钢对接接头残余应力和变形的影响

近年来,异种钢焊接接头在工业应用上越来越广泛。在焊接中、厚板的异种钢接头时,为了获得全焊透接头通常需要在工件上准备坡口。由于坡口处需要填充焊缝金属,因此不同的坡口要采用不同的热输入和焊道布置。理论上而言,不同热输入和焊道布置对焊接残余应力与变形会有影响。采用数值模拟与试验手段相结合的方法研究坡口形式对Q345与SUS304异材对接接头的残余应力与变形的影响。以有限元软件ABAQUS为平台,开发热-弹-塑性有限元数值计算方法来模拟板厚为10 mm的V形和X形坡口Q345/SUS304异种钢平板多道焊对接接头的温度场、应力场和焊接变形。采用盲孔法测量V形坡口接头表面的焊接残余应力;分别采用游标卡尺和三坐标仪测量V形和X形坡口接头的横向收缩和角变形。通过比较可知,不论是焊接残余应力还是焊接变形,计算结果与试验结果都吻合较好,验证了计算方法的有效性。研究结果表明,在Q345母材与焊缝交界处的应力分布均出现不连续的现象,而且接头中SUS304侧的高拉伸残余应力区域明显宽于Q345侧。数值结果表明,坡口形式对纵向残余应力的峰值影响较小,而对横向残余应力的峰值有一定影响。试验和数值模拟结果显示V形坡口接头的横向收缩和角变形明显大于X形坡口接头的值。     

论焊接件变形的结构和工艺分析

焊接在制造业中的应用正在迅速发展,但焊接变形的不同程度制约着焊接产品的质量.论述在焊接生产中,如何防止和减少焊接变形,并在焊缝长短、焊缝大小、焊接形式、焊接面大小、焊接方法方面加以探索.     

低应力无变形焊接技术对船舶制造的影响

目前,低应力无变形焊接技术在制造业中被广泛推广,它是一种能够降低焊接残余应力与变形的高质、高效的新型焊接技术。关于如何利用低应力无变形焊接技术控制残余应力与变形,综述近些年国内外学者的研究现状。同时,基于热弹塑性有限元理论,利用低应力无变形焊接技术对船舶制造业中使用最为普遍的钢板对接进行焊接数值模拟仿真,并展望了低应力无变形焊接技术在船舶领域的推广和应用。     

Mg/Al异种金属焊接研究现状及发展方向

镁合金和铝合金性能优异,应用前景广阔,焊接技术约束其进一步发展应用。分析了镁、铝合金的焊接特点,综述了近年来镁/铝异种金属焊接方法,包括扩散焊、钎焊、搅拌摩擦焊、电子束焊、TIG焊、激光焊等,展望了镁/铝异种金属的焊接研究方向。     

铝钛金属板电磁脉冲焊接试验研究

对电磁脉冲焊接射流形成的条件和异种金属的焊接机理进行了研究,应用Maxwell软件对放电波形及电磁力进行仿真,采用该方法对TC4钛合金和3A21铝合金板材进行搭接焊试验,并对焊接截面进行金相组织检测及显微硬度分析。结果表明:电磁脉冲焊接方法可以实现异种金属板材的搭接焊,射流的形成是实现搭接焊的必要条件;TC4屈服强度影响接合面波浪形态的波幅,TC4表面粗糙度影响波浪形态的波长;焊接区存在晶粒细化、滑移错动,使焊接区硬度高于基材硬度。     

异种钢焊缝缺陷的锻焊试验研究

异种钢材焊接后,由于焊缝中气孔、夹渣等缺陷的存在,使其组织复杂化,大大降低了该类焊接件的承载能力.本文以异种钢材Q235-0Cr17Ni9板状焊接结构件为例,对试件采取了不同种类及不同程度的锻造变形,从宏观、微观角度观察了热塑性变形对焊缝组织的影响,分析结果表明不同的锻造方法均能在不破坏焊缝金属一母相原有结合状态的基础上,焊合焊缝组织中的气孔类等缺陷,使焊缝金属变为更理想的层状组织,从而大大提高了其服役周期,对此类工件的生产制造具有一定的指导意义.     

轨道交通与汽车专题

正在轨道交通与汽车装备制造领域,铝合金依靠其优质的综合性能,使其在轨道交通领域得到广泛的应用,并且也将不断地在汽车制造中得到应用。但由于铝合金具有其独特的特性,致使其焊接特性与钢材有较大的区别,因此,要实现铝合金的高效焊接,需要从多方面入手,整体考虑,才能提升焊接生产的效率和质量。汽车零部件制造业随着汽车行业的发展展现出较快的发展趋势,为了解汽车零部件制造业的发展,本期特     

自动焊接技术在机械加工中的应用分析

现代机械制造业明确要求行业内部生产工作应该不断朝向机械化、自动化方向发展,并通过积极主动地结合先进生产技术,以改善传统生产作业方式存在的弊端问题。其中,自动焊接技术作为先进生产技术的代表形式,不仅克服了传统手工焊方式存在的焊接效率不高、焊接质量不佳的问题,同时还深化了机械制造业发展效果,具有重要的应用意义。针对于此,本文主要以自动焊接技术为研究对象,重点针对自动焊接技术在机械加工中的应用进行研究与分析,以供参考。     

基于激光——MIG复合热源的5A02铝合金/镀锌钢熔——钎焊

基于激光--MIG复合热源焊接技术实现了5A02铝合金/镀锌钢异种金属板材的优质、高效熔-钎焊接,并对焊缝的成形、接头性能及微观结构作了分析.分析结果表明,该焊接技术可以实现5A02铝合金/镀锌钢的高速熔-钎焊接,最高焊接速度可达5 m/min,焊接接头中镀锌钢母材未发生熔化,铝焊缝与镀锌钢母材为钎焊连接;焊接接头的抗拉强度可达153.1 Mpa,约为5A02铝合金母材抗拉强度的75.7%,接近于该铝合金熔化焊接头的强度;拉伸试验中试样断裂在焊缝铝合金母材热影响区,接头的断裂主要是塑性断裂,但有脆性断裂的痕迹.对接头的组织和结构进行分析表明:焊缝钎接界面处生成了一薄层Al-Fe金属间化合物,化合物层的平均厚度约为1.51μm,生成的金属间化合物主要为Fe3Al、FeAl2、Fe2A15、FeAl3,并且在这些化合物的周围会产生Si元素的富集.     

焊缝金属的屈服强度和材料的加工硬化对Q345钢焊接残余应力与变形计算精度的影响

建立合适的材料模型是有限元法准确预测焊接残余应力与变形的关键.基于有限元软件ABAQUS,采用热-弹-塑性有限元方法模拟Q345低合金高强钢平板对接接头的焊接残余应力与变形,探讨焊缝金属的屈服强度和材料的加工硬化对焊接残余应力和变形的影响.数值模拟结果表明,与理想弹塑性模型预测的结果相比,材料模型区分考虑母材和焊缝金属的屈服强度会明显增加焊缝及其附近区域的纵向残余应力,材料模型考虑材料的加工硬化及退火软化效应会显著增加焊接接头下表面的纵向和横向残余应力,材料模型考虑焊缝金属的屈服强度和材料的加工硬化及退火软化效应对平板对接接头角变形的影响较小.比较计算结果与试验结果可知,为准确地预测Q345钢接头焊接残余应力与变形,材料模型要区分考虑母材与焊缝金属的屈服强度、材料的加工硬化及退火软化效应.提出的材料模型为采用数值模拟方法高精度地获得Q345低合金高强钢接头或结构的残余应力与变形奠定了理论基础.