外加磁场和深冷处理在铝合金焊接中的应用现状

文中对铝合金焊接在外加磁场和深冷处理方面的研究进展进行了系统的综述,重点分析了外加磁场和深冷处理对铝合金焊接过程中电弧物理和宏观效果影响及其与焊接工艺之间的关系,并从微观相组织、力学性能、形成机理等不同尺度对微观组织方面的研究成果进行了综述和分析。结果表明,外加磁场的引入改变了焊接电弧的形态、熔滴过渡的方式、熔池中熔融金属的流动,在合适的磁场工艺参数下可以得到良好的焊缝组织和形态;深冷处理后铝合金的晶粒发生转动,并且细化,最终可使深冷处理部位的性能更加优异。该文为铝合金焊接在外加磁场和深冷处理方面的研究和应用提供一定的指导。     

外加横向磁场对304不锈钢焊接熔池影响机理分析

为了改善焊缝成形及提高焊接零件组织和性能,文中采用有限元法对外加磁场作用下的304不锈钢焊接熔池进行电磁场和热流场之间的耦合分析,得到了有无外加横向磁场作用下熔池内液态金属流动的速度矢量分布. 结果表明,外加磁场使熔池横截面最大流速分布由单一的熔池中心中部改为熔池中心上表面略靠下和熔池底部;熔池纵截面最大流速由首尾端漩涡交汇处改为沿两个漩涡流动方向较均匀分布,这是由于电磁压力抵消了部分表面张力,使表面张力的作用位置更靠近熔池中心位置. 在304不锈钢上进行堆焊试验,焊道横截面组织形貌证实了上述模拟结果.     

外加磁场对焊接过程的影响

论述了外加磁场对焊接电弧形态、焊接熔池形状、焊缝显微镜组织、焊接缺陷、接头力学性能及残余应力的影响，并讨论了电磁作用下焊接技术的发展方向。     

外加磁场下的焊接电弧运动分析

从磁场作用下带电粒子的运动出发,运用物理学的知识分析了TIG焊接电弧中的带电粒子分别在横向磁场和纵向磁场中的运动机制及电弧形态.在横向直流磁场中,焊接电弧整体偏向一侧;在横向交变磁场中,焊接电弧呈左右摆动状态;在纵向直流磁场中,焊接电弧中带电粒子作绕轴线的高速螺旋运动,焊接电弧整体呈钟罩型.详细推导TIG焊接电弧中的带电粒子分别在横向直流磁场中的偏转幅度和在纵向直流磁场中的扩展幅度,继而推测整个焊接电弧的实际运动状态,对实际生产过程有一定参考价值.     

外加磁场作用下焊接方法的研究进展

当前工业生产对焊接技术提出更高的要求,传统焊接方法的优化改进受到广泛关注。外加磁场作用于电弧等离子体会导致电弧行为发生显著改变,从而影响熔滴过渡和熔池形成过程,最终影响焊缝成形和接头质量。阐述外加磁场作用下焊接行为的研究进展,包括外加磁场对电弧形态和参数分布、熔滴过渡过程、熔池的形成和焊缝成形的作用规律。与传统焊接相比,外加磁场下熔滴过渡频率增加,焊缝组织晶粒更加细小均匀,接头的力学性能得到提升。     

外加横向磁场对高速TIG焊缝成形的影响

增加TIG焊接速度可以提高生产率,但由此产生的电弧后拖和阳极斑点滞后使得焊缝产生咬边、驼峰等缺陷.以往常采用加大保护气体流量或增加焊接电流的办法,但焊接速度提高有限.通过加入横向磁场,研究了磁场对高速TIG奥氏体不锈钢管焊接速度、焊接电流、氩气流量的影响规律,对焊缝进行了金相组织观察和扩口试验.结果表明,外加横向磁场能...     

外加横向磁场对高速GMAW焊缝成形的影响

对于高速熔化极气体保护焊接（GMAW）过程,当焊接速度超过临界值后,会出现驼峰焊道,焊缝成形变差.研究证明,熔池中动量很大的后向液体流是产生驼峰焊道的主要原因.研发了外加横向磁场发生装置,通过产生的电磁力来抑制后向液体流的动量,从而抑制驼峰焊道的形成.应用特斯拉计测试和考察了工件上磁感应强度大小及分布的影响因素.通过开展焊接工艺试验分析了不同强度的外加磁场作用下的焊缝成形规律.结果表明,外加横向磁场能明显调控熔池流态,有效抑制驼峰焊道和咬边等缺陷,显著改善焊缝成形,提高临界焊接速度.     

外加磁场对异种金属焊接质量的影响

利用外加磁场对Q45CrNiMolVA和20铜进行了TIG焊,并分析了焊缝外观、内部组织和质量的变化.结果表明:在适当的电磁参数条件下,焊缝外观和内部组织得到改善,缺陷得到有效抑制,可保证产品的焊接质量.外加磁场通过影响熔池的传热、传质、晶粒和缺陷的形核而发挥作用.     

外加纵向磁场作用下的TIG焊接电弧

以单粒子理论假设为基础,详细阐述了外加纵向磁场在等离子体中的不均匀分布形态,以及这种不均匀磁场对TIG焊接电弧形状的影响,分析了电弧区的受力情况,建立了等离子体中带电粒子在这种非均匀磁场中的运动方程.由分析可知带电粒子在磁场作用下的运动轨迹是一条汇聚的螺旋线,且等离子弧外围的带电粒子的圆周运动的速度远大于弧柱中心的粒子运动速度.结果表明,在外加纵向磁场的作用下,TIG焊电弧发生了明显的收缩,激磁电流一定,激磁频率越高,电弧收缩越明显.     

外加磁场对镁合金焊接熔池形态的影响

以镁合金焊接熔池为研究对象,建立了移动热源作用下焊接熔池的三维数学模型. 利用大型通用有限元软件ANSYS将电磁场分析结果导入到热流场分析中,实现电磁场和热流场之间的耦合分析. 模拟了无外加磁场作用下以及外加磁场作用下镁合金焊接熔池的温度场分布和流体流动的速度矢量分布. 结果表明,外加磁场产生的电磁力驱动熔池中熔融的液态金属发生旋转运动,改变了液态金属原有的运动方式和传热方式,流体流动速度和流动范围增加,焊缝熔宽增大,熔深减小. 试验结果验证了模拟结果的可靠性.     

外加磁场对CO2焊接焊缝成形的影响

针对CO2气体保护焊飞溅大、成形差的特点,利用外加纵向磁场控制CO2焊短路过渡.通过试验得出:在外加纵向磁场作用下,熔深减小,熔宽增加,焊缝堆高略有增加,焊缝大致成"宽而浅"的形状,明显改变了CO2焊短路过渡的焊缝成形.     

外加磁场闪光对焊20钢焊接接头组织分析

以一对条形永磁体为磁场源,对比并分析了相同工艺参数下外加磁场对20钢闪光对焊接头显微组织及力学性能的影响.未加磁场接头焊缝存在铸造组织及大量氧化物夹杂,热影响区较宽;外加磁场接头焊缝无铸造组织,形成等轴的铁素体、少量魏氏体及珠光体组织,热影响区窄,且晶粒长大不严重.力学性能试验表明,未加磁场试样断在热影响区,呈脆性断口;加磁场试样断在母材,有明显的塑性变形,且抗拉强度明显增大.结果表明,外加磁场能有效改善闪光对焊接头质量.     

外加磁场对镁合金焊接接头疲劳性能的影响

在镁合金TIG焊焊接过程中引入外加纵向磁场,通过对其焊接接头的疲劳试验、断口分析和显微组织观测,研究了外加磁场对焊接接头疲劳寿命的影响规律及作用机理.结果表明,外加磁场与电弧、溶池中的导电粒子相互作用产生电磁搅拌,改变焊接熔池液态金属结晶过程中的传热和传质过程,从而改变晶粒的结晶方向,细化一次组织,球化净化杂质,减少偏析,提高接头的力学性能和疲劳性能.外加磁场状态下焊接接头的疲劳寿命高于无磁场下的疲劳寿命,达到母材的90%.     

外加纵向磁场GTAW焊接机理：Ⅰ电弧特性

针对外加纵向磁场GTAW（gas tungsten-arc welding)焊接过程,采用红外热像伪着色法测定了外加纵向磁场GTAW焊接电弧的温度场,并建立了外加纵向磁场GTAW焊接电弧热流密度径向分布模型,对焊接电反外形的变化,焊接电弧电流,电压与外加纵向磁场强度变化的关系进行了研究。     

外加横向磁场的异种钢角焊电弧热输入分配

提出对电弧施加横向磁场的方法,通过偏转电弧改变焊缝两侧电弧热分配,从而提升焊缝成形质量.为了掌握外加横向磁场对电弧热输入分配的影响机制,开展了GTAW电弧热输入分配规律研究;建立了外加横向磁场下的异种钢角焊缝GTAW电弧-熔池耦合瞬态三维模型,对电弧温度场、电磁场、流场开展了耦合计算;对比分析了偏转焊枪与外加横向磁场偏转电弧两种电弧热量分配方式;在上述工作的基础上,研究了外加横向磁场偏转电弧方式磁感应强度对熔透形态和电弧热分配的影响规律.结果表明,偏转焊枪方式在角焊中适应性较差,而外加横向磁场偏转电弧可获得更好的焊接质量.相关研究可为此类异种钢角焊的焊接工艺参数优化提供技术支持.     

外加纵向磁场GTAW焊接机理：Ⅱ。电弧模型

针对外加纵向磁场GTAW（gas tungsten-arc welding)焊接过程,采用小孔气体微压传感器法和钨极探针法分别测定了外加纵向磁场GTAW焊接电弧在水冷Cu阳极上的等离子流力和电流密度的分布,并对其规律进行了研究,建立了外加纵向磁场GTAW焊接电板等离子流力和电流密度的径向分布数学物理模型。     

横向磁场感应加热在卡尺尺框淬火中的应用

卡尺尺框量爪量面在测量时与工件相接触．要求在一定深度内具有稳定均匀的高硬度。原处理工艺是将卡尺尺框外量爪放人缝式感应器中加热，每次只处理1件，加热时间为5s～7s。由于加热时它的两个侧面温度较高，而量面中心温度有时较低，导致量面中心的淬硬层浅并伴有软点产生。     

横向磁场感应加热的应用

本厂单头不全形塞现量面应用横向磁场感应加热淬火。该塞现是测量大孔径的一种量具。星具量面两端面要求高硬度与耐磨性，其结构见图1。塞规量面面积为30×15mm至58×28mm。这样大的端部表面，如在纵向磁场中感应加热，其端部表面加热是不均匀的，量面中心温度低，边棱处及侧面温度高。量面温度不均匀会造成量面淬火后产生中心软区与及边棱裂纹。单头不全形塞规的材料为GCr15钢，要求量面硬度≥58HRC，量面硬化层深度≥2mm。量面感应加热淬火使用6OkW、250kHz的260型高频感应加热设备。电热工艺参数见表及，蛇形平面加热型感应器结构见…     

外加磁场对AZ31镁合金焊接接头组织性能的影响

在对5mm厚的AZ31镁合金板进行GTAW焊接的过程中，外加纵向交流磁场，研究了磁场对焊接接头的力学性能和显微组织的影响，并探讨了磁场的作用机理。结果表明：外加纵向磁场通过旋转电弧对熔池进行搅拌，不仅可以细化晶粒，使焊接接头的抗拉强度、硬度得到改善，还可以净化熔池中液态镁合金（使杂质球化并弥散分布），此外磁场的引入还可降低镁合金焊接热裂纹的敏感性，抑制热裂纹的产生。     

外加磁场对CO2焊接短路过渡焊缝成形的影响

针对CO2气体保护焊飞溅大,成形差的缺点,本课题利用外加纵向磁场控制CO2焊短路过渡.通过实验得出在外加纵向磁场作用下,熔深减小,熔宽增加,堆高略有增加,焊缝大致成"宽而浅"的形状,明显改变了CO2焊短路过渡的焊缝成形.在纵向磁场作用下,电弧中的带电粒子作螺旋运动,使得电弧旋转并扩张,电弧呈一空心"钟罩"型,电弧能量呈"双峰"状分布,导致熔宽增加,使得熔深变小,堆高略有增加.