分体等离子弧喷焊接头形貌及力学性能分析

为扩大等离子弧喷焊技术应用领域,提出分体等离子弧喷焊技术,对工件热量来源进行分析,在Q235钢表面依次制备WF372高铬铁基合金涂层,采用激光共聚焦显微镜、显微维氏硬度计分别对接头宏观形貌和典型接头硬度进行分析。结果表明,传统等离子弧喷焊接头的热影响区随着电流、送粉量的增加和预热温度的提升而扩大,而分体等离子弧喷焊接头的热影响区随着分离电子流的增加而缩小。分离电子流40 A时喷焊层的平均显微硬度为HV 711,而130 A电流全部流经母材时喷焊层的平均硬度为HV 548,热影响区的硬度高于母材硬度。     

吸附塔支撑圈结构焊接残余应力有限元分析

采用有限元分析软件Abaqus对吸附塔支撑圈结构焊接残余应力进行有限元分析,讨论了不同焊接热输入、焊后热处理温度、预热温度对焊接残余应力的影响规律。结果表明:在焊接接头角焊缝处产生了较大的纵向残余应力,这是引起疲劳失效的主要原因。焊接热输入越大,筒体外壁热影响区残余应力越大。焊后热处理能够有效降低残余应力。较高的预热温度有利于降低焊接残余应力,但预热温度也不能太高,应控制在150~200℃。为保证吸附塔支撑圈结构完整性,应综合考虑预热、焊接工艺及焊后热处理等因素,以充分降低焊接结构的残余应力。     

X80管线钢平板多层对接焊数值模拟

管线钢在实际焊接过程中多采用多层焊,其焊接过程较单层焊更为复杂。利用SYSWELD专业焊接模拟软件,对X80管线钢中厚板平板多层焊焊接温度场及应力场进行数值模拟,研究焊接速度、预热温度及层间温度对焊接温度场和熔深的影响。结果表明,随着焊接速度的增加,焊接温度场的最高温度下降,熔深减小。提高预热及层间温度对温度场无显著影响。残余应力集中在焊缝及近缝的热影响区。最大纵向残余应力出现在打底层的焊缝根部,其峰值大于横向残余应力峰值。     

FV520B钢等离子喷焊组织性能及残余应力分析

针对残余应力及组织性能对再制造修复叶轮的影响,运用等离子喷焊技术,在叶轮材料FV520B基体上进行喷焊试验,通过金相显微镜观测其组织形貌,采用X射线应力分析仪测试喷焊层表面的残余应力和厚度方向的应力梯度。结果表明:喷焊层界面组织成分分布均匀,没有明显缺陷;拉应力出现在工件热影响区边界、结合层及工件背面,最大拉应力分布在热影响区边界处。以工件表面热影响区边界处残余应力为指标,采用正交试验法对等离子喷焊工艺参数进行优化,最终减小了喷焊后的表面残余拉应力。     

预热温度对5CrNiMo钢表面堆焊Stellite6涂层组织和性能的影响

通过在5CrNiMo模具基材上用等离子弧堆焊Stellite6涂层,研究了预热温度对Stellite6涂层组织和硬度的影响。结果表明,堆焊层组织主要由树枝状晶体的Co固溶体和枝晶间的Co-Cr与碳化物形成的共晶组织组成,预热温度的提高延缓了堆焊层冷却过程,导致堆焊层中部的晶粒大小随预热温度的升高而增大。预热温度的提高改变了碳化物的形貌,预热温度为300℃时,碳化物分布最为均匀,柱状晶晶粒最小,是较为理想的组织。随预热温度的升高,热影响区针状马氏体减少且变细。热影响区马氏体的形成是其硬度偏高的原因,当预热温度为300℃时,热影响区的硬度最为均匀。     

预热对X65钢管内表面等离子弧喷焊层组织与性能的影响

分析了预热工艺对X65钢管内表面等离子弧喷焊层组织和性能的影响。随着预热温度的提高，喷焊层显微组织中一次碳化物、硼化物略有长大，从母材向喷焊层内生长的γ枝品由发达直至消失，喷焊层中心的显微硬度也明显提高。     

激光重熔低温相变合金喷焊层的组织与性能

采用等离子喷焊法,在Q235上熔敷自制的低温相变合金粉末,并进行激光重熔处理,研究了激光重熔处理对等离子喷焊层组织和性能的影响。结果表明:等离子喷焊层的组织均为马氏体和少量残余奥氏体,相变温度在200℃～室温,相变获得了约0.5%的膨胀应变,产生残余压缩应力,最大为-189 MPa;激光重熔处理可有效修复等离子喷焊层表面未熔颗粒、孔洞等缺陷,细化组织,促进马氏体相变,增大残余压缩应力,最大可达到-383.3 MPa。和基体材料相比较,等离子喷焊层的硬度增加约2.6倍,耐磨性能提高49.92倍;激光重熔后的硬度增加约3倍,耐磨性能提高约63.19倍。降低马氏体相变温度,可使熔敷金属获得残余压缩应力,提高了熔敷金属的硬度和耐磨性。     

预热温度对12Cr10Co3W2Mo耐热钢焊接冷裂纹敏感性的影响

采用插销试验进行了12Cr10Co3W2Mo耐热钢在室温以及预热100,200和300℃条件下焊接接头粗晶区临界断裂应力试验研究,测试了热影响区最高硬度,观察了粗晶区微观组织,并对插销试样断口进行了扫描电镜观察.结果表明,随着预热温度升高,临界断裂应力呈线性增加趋势;热影响区最高硬度出现在粗晶区,该区域组织为板条马氏体,随着预热温度升高,粗晶区硬度呈小幅下降趋势;在各预热温度下,插销试样起裂区断口均呈解理+准解理氢致开裂特征,随着预热温度提高,氢致开裂的断口特征逐步消失.     

中碳钢的焊接工艺要点

（1）预热。预热有利于减低中碳钢热影响区的最高硬度,防止产生冷裂纹,这是焊接中碳钢的主要工艺措施,预热还能改善接头属性,减小焊后残余应力。通常,35和45钢的预热温度为150℃～250℃。含碳量再高或者因厚度和刚度很大,裂纹倾向大时,可将预热温度提高至250℃-400℃。     

中碳钢的焊接工艺要点

（1）预热。预热有利于减低中碳钢热影响区的最高硬度,防止产生冷裂纹,这是焊接中碳钢的主要工艺措施,预热还能改善接头塑性,减小焊后残余应力。     

中碳钢的焊接工艺要点

(1)预热.预热有利于减低中碳钢热影响区的最高硬度,防止产生冷裂纹,这是焊接中碳钢的主要工艺措施,预热还能改善接头属性,减小焊后残余应力.     

焊前预热对康复器械用铝合金焊接残余应力的影响

运用Abaqus有限元软件对康复器械用6061-T6薄板的MIG对接焊进行模拟,通过盲孔法测量实际焊接试样残余应力。研究了不同预热焊接工艺对铝合金焊接残余应力的影响。室温下的实验结果与模拟结果吻合良好,验证了计算模型的正确性。模拟结果表明,焊前预热能够明显减小焊缝附近的纵向残余应力,对横向残余应力影响较小;预热温度越高,残余应力消除效果越好;预热后采用降低热输入的焊接工艺的消除残余应力效果要好于预热后增加焊接速度的焊接工艺。     

焊后热处理对TA2钛板氩弧焊接头显微组织和性能的影响

采用氩弧焊焊接TA2钛板，然后对焊态和焊后热处理后的组织与力学性能进行对比分析。结果表明，TA2钛板氩弧焊接头的焊缝宽度约为6 mm,热影响区宽度约为4 mm;焊缝组织主要由β等轴晶+内部针状α马氏体+少量α′马氏体构成，热影响区组织主要由α板条晶粒构成；焊缝硬度最高为195 HV0.5左右，电阻率比母材高且残余应力最大，横向和纵向残余应力分别达到500 MPa和225 MPa;经550℃焊后热处理后，焊缝晶粒尺寸与焊态基本一致，热影响区晶粒显著变小，焊接接头硬度显著增加，电阻率和残余应力都有所降低；经600℃焊后热处理后，焊接接头晶粒尺寸、显微硬度、电阻率与焊态基本一致，残余应力显著减小；经650℃焊后热处理后，焊接接头晶粒尺寸显著长大，显微硬度和电阻率降低，残余应力显著减小。     

Ti-6Al-4V基体上等离子喷涂羟基磷灰石涂层的热-力耦合和残余应力

基于热弹塑性理论建立了等离子喷涂羟基磷灰石涂层的热-力耦合模型。一方面,通过引入变形对温度的影响项对经典的Fourier瞬态热传导方程进行了修正,另一方面,在考虑了温度软化效应、应变硬化效应、和应变率强化效应后,采用适用于高温、高应变率条件下的Johnson-Cook模型作为本构方程。基于上述耦合模型,采用有限元方法对涂层内的残余应力场进行了模拟,同时还模拟了基体预热温度以及涂层厚度对残余应力的影响。为了验证数值模拟的可靠性,还采用“材料去除”的实验技术测试了涂层在界面处的残余应力。结果表明：在界面边缘有明显的应力集中;适当提高基体的预热温度有利于减小残余应力;涂层的残余应力随厚度的增加而增大。     

基于同步辐射衍射技术的5A06铝合金焊接残余应力的测量研究

利用同步辐射X射线衍射技术测量了变极性等离子弧(VPPA)焊接5A06铝合金试样表面的残余应力,获得了该试样表面残余应力的分布规律,结合金相组织观察、EBSD、显微硬度测试等方法,分析了焊缝区、热影响区、母材区残余应力的产生及演化机制。结果表明:VPPA焊接5A06板材焊缝区晶粒粗大,热影响区晶粒细小,残余应力呈现出焊缝区域为压应力,热影响区为拉应力的"M"形状;在垂直于焊缝(TD)方向上存在75.79MPa的最大拉应力和159.34 MPa的最大压应力;在平行于焊缝(LD)方向上存在132.33 MPa的最大拉应力和89.38 MPa的最大压应力。相比于传统X射线仪器测量获得的残余应力变化趋势,同步辐射衍射测量的残余应力分布趋势与试样不同焊接区域显微硬度的变化趋势更加吻合。实验结果表明,相比于传统的X射线仪器测量残余应力,同步辐射X射线衍射测量的残余应力数据一致性更好。     

预热温度对机匣等离子喷涂铝硅可磨耗封严涂层应力场影响的数值模拟

目的 为确定机匣等离子喷涂铝硅涂层最佳预热温度,揭示不同预热温度对涂层残余应力的影响,优化基体预热温度,降低由于过大的残余应力导致涂层剥落和失效的可能性,为实际生产提供指导。方法 基于热弹塑性有限元理论,使用ANSYSWORKBENCH中稳态热和结构应力模块,建立双层等离子喷涂有限元模型。采用间接热力耦合方法对不同预热温度下的机匣等离子喷涂温度场和应力场进行模拟,分析不同预热温度对面层/黏结层/基体系统温度和应力分布的影响,重点研究了预热温度为30、50、80、120、150、180、200 ℃时涂层的温度场和应力场分布。结果 随着基体预热温度的升高,基体和涂层的温度梯度逐渐减小,面层等效应力逐渐减小,最大等效应力先减小后增大;y轴环向应力和z轴轴向应力分布及变化趋势基本相同;与y轴环向应力和z轴轴向应力相比,基体预热温度的变化对x轴径向拉应力、径向压应力的影响更大。结论 根据涂层的残余应力的分布和变化规律,等离子喷涂铝硅可磨耗封严涂层时,基体预热温度应控制在150 ℃。     

两种焊后处理工艺对铝合金焊接头力学性能的影响

研究激光冲击处理(LSP)和固溶-时效两种焊后处理工艺对7075铝合金等离子弧焊接头微观组织和力学性能的影响规律。通过固溶-时效处理工艺优化设计,确定焊接头的最佳热处理工艺为固溶(575℃,2 h)、时效(140℃,2 h),并与激光冲击处理工艺进行了对比。结果表明:焊接头经2次激光冲击后,表层焊缝区的显微硬度提高23.3%,残余应力由拉应力9 MPa变为压应力23 MPa;在热影响区,显微硬度提高44.4%,残余应力提高42.8%,抗拉强度达到607.89 MPa,与未处理样品相比提高61.96%;固溶-时效在硬度的影响层深度、断面收缩率方面优于激光冲击,而激光冲击导致裂纹源萌生于次表层,提高了焊接头的抗拉性能。     

基体预热温度对热障涂层热残余应力影响的研究

研究了用等离子喷涂工艺制备ZrO2-NiCrAl-LD-8基体的热障涂层过程中,基体预热温度对热障涂层热残余应力的影响.通过有限元计算分析,表明选择合适的基体温度,能大大降低热障涂层的热残余应力,为喷涂制备过程中基体预热温度的选择提供了参考.     

主弧电流对球墨铸铁等离子束熔凝硬化组织和性能的影响

采用不同主弧电流对QT450试样表面进行等离子改性处理,获得了球墨铸铁表面熔凝组织.采用OM,SEM,XRD和显微硬度计及X射线残余应力测定仪对等离子改性后的球铁组织形貌、显微硬度和表面残余应力进行了分析.研究结果表明:球铁经不同电流等离子表面熔凝后均可获得白口铸铁层,且组织细小.位错堆积强化在表层形成压应力,硬化层硬度较基体提高了3.5～4倍,同时在热影响区出现包围石墨球的马氏体壳组织,显著提高了基体的硬度.     

焊接工艺对30mm厚Q690钢板焊接残余应力的影响

为了得到焊接工艺对30 mm厚Q690钢板焊后残余应力分布及大小的影响,实施了不同工艺条件下的焊接试验,并通过盲孔法对试板焊后应力进行测定,得到了不同工艺条件下的焊接残余应力。结果表明,在焊缝区,横向应力为压应力,最大为569 MPa,纵向应力为拉应力,最大为57 MPa;在热影响区,横向应力为拉应力,最大为143 MPa,纵向应力由压应力逐步变为拉应力,最大拉应力为75 MPa。焊材和焊接热输入对接头残余应力有一定影响,其中,焊接热输入增加,残余应力也逐步变大。采用"X"形坡口可以改善焊接接头残余应力分布,残余应力多为压应力,但残余压应力的存在会降低接头的局部稳定性,需进行焊后热处理,以减小其不利影响。在实际生产中优选药芯焊材和热输入为20.8 k J/cm的焊接工艺。