变极性等离子弧穿孔熔池受力及焊缝成形稳定性

通过YB005-01型压力变送器测定相同参数条件下正极性等离子电弧力大于反极性等离子电弧力,并建立了铝合金VPPA焊接穿孔熔池受力模型,分析了在不对称正、反极性等离子电弧力的作用下,穿孔溶池稳定性及其焊缝成形机理.同时进一步分析铝合金VPPA力学特性,掌握了焊接电流和离子气流量等重要焊接参数对其影响.经穿孔焊工艺实验,...     

坡口形状对CLAM钢焊缝抗辐照损伤性能的影响

为探究坡口形状对中国低活化马氏体(CLAM)钢焊缝辐照损伤性能及辐照硬化性能的影响,采用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、透射电子显微镜(TEM)、掠入射X射线衍射(GIXRD)和纳米压痕技术等方法,研究了在室温下经能量为70 keV、剂量为1×10¹⁷ions/cm²的He⁺辐照后,V型、U型和双U型坡口CLAM钢焊缝的辐照损伤情况及力学性能。结果表明,离子辐照后,不同坡口形状焊缝金属中均产生了氦泡、析出物等缺陷,力学性能呈现出不同程度的降低。与V型和U型坡口焊缝相比,双U型坡口焊缝辐照后焊缝内部缺陷分布更均匀、尺寸更小。这是由于在三类焊缝中,双U型坡口焊缝热输入更小,焊缝晶粒组织相对较小,晶界密度更高。更高密度的晶界阻碍了缺陷间的相互聚集,减小了缺陷的尺寸。辐照后双U型坡口焊缝表面粗糙度最低,氦泡、析出物尺寸最小,衍射峰偏移量、宽化率最低,表面硬度最低,抗辐照硬化性能最好。这表明通过控制焊接坡口的形状,细化焊缝晶粒组织,可显著提升焊缝抗辐照损伤性能及抗辐照硬化性能。     

电弧超声激励频率对MGH956合金TIG焊接头的影响

为减少MGH956合金熔焊焊缝内的气孔量,利用高频调制TIG电弧激发超声电弧作用于MGH956合金的焊接,通过对比不同激励频率对焊缝气孔及性能的影响,分析了电弧超声激励频率对焊缝气孔及性能的作用机制及影响规律.运用理论计算的方法对焊缝中气孔的运动进行数学分析,理论计算结果与试验结果相一致.控制激励电流在15 A的条件下,激励频率为30 kHz时,焊缝的气孔量最少,且焊接接头强度达到最高,为521 MPa,达到母材的72%.实现了焊接接头断裂方式由脆性断裂转化为韧-脆混合断裂方式.     

交流电弧超声对SiC_p/6061Al焊接接头的作用机理研究

为了改善SiCp/6061Al的焊接性能,在其焊接过程中引入了电弧超声技术.应用自主研制的交流电弧超声等离子焊接设备,以自制的Al-15Ti-3Si药芯焊丝为填充材料,在不同频率的电弧超声作用下对SiCp/6061Al进行了等离子弧原位焊接,研究了电弧超声对焊接接头的作用机理.实验结果表明：电弧超声可使新生Al3Ti相...     

超声激励电压对等离子喷涂ZrO2热障涂层结合强度的影响

在等离子喷涂过程中实时导入超声激励,进行ZrO2热障涂层制备.喷涂过程中保证超声激励频率不变,改变超声激励电压,并与不加超声进行对比,研究了其对涂层结合强度的影响.结果表明,施加适当的超声激励电压对涂层结合强度的提高和稳定可起到促进的作用.     

锁相环跟踪超声振动系统谐振频率的改进

锁相式频率跟踪超声发生器的频率跟踪范围较小且易出现死锁现象,通常要人为重新启动,系统才能恢复跟踪状态,在应用时会带来麻烦。根据超声振动系统的等效电路研究其阻抗特性,并通过实验绘制换能器特性曲线,分析应用CD4046跟踪串联谐振频率容易造成死锁的具体原因,提出带解锁的频率跟踪系统的方案。实验结果表明此方案有较大的跟踪调节范围与较强的适应负载变化的能力,对超声发生器的具体应用有一定的参考意义。     

超声对等离子电弧的影响及焊接试验研究

随着现代工业生产技术的发展,超声波在材料加工领域应用越来越广泛,相继出现了多种超声波与焊接相结合的方式,在一定程度上提高了焊接质量和生产效率,增强了焊接的适应性。详细介绍了一种超声电弧技术,即利用外加超声源调控等离子电弧作为相应热源进行焊接的技术。电弧试验研究显示,受超声调制的等离子电弧呈规则的圆锥形,压缩明显,电弧中心区压力增大。在焊接试验中,发现施加超声后,焊接熔滴尺寸更小,过渡频率明显增加,焊缝的熔宽和熔深都不同程度增加。利用该方法可以克服普通电弧焊接熔深浅、电弧能量不集中、焊接效率低等缺点。     

中国低活化马氏体(CLAM)钢中富钽析出相的定性分析

作为国际热核聚变实验堆包层的候选结构材料,CLAM钢具有优良的低活化、抗辐照肿胀及密度、比热、热导率、电阻率等物理性能.Ta是一种强碳化物形成元素,在钢中会形成Ta或富Ta的碳化物析出相.本文利用透射电子显微镜和能量色散谱仪对经980℃/30 min正火和760℃/1 h回火的中国低活化马氏体(CLAM)钢中的富钽析出...     

He+辐照对CLAM钢焊缝微观组织和性能的影响

在室温下用强度为70 ke V的He⁺辐照CLAM钢焊缝,使用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和连续刚度纳米压痕技术(CSM)对其表征,研究了He⁺辐照对CLAM钢焊缝的微观组织和性能的影响。结果表明,随辐照剂量的增大焊缝表面黑色孔洞的尺寸增大、密度提高;辐照剂量为1×10¹⁷ions·cm^-2时,在两种焊缝中形成的位错环的尺寸分别约为18.97 nm、15.73 nm,数密度分别约为2.24×10²¹m^-3、1.78×10²¹m^-3,氦泡引起的辐照肿胀率分别约为1.7%和0.4%;辐照缺陷(位错环、氦泡)导致的辐照硬化率分别为49.0%和29.9%。与焊态焊缝相比,调质处理态焊缝的辐照损伤较弱,在一定程度上表明经调质处理后焊缝的抗辐照性能有所提高。     

激励功率对微机械谐振梁谐振频率的影响

对谐振式微机械传感器的敏感元件——微机械谐振梁的谐振频率特性进行了详细的实验研究,并从理论上分析了激励功率对谐振频率的影响．实验结果表明,谐振频率随着激励功率的增加而近似线性减小,当激励功率从1．1mW提高到10．1mW时,谐振梁的谐振频率降低了1．609kHz,灵敏度为0．179kHz／mW．实验结论与理论分析的结果基本一致．若要使激励功率对谐振频率的影响减小,则要求降低激励功率并减小梁的长度,增大梁的厚度和宽度．上述研究结论对优化谐振式微机械传感器敏感元件结构尺寸的设计有指导意义．     

Laser power coupling efficiency in conduction and keyhole welding of austenitic stainless steel

Laser welding of thin sheets of AISI 304 stainless steel was carried out with high power CW CO₂ laser. The laser power utilized in the welding process was estimated using the experimental results and the dimensionless parameter model for laser welding; and also the energy balance equation model. Variation of laser welding efficiency with welding speed and mode of welding was studied. Welding efficiency was high for high-speed conduction welding of thin sheets and also in keyhole welding process at high laser powers. Effect of pre-oxidization of the surface and powder as filler material on laser power coupling is also reported. The paper also discusses effect of microstructure on the cracking susceptibility of laser welds.     

Numerical simulation of fluid flow and temperature field in keyhole double‐sided arc welding process on stainless steel

Double‐sided arc welding process powered by a single supply is a type of novel high‐production process. In comparison with the conventional single‐sided arc welding, this process has remarkable advantages in enhancing penetration, minimizing distortion and improving welding production. In this paper, a three‐dimensional steady numerical model is developed for the heat transfer and fluid flow in plasma arc (PA)–gas tungsten arc (GTA) double‐sided keyhole welding process. The model considers the surface tension gradient, electromagnetic force and buoyancy force. A CCD camera is used to observe the size and shape of the keyhole and weld pool. The acquired images are analysed through image processing to obtain the surface diameters of the keyhole on the two sides. A double‐V‐shaped keyhole geometry is then proposed and its characteristic parameters are derived from the images and cross‐section of weld bead. In the numerical model, the keyhole cavum within the weld pool is treated as a whole quality, whose temperature is fixed at the boiling point of the workpiece material. The heat exchange between the keyhole and weld pool is treated as an interior boundary of the workpiece. Based on the numerical model, the distributions of the fluid flow and temperature field are calculated. A comparison of cross‐section of the weld bead with the experimental result shows that the numerical model's accuracy is reasonable. Copyright © 2005 John Wiley & Sons, Ltd.     

铜/钢异种材料等离子弧焊接头显微组织分析

为实现铜/钢异种材料的优质连接,研究了铜/钢焊接接头的显微组织特点及其组成,试验采用LHM-200等离子弧焊系统对紫铜(T2)与不锈钢(304)异种材料进行焊接,然后通过光学金相显微镜及能谱分析仪,观察分析接头显微组织,研究其接头组织结构及组成.研究结果表明:铜/钢异种材料的等离子弧焊焊缝在铜一侧为平直的,而在钢一侧则为半χ型,在铜侧界面形成漩涡状;在焊接接头的形成过程中铜元素的迁移和扩散主要依靠钢液的流动所带动;焊接接头显微组织主要为奥氏体组织,弥散分布着块状和粒状的铜和钢的固溶体组织,和黑色鱼骨状的α相铁素体组织;焊缝区组织主要是以α、γ富铁相和ε富铜相固溶体组织的形式存在.通过实现发现最佳的焊接参数为:保护气流量与离子气流量分别为0.25 L/min和0.75 L/min,焊接电流为65 A,焊接速度为4 mm/s,焊接后的接头抗拉强度能达到174 MPa.     

Rapid welding of stainless steel wires using ultra-high frequency induction heating

In this study, JIS SUS202 stainless steel wires are rapidly welded by induction heating using a current at a frequency of 2?MHz. The effects of the heating parameters on the mechanical properties and microstructures of the joint are investigated. After induction welding, the main structures in the joint of the 202 stainless steel wires are austenite and ferrite. The amount of ferrite increases by increasing the heating temperature or heating time. Moreover, the tensile strength of the joint is superior for a higher welding temperature.     

CLAM 钢搅拌摩擦焊温度场有限元分析

通过Ansys Apdil参数化语言建立三维温度场模型,采用移动热源分步加载的方法,对CLAM钢在搅拌摩擦焊接过程中的温度场进行模拟分析,结果表明,CLAM钢可以进行固态连接;搅拌摩擦过程中热能主要来自轴肩摩擦生热;焊接头四周的高温区域一直呈现出椭圆形,温度呈阶梯状分布。在板厚方向上,从上表面到下表面温度依次降低,呈等腰梯形分布。     

双电极奥氏体不锈钢焊条单弧焊工艺研究

本文研究了双电极奥氏体不锈钢焊条单弧焊电弧的静特性、焊接电流、电弧电压、焊芯间隙对双电极焊条单弧焊的工艺性能和焊缝成形的影响;通过热电偶测试技术,对双电极焊条单弧焊焊接过程中不同部位焊芯表面温升进行了测定.研究结果表明焊芯直径为φ4.0mm的双电极A102焊条,其合适焊接工艺参数为:焊接电流140～160A,电弧电压45V左右,焊条两芯间隙1.2～1.5mm,焊接板厚8mm的1Cr18Ni9Ti材料,焊缝成形良好.     

Effect of welding processes on fatigue crack growth behaviour of AISI 409M ferritic stainless steel joints fabricated using duplex stainless steel fillers

The present investigation aims to study the effect of welding processes such as shielded metal arc welding (SMAW), gas metal arc welding (GMAW) and gas tungsten arc welding (GTAW) on fatigue crack growth behaviour of the ferritic stainless steel (FSS) conforming to AISI 409M grade. Rolled plates of 4 mm thickness were used as the base material and AISI 2209 grade duplex stainless steel (DSS) was used as filler metal, for preparing single pass butt welded joints. Centre cracked tensile (CCT) specimens were used to evaluate the fatigue crack growth behaviour. From this investigation, it is found that the GTAW joints showed superior fatigue crack growth resistance compared with SMAW and GMAW joints. The reasons for the superior performance were discussed in detail.     

基于脉冲等离子焊接快速成形工艺研究

为了提高快速成形零件的成形精度,采用脉冲等离子焊接快速成形方法,利用所建立的机器人快速成形系统,研究了峰值电流、焊接速度、占空比、送丝速度等工艺参数对成形轨迹宽高比的影响规律,并建立了快速成形轨迹间搭接模型以及层间高度的计算模型,分析了单道成形轨迹的宽高比对多道搭接表面平整度的影响规律.结果表明,选择宽高比较大的成形轨迹进行快速成形,有利于提高成形件的表面平整度,降低孔洞等缺陷的产生.合适的层间高度参数以及热输入量的控制能够有效地提高薄壁结构件的成形精度.     

焊接工艺参数对Q345钢平板焊接残余应力的影响

为研究焊接工艺参数对Q345钢平板焊接残余应力的影响,对采用药芯焊丝半自动焊接后的8 mm厚平板焊缝结构进行仿真模拟,在经验数值范围内设置不同的焊接工艺参数值,分析平板在横向和厚度方向的焊接残余应力分布情况。研究结果表明:横向的最大焊接残余应力分布在热影响区,且随着焊接速度的增大和焊接层间温度的降低而降低;沿厚度方向的最大焊接残余应力为115.92 MPa,位于平板中间层,随着焊接速度的增大而先减小后增大;平板焊接在横向的残余应力远大于厚度方向的应力。根据焊接残余应力的变化情况,运用二元回归分析法对横向和厚度方向的最大焊接残余应力进行函数拟合与检验,并开展多因素拟合模型的分析,得到焊接速度和焊接层间温度对焊接残余应力的综合影响规律。通过研究残余应力的变化趋势可选定焊接残余应力最小时的工艺参数范围,实现焊接工艺参数优化。