一般问题：焊接科学和技术的发展及前景

钛合金焊缝晶粒细化技术的现状 钛合金具有密度小、比强度高、抗腐蚀等优点,其焊接件广泛应用于航空航天、军事、化工等领域,如果将钛合金焊缝晶粒细化,就会显著提高其力学性能,降低超塑性温度,提高钛合金材料服役性能,从而扩大其应用领域和范围。综述了电磁搅拌,变质处理,脉冲焊接,电弧超声等细化钛合金焊缝晶粒方法的国内外研究现状。说明超音频脉冲焊接及电弧超声焊接是具有发展前景的方法。图7表1参24     

电弧超声焊接技术

通过碳钢、低温钢和钛合金的电弧超声焊接试验结果表明,电弧超声的传质和传热作用在焊接过程中细化了焊缝组织的晶粒,提高了焊接接头的冲击韧度和疲劳性能。同时小孔法和磁记忆检测法的测量结果表明,电弧超声焊接改善了焊缝区的应力分布,显示了电弧超声这种通用的外加超声场焊接技术的广泛应用前景。     

超声频脉冲电信号耦合前后铝合金TIG堆焊接头特点

电弧堆焊作为一种低成本高效率的焊接方法在材料表面修复领域具有广阔的应用前景,文中将超声频脉冲电信号与低频交流TIG焊接电信号耦合,将超声能量引入TIG堆焊过程,改善铝合金TIG堆焊质量. 对超声频脉冲电信号耦合前后5083铝合金TIG堆焊焊缝成形、组织及硬度进行对比. 结果表明,随超声电源输出电压的增大,焊缝成形向熔宽减小、余高增大的趋势变化. 超声作用后,晶粒尺寸发生了一定变化,但晶粒形态无明显变化. 熔合区的晶粒细化最显著;焊缝区及热影响区的晶粒细化不明显,相反,随超声电源输出电压的增大,晶粒明显粗化. 熔合区及热影响区的第二相分布呈聚集现象. 超声作用对晶粒内部Mg元素的分布影响较大,增大超声电源输出电压,Mg元素在晶界处的偏析减弱. 硬度测试结果表明,超声频脉冲电信号耦合后焊缝硬度增大.     

钛合金超音频直流脉冲GTAW焊缝组织性能

基于1.5 mm厚Ti-6Al-4V(TC4)钛合金平板对接试验,研究分析了超音频直流脉冲氩弧焊焊缝金相组织及焊接接头力学性能.结果表明,与常规直流钨极氩弧焊(gas tungsten arc welding,GTAW)相比,由于超音频直流脉冲方波电流的作用,气泡逸出速度增大,Ti-6Al-4V钛合金焊缝的气孔敏感性降低,熔池高温液态金属流动性增强,电弧能量集中,焊缝晶粒细化明显,其亚晶组织以短棒状a’马氏体组成的网篮状组织或a’片状组织与短棒状a’相交织的状态为主,焊接接头断后伸长率和断面收缩率显著提高.     

低功率YAG激光-MAG电弧复合焊接不锈钢

以0Cr18Ni9Ti不锈钢钢板为试验材料,研究了低功率脉冲YAG激光-脉冲MAG电弧复合热源和单脉冲MAG焊接不锈钢.结果表明,低功率脉冲YAG激光-脉冲MAG电弧复合热源同样具有大功率激光-电弧复合焊接才有的增加熔深、提高焊接速度、稳定焊接过程等优点;低功率脉冲YAG激光的加入改变了电弧形态,电弧根部被吸引和压缩现象显著,提高了能量利用率;与单脉冲MAG堆焊相比,在相同焊接速度下复合焊最大能增加熔深1.3倍,在相同熔深下复合焊的焊接速度可以提高50%;复合焊焊缝的晶粒较单MAG焊缝中的晶粒细小,其焊缝抗拉强度比单MAG的好,断裂属于延性断裂.     

不锈钢焊缝组织细化的研究现状

不锈钢具有良好的抗腐蚀性、良好的耐磨性、适中的强度和较低的维修成本,广泛应用于框架结构、交通运输、采矿和石化等工业领域。如果将不锈钢的焊缝晶粒细化,就会显著提高不锈钢的力学和材料服役性能。本文介绍了多种细化不锈钢焊缝组织的方法,主要有微合金化、振动结晶、A-TIG焊接和脉冲电流焊接等。经过比较,说明高频脉冲焊接是一种具有发展前景的细化焊缝晶粒的方法。     

电弧超声的传播特征及其对熔合区的影响

利用电弧作为超声声源的电弧超声焊接技术能够细化焊缝晶粒,改善焊缝质量,为了研究电弧超声的传播特征及其对熔合区的作用机制,建立了光弹试验系统,利用光学玻璃模拟焊接工件,凹形水槽模拟焊接熔池,研究了电弧超声在熔池及工件中的传播特征,结合电弧超声的声场指向性,研究了电弧超声对熔合区不同区域组织的影响.结果表明,电弧超声在熔合线附近存在较强的振荡,超声波的力学效应细化了熔合区的晶粒组织,电弧超声指向性的存在使得熔合区中间的晶粒细化程度优于焊趾两侧.     

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。     

超声振动辅助E40钢水下湿法焊接组织与性能

文中针对常规水下湿法焊接过程中焊缝力学性能低的问题,设计了超声振动辅助水下湿法焊接的方法. 通过超声辐射端将超声振动能量施加在电弧前方的待焊区域,进而通过工件将超声能量传递到熔池中,对比研究了超声振动对焊缝成形、微观组织及力学性能的影响. 结果表明,超声振动能够减小焊缝截面不对称,增加焊缝深宽比,使熔池发生强烈的搅拌作用,具有细化晶粒的作用,并降低熔合区处柱状结晶的倾向. 与常规水下湿法焊接相比,超声振动辅助水下湿法焊接抗拉强度明显提高,达到母材的92.4%;焊缝区显微硬度升高,热影响区硬度值变化较小.     

薄板TC4钛合金TIG电弧和激光焊接接头晶粒尺寸与微观组织

对薄板TC4钛合金进行TIG电弧和激光焊接技术研究,重点分析了TIG焊接电流、焊接速度和激光输出功率对TC4钛合金焊接接头晶粒尺寸、微观组织和显微硬度的影响规律. 试验结果表明,在实现薄板TC4钛合金完全熔透的条件下,激光焊接具有更小热输入,接头焊缝区和热影响区宽度也显著降低. TIG焊接接头晶粒尺寸随热输入增加,呈现增加趋势. 随距焊缝中心位置增加,焊接接头晶粒尺寸均逐渐降低. TC4钛合金激光焊接接头焊缝区呈现魏氏组织特征,针状α'马氏体细小. 近缝热影响区组织为网篮状α'马氏体,而近母材热影响区为未转变α相和针状α'马氏体的双相组织. 随距焊缝中心位置增加,马氏体生成量逐渐减少,焊缝显微硬度值呈现降低趋势;同时相比于TIG焊接,TC4激光焊接接头具有更高的显微硬度.