船用钛合金高效焊接工艺研究

本试验以板厚为4mm的Ti70和16 mm的TA5两种钛合金为焊接对象,对等离子弧焊(PAW)、激光焊(LW)及激光-MIG复合焊3种高能量密度高效率的钛合金焊接方法进行了初步的工艺探索,得到了性能优良的焊接接头,研究成果丰富了实船建造的钛合金焊接工艺。     

TC4合金等离子–MIG复合焊过程温度场的数值模拟

目的 研究TC4合金在等离子-MIG复合焊(Plasma–MIG Hybrid Welding)过程中的温度场特性,探究不同电弧功率对熔池形貌的影响。方法 进行了2组4 mm TC4合金板堆焊试验,根据实验结果提出了一种改进的复合热源模型并进行了相应的仿真分析。结果 仿真与实验获得的焊缝截面相吻合;等离子电流的增大使熔池尺寸增大且余高减小,等离子电弧功率的变化对熔池宽度的影响相对较小。结论 等离子–MIG复合电弧对工件的热作用非常集中,更易实现深熔焊、焊接效率更高;所提出的热源模型适用于TC4合金等离子–MIG复合焊温度场模拟。     

钛合金激光焊研究现状与展望

钛合金具有比强度高、高温下耐腐蚀性能优异、电化学相容性优良等优点,在航空航天、石油化工、生物医药等领域获得大量应用。对于钛合金的焊接以电子束焊、等离子弧焊、钨极氩弧焊、激光焊等焊接方法为主。激光焊具有能量密度大、焊接变形小、焊接热影响区小、单道焊接熔深大、不需要真空条件等优点,在钛合金焊接领域具有广阔的发展前景。国内外相关学者针对钛合金激光焊接技术开展了大量研究,也取得了大量研究成果。通过对这些研究成果和研究进展进行总结,可以进一步促进对钛合金激光焊的研究。本文从钛合金薄板激光焊、钛合金厚板激光焊、钛合金激光复合焊、钛合金活性激光焊、钛合金异种材料激光焊五个方面总结了钛合金激光焊最新的研究进展和取得的成果,指出当前研究存在的问题,并对未来的研发方向进行了展望。     

焊接方法对铝合金焊接接头微弧氧化色差的影响

目的 分析铝合金焊接接头微弧氧化过程中色差产生的原因。方法 采用单激光和激光-MIG复合焊2种焊接方法焊接2A12铝合金,利用RGB值定性描述不同焊接试样的色差差异大小,采用金相、SEM和微区XRD观察2A12铝合金单激光和激光-MIG复合焊接头微弧氧化前后的组织、微观形貌和表面物相组成。结果 经微弧氧化处理后,2A12铝合单激光焊焊件的焊缝和母材之间无明显色差,2A12铝合金激光-MIG复合焊焊件的焊缝和母材之间存在明显色差,结合金相组织、表面和截面的SEM形貌以及表面EDS和XRD测试分析结果可知,成分和表面熔融物颗粒的大小不同是铝合金焊接接头微弧氧化色差形成的主要原因,焊接接头的组织对铝合金焊接接头微弧氧化色差的产生没有影响。结论 单激光焊接接头微弧氧化后的氧化色差较激光-MIG复合焊接头的小;铝合金(2A12)焊接接头产生氧化色差主要是因为焊接接头的成分和表面熔融物颗粒大小不同,而组织对色差无影响。     

压力容器焊接技术研究

针对压力容器焊接的特点及存在的问题,介绍了手工电弧焊、埋弧焊、钨极气体保护焊、熔化极气体保护焊、等离子弧焊、电渣焊、激光焊、激光-电弧复合焊等焊接方法,并对压力容器焊接技术的发展进行了展望。     

不锈钢/铝合金异种金属激光-MIG熔钎焊工艺研究

分别采用激光-MIG复合焊和单MIG焊,实现了2mm厚的304不锈钢和6061铝合金对接接头的熔钎焊,对比了不同焊接热源对接头显微组织、界面层化合物及力学性能的影响。结果表明,采用激光-MIG复合焊可以获得性能良好的不锈钢-铝对接接头。激光-MIG复合焊接头的界面层化合物为FeAl_2和Fe_4Al_(13),厚度约为5μm;而单MIG焊接头的界面层化合物厚度约为3μm,主要为Fe_4Al_(13)。激光-MIG复合焊接头的抗拉强度为105MPa,比单MIG焊接头提高了10.8MPa,达到铝合金母材的33.9%。接头试样拉伸断裂均起裂于钎焊界面处,并向余高处扩展,且由脆性断裂转变为韧性断裂。     

超级双相不锈钢2507焊接工艺研究现状

主要梳理和综述了超级双相不锈钢2507焊接方面的研究工作,从而对超级双相不锈钢2507焊接工艺进行指导。从超级双相不锈钢2507焊接工艺、焊接接头两相比例调节两个维度进行综述,其中,超级双相不锈钢2507焊接工艺部分从钨极氩弧焊、埋弧焊、等离子弧焊、激光焊、电子束焊、激光-电弧复合焊这6种焊接工艺开展评述,焊接接头两相比例调节部分从调整焊接热输入、焊后热处理、添加合金元素镍或氮3个方面进行评述。结合国内外研究现状,探讨了超级双相不锈钢焊接如何控制接头两相比例这一关键问题。研究现状表明:钨极氩弧焊、等离子弧焊和激光焊可以较好地实现超级双相不锈钢优质焊接;添加合金元素镍或氮是调控焊接接头两相比例的重要手段。开展超级双相不锈钢2507焊接工艺研究现状的综述具有重要意义,向熔池过渡合金元素的高能量密度焊接工艺可能是超级双相不锈钢焊接的优选技术。     

6009铝合金光纤激光-MIG电弧复合焊和光纤激光焊工艺对比研究

采用光纤激光-MIG 复合焊和光纤激光焊分别对6009铝合金进行焊接,研究两种焊接方式下焊接接头的成型性、显微组织、拉伸性能、显微硬度、断口形貌的不同。研究表明：激光电弧复合焊的焊接速度是激光焊接的3倍;相比于激光焊,激光电弧复合焊焊缝中心显微组织更加细小;接头的抗拉强度达到母材的63%以上,而激光焊接的抗拉强度仅仅只有母材的38%;显微硬度试验表明：复合焊存在软化区,而激光焊接几乎没有软化区;断口分析表明：复合焊和激光焊的拉伸断口都是典型的韧窝状态,但是复合焊接的韧窝更加均匀。     

铝合金焊接研究现状及发展趋势

现代有色金属焊接工艺的进步,将有利于我国工业的进步。本文从铝合金的分类及其焊接性出发,介绍了钨极氩弧焊、搅拌摩擦焊、熔化极惰性气体保护焊、激光焊、激光-电弧复合焊在铝合金焊接中的研究现状,并对铝合金焊接未来的发展方向进行了展望。     

铝合金焊接研究现状

现代有色金属焊接工艺的进步,将有利于我国工业的进步。本文从铝合金的分类及其焊接性出发,介绍了钨极氩弧焊、搅拌摩擦焊、熔化极惰性气体保护焊、激光焊、激光-电弧复合焊在铝合金焊接中的研究现状,并对铝合金焊接未来的发展方向进行了展望。     

有色金属固态回收技术的研究进展

有色金属固态回收避免了重熔,且回收率高、成本低及回收件力学性能优良,具有人的应用前景.介绍了有色金属固态回收技术的原理、特点,重点结合铝合金、镁合金的固态回收研究现状,详细介绍了常规挤压、轧制、循环塑性加工等固态回收技术的研究进展.最后对有色金属固态回收技术的研究和发展提出了一些建议.     

钛-铝异种材料的点焊技术研究新进展

钛合金和铝合金的应用在航空航天及汽车制造领域都在逐步增加,而Ti/Al异种金属复合结构中搭接连接无疑是不可避免的连接形式,因此对于钛/铝异种金属点焊技术的研究是非常必要的。由于Ti/Al两种材料的物理和化学性质存在巨大差异,导致两者的焊接尤为困难,目前能实现钛铝异种材料的高质量焊接的方法研究较少。先从钛和铝材料的本身特性入手,阐述目前3种常用的点焊技术:电阻点焊、搅拌摩擦点焊和超声波点焊的研究现状。主要涉及点焊接头成形、焊接参数、接头的组织特征以及力学性能,探究了各个方法的优缺点,并指出Ti/Al异种金属焊接质量的关键主要在于对金属间化合物的有效控制。为Ti/Al异种结构的连接提供合适的设计思路,并为新的连接方法提供借鉴思路。     

Study of Microstructure and Properties of Non-Electric Welded Joints

Non-electric welding, which combines the advantages of traditional welding and Self-propagating Hightemperature Synthesis (SHS), is a newly developed technology because of its simple process and no energy supplement during welding. In this paper, two pieces of 45 steel sheets were welded by Non-electric welding, and the properties of joints were studied. The microstructure and mechanical properties were investigated by SEM, EDAX, hardness tester and tensile tester.The interfaces of the joints and matrix show excellent metallurgical bonding, and the elements of joints have diffused into substrate. Welded joints have high mechanical properties. The bonding strength can reach 348 MPa, and the impact toughness is 44 J/cm2. Non-electric welding technology also can weld non-ferrous, and this technology especially suited to be used at the emergent maintenance of field.     

Residual Stress Distributions in Glass/Metal‐Joints produced by Ultrasonic Torsion Welding

The development and industrial application of efficient methods to join glass with metals which combine the individual advantages of both material groups are a great technological challenge. One research field of the Institute of Materials Science and Engineering is the production of glass/metal joints by means of ultrasound. Industrial applications are for example the sealing of glass vessels, fixtures in the vacuum technique or lens mounts. For this reason an industrial ultrasonic torsion welding system normally used for metal weldings was modified to be suitable for the demands of high sensitive glass/metal‐joints. With the developed welding system helium‐tight joints of glass and metals can be realized. In comparison to the conventional welding techniques [1] for glass like diffusion welding or adhesive bonding, ultrasonic torsion welding is characterized by very short welding times (< 1s) as well as low welding temperatures (< 450°C). Further advantages of this joining technique are the high automation potential and the environmental compatibility. Furthermore this technique can be applied under normal or specific atmospherical conditions. In spite of the low joining temperatures thermal residual stresses occur during the cooling of the joints due to the different coefficients of thermal expansion of the used materials [2]. In the present paper the measurement and calculation of the temperature distribution and the development of thermal residual stresses are described.     

超声在电弧焊接中的应用

超声场作为一种高效清洁的物理场在电弧焊接中具有越来越多的应用。在电弧焊接过程中,引入超声,可以有效改善电弧形态、熔滴过渡以及焊缝组织,最终提高焊接接头力学性能。超声在电弧焊接过程中的应用特点主要与超声施加方法有关,不同的超声施加方法具有不同的特点,根据不同的超声施加方法可将超声电弧复合焊接分为不同类型。主要综述了电弧超声技术、超声与电弧同轴复合、超声作用于焊丝以及超声工具头作用于固体母材或者焊缝表面4种技术的各自特点及研究进展,着重分析了不同技术的设备特点及其对组织与力学性能的影响。最后对该方向的研究进展进行了总结,并对其发展前景和主要发展方向进行了展望。     

陶瓷与金属冶金连接技术研究进展

陶瓷材料具有高强度、高硬度、耐腐蚀等一系列优异特点,将其与传统金属材料进行高性能冶金连接,可以实现优势互补,并充分发挥陶瓷的优异性能,在现代工程领域具有广泛的应用需求。从化学键型和物理性质两方面对陶瓷与金属的冶金连接特性进行了分析,阐述了陶瓷与金属冶金连接的主要难点,综述了陶瓷与金属的常用冶金连接方法,主要包括钎焊、扩散焊、自蔓延高温合成焊接和熔化焊等,重点介绍了其原理、特点和研究进展。在此基础上对未来陶瓷与金属冶金连接的发展方向作出了展望。     

Revisiting Arc,Metal Flow Behavior in Flux Activated Tungsten Inert Gas Welding

Tungsten inert gas (TIG) welding is commonly used for quality joining of ferrous and non-ferrous materials. But lower depth of penetration is one major shortcoming of TIG and more numbers of passes are required for thick plate joining. Use of activated flux layer on workpiece remarkably enhances penetration. In the present work, arc and metal flow behavior are studied to revisit and validate the presence and role of governing forces responsible for higher penetration in flux activated TIG (ATIG) welding. Arc behavior, material flow patterns are studied during conventional and activated TIG welding for AISI 304 stainless steel using four different activated fluxes by carrying out welding (when arc is moving) as well as keeping the arc halted (stationary arc) for all cases. Results clearly demonstrate the presence of electromagnetic Lorentz force and surface tension induced reverse Marangoni flow (strongly centripetal). These forces also push the metal flow downward near the center region of the molten pool and in many occasions penetration reaches beyond plate thickness in ATIG welding.     

清洁高效的提取冶金--矿浆电解

环境污染和能源短缺是重有色金属冶炼的两大障碍。在对重有色金属湿法冶金存在主要问题进行分析的基础上研究成功的矿浆电解新技术,是一种清洁、高效的提取冶金。它具有流程短、能耗低、金属分离好和环境污染少等特点。矿浆电解的显著特点是充分利用了电积过程的阳极反应来浸出矿石,工艺能耗大大降低;在电解槽中硫化物转化为元素硫,而不产生硫酸,有利于环境保护。文章描述了国内外矿浆电解技术的发展过程及我国建立的世界上第一个矿浆电解工业生产厂的概况,指出我国在该领域处于世界领先地位和矿浆电解技术具有很好的前景。     

铂电阻传感器引线与不等直径异质多股导线连接新技术及焊接装置

目的开发一种能实现多股导线与微细丝稳定、可靠连接的新方法及相关装置。方法选用直径为0.2mm、材料为镍丝的铂电阻引线与直径约0.5 mm、材料为铜丝的多股导线进行实验,分别用常规电阻钎焊方法和本研究提出的精密电阻钎焊方法进行焊接。开展焊接工艺实验,研究工艺参数对焊接成形的影响,并获得优化工艺参数;用精密拉伸实验机对采用不同方法和不同工艺参数获得的焊接接头进行拉剪力测试,研究焊接方法和工艺条件对接头拉剪力的影响规律,对不同条件下获得的焊接接头的微观组织结构进行分析,研究其与工艺的相关性。结果采用常规焊接方法得到的焊接接头,平均抗拉力为21 N,强度系数为84%,但缺陷过多,成形差。采用精密电阻钎焊方法得到的焊接接头,平均抗拉力为23 N,强度系数为92%,表面成形及性能均达到要求。结论提出的精密电阻钎焊方法,操作简单,焊接质量稳定,焊接效率高,实现了铂电阻引线和多股导线的良好连接。