3003铝合金电子束焊接工艺及接头性能分析

采用电子束焊接方法对3003铝合金进行基体自熔焊,通过调整电子束流、焊接速度、聚焦电流,观察焊接参数对焊缝形貌的影响,并分析对接焊接头的组织和力学性能。结果表明:电子束流、焊接速度对焊缝成形影响显著,在保证熔透的前提下,热输入小的焊接规范有利于获得更好的接头质量。利用理想的参数组合进行焊接,得到的焊缝组织主要由中心区细小的等轴晶和熔合线附近柱状晶组成,接头的抗拉强度为母材的73%,断后伸长率为8.63%,断裂形式为韧性断裂。     

薄板TC4钛合金脉冲电子束焊接技术研究

脉冲电子束焊接是指将电子束流调制成脉冲方波的形式进行焊接的一种先进技术。脉冲束流能提高被焊金属蒸发率,从而提高焊接效率、增加焊缝深宽比。本文采用常规直流电子束和不同频率脉冲电子束对1.2 mm薄板TC4钛合金进行了焊接工艺试验,并对接头进行了微观组织与力学性能检测。结果表明：脉冲电子束焊接能够形成无熔合缺陷的焊缝,随着频率的增加,焊缝咬边和背面余高减小,表面成形得到改善;由于焊接热循环变化,脉冲束流可加快熔池冷却速度,细化组织晶粒;直流和脉冲电子束焊接接头拉伸时均断裂在母材区,拉伸强度不低于母材;高频脉冲电子束可提升焊接接头塑性和焊缝区、热影响区的显微硬度,频率为10 kHz时,焊接接头的断后伸长率可达14.9%,约为母材的80%,焊缝区和热影响区的显微硬度分别为375 HV和368 HV。     

电子束焊接工艺参数对AZ31镁合金接头形貌和性能的影响

采用电子束焊接工艺对11 mm厚的AZ31镁合金挤压板进行堆焊试验,通过改变加速电压、电子束流、聚焦电流和焊接速度等参数研究了电子束焊接参数对焊缝宏观形貌的影响规律。结果表明,其他条件保持不变,规律增大加速电压或电子束流时,焊缝的熔深和熔宽逐渐增加,且电子束流对其影响效果更加明显。聚焦电流的变化对焊缝的形貌影响作用较大。随着焊接速度增大,焊缝的熔深和熔宽逐渐减小。热输入量对接头的组织和性能有重要影响,焊接线能量增大,α-Mg晶粒尺寸增大,β相在晶内和晶界处析出量逐渐增多。焊接接头硬度值分布为焊缝区高于部分熔化区和母材,增大焊接线能量,焊缝区硬度值呈下降趋势变化。     

3A21铝合金电子束焊工艺及接头组织与性能研究

采用电子束焊接技术焊接3 mm厚的3A21铝合金。研究电子束流和聚焦电流对焊缝成形的影响,通过光学显微镜、显微硬度仪及拉伸试验分析接头组织和性能。结果表明:电子束流和聚焦电流对焊缝成形影响显著,焊缝上部和中部由细小的等轴晶组织构成,近熔合线和焊缝底部由树枝晶和柱状晶构成。随电子束流增加显微硬度值降低,当电子束流为25 mA时焊缝成形良好,接头抗拉强度为134 MPa,焊缝强度达到基体强度的82%。     

7A52铝合金电子束焊接参数及性能

对20mnrl厚7A52铝合金板材采用试件法进行电子束焊接,确定了焊接参数并对力学性能进行分析．结果表明,采用加速电压60kV,电子束流120mA,聚焦电流763mA,焊接速度800mm／min,可得到良好的焊缝表面．电子束流增大焊缝深宽比显著增加,聚焦电流微小的数值变化可引起焊缝形状突变．接头焊缝区晶粒细小均匀,抗拉强度为母材的87％,焊缝维氏硬度最低值为母材的61％,焊缝冲击韧度为母材的95．4％,表明了电子束接头的性能很高．     

铝锂合金的真空电子束焊接工艺

采用真空电子束焊工艺对1420铝锂合金进行了焊接,并对获得的接头进行抗拉强度、显微硬度等力学性能测试,并对接头的金相组织、拉伸断口进行了观察分析.结果表明,在电子束流为7mA、采用圆形扫描方式、焊接速度为1 000 mm/min的工艺条件下,获得的接头具有最佳的力学性能.接头微观分析显示,焊缝中心区组织主要为等轴状树枝...     

电子束扫描波形对紫铜显微组织及力学性能的影响

对厚2mm的T2紫铜薄板进行真空电子束焊接,研究了不同扫描方式对焊缝表面成形、焊接接头微观组织和力学性能的影响。结果表明,在工作距离为300mm、加速电压为60kV、聚焦电流为502mA、焊接速度为800mm/min和电子束流为27mA情况下,对比添加了扫描方式的焊接,发现焊接过程中加入三角波扫描时,不但可以得到成形良好的焊接接头,而且焊缝的显微硬度值和焊接接头的抗拉强度均得到了改善。焊接接头的平均抗拉强度为178.8 MPa,其中最高抗拉强度为母材的85%,伸长率最高可达母材的84.5%,焊缝熔合区较整个焊缝区来说最为薄弱。     

TC4钛合金高真空电子束焊接工艺研究

对TC4钛合金薄板进行高真空电子束焊接,结合室温拉伸试验和硬度试验,研究了焊接接头的显微组织及性能。结果表明,焊缝和热影响区的组织内部均析出了针状的α'马氏体,焊缝中心单位面积内析出的该相比热影响区较多。随着焊接速度的增大,接头抗拉强度和断面收缩率均先增大后减小。焊接接头的显微硬度分布为距离焊缝中心越远,硬度越小。焊缝的显微硬度比热影响区硬度平均高25~30 HV,热影响区的显微硬度比母材硬度平均高20~30HV。在电子束流为17 m A、聚焦电流为498 m A、焊接速度为1000 mm/min下焊接,焊接效果较好。     

2A14高强铝合金电子束焊接头缺陷分析

研究了2A14铝合金在电子束焊接中的主要缺陷,分析了焊接缺陷的形貌特点、形成原因和控制措施,为铝合金电子束焊接接头质量的提高提供了依据.结果表明,在铝合金电子束焊接头中的裂纹为结晶裂纹,增加电子束流搅拌以减少成分偏析,细化组织可减少裂纹的产生;彻底清除氧化膜、增加扫描频率、实施焊后重熔均可有效地减少焊缝气孔的产生;焊后重熔和增加搅拌同样对焊缝内的根部缩孔有一定的改善作用;在焊接结构上采取适当措施解决焊缝下榻;焊接接头的软化通过焊后热处理得到明显改善.     

2A14高强铝合金电子束焊接参数对接头性能的影响

采用电子束焊接2A14铝合金,研究了主要焊接参数对接头性能和焊接缺陷的影响.结果发现:焊接束流和焊接速度的大小直接决定着焊缝的热量输入.通过X射线探伤检验发现,当电子束流小于20mA、焊接速度大于900mm/min时,会由于热量不足而产生未焊透、气孔等缺陷.随着电子束流的增加,焊接速度的降低,接头内部缺陷减少,焊缝质量提高.采用机械打磨和化学清理均可有效去除试件表面氧化膜,使接头性能稳定.焊后重熔束流的使用可以去除存在于焊根的气孔,同时可以帮助消除未焊透缺陷,接头抗拉强度最高达到395MPa.     

5A06的焊接工艺与性能

采用电子束工艺焊接5A06铝合金,对获得的焊接接头进行了焊缝外观检查、无损检测和显微硬度测试以及X射线衍射分析,分析焊缝区、母材的显微组织和接头性能。结果表明,采用焊接工艺参数(加速电压40 k V、聚焦电流245.8 m A、电子束流38 m A、焊接速度77 mm/min;带扫描)焊接的整批产品,经过X射线探伤,焊缝内部无裂纹、夹渣,无气孔缺陷,焊缝中Mg烧损较小,焊接接头中焊缝区硬度较母材降低。另外在焊接接头中焊缝区和母材的相组成基本相同,但是焊缝中Al和Al Fe3相组成明显增多。焊缝外观、内部质量、熔深均满足产品的使用要求。     

铸造TC4合金电子束焊接工艺研究（英文）

主要探讨铸造TC4合金电子束焊接工艺。为了获得良好的铸造TC4合金电子束焊接接头,作者对焊缝形貌,微观组织和接头拉伸性能进行研究。结果表明:通过调节焊接电流和焊接速度可以获得电子束焊双面成型工艺,但是对于厚板却很难获得双面成形的焊缝形状,经X射线检测焊缝内部质量,能满足检验标准;铸造钛合金电子束焊接接头微观组织构成的母材由板条状α相和β相组成,焊缝区域由针状马氏体组成,热影响区由细针状马氏体、板条状α相和β相组成;铸造TC4电子束焊接接头拉伸性能与母材相当,因此可以通过改善母材的组织成分和显微组织来提高其焊接接头的拉伸强度。冲击试验表明应力集中系数对吸收功有很大的影响。     

电子束工艺对7075/TA1异种金属焊接接头组织性能的影响

采用传统电子束焊接和电子束扫描焊接方法对7075铝合金和TA1钛合金进行了对接焊接,对比分析了两种电子束技术对异种金属焊接接头显微组织、硬度和拉伸性能的影响。试验结果表明,相较于传统电子束焊接,电子束扫描焊接会增加7075铝合金侧焊缝宽度,减小TA1钛合金侧焊缝宽度,且电子束扫描焊接的异种金属焊缝区过渡更加平滑。电子束扫描焊接铝合金侧热影响区明显更窄,且焊缝区等轴晶晶粒尺寸更加细小。传统电子束焊接界面区上部有明显钛合金溶于铝合金焊缝的特征,界面结合处呈不规则形状,局部区域可见长条状、岛状和棒状组织,而电子束扫描焊接界面区上部界面结合处呈规则弧形,未发现有钛合金溶入铝合金焊缝的特征。电子束扫描焊接接头的焊缝区和界面区硬度低于传统电子束焊接接头的,抗拉强度和断后伸长率都高于传统电子束焊接的。     

Study on the Electron Beam Welding Process of ZTC4 Titanium Alloy

主要探讨铸造TC4合金电子束焊接工艺。为了获得良好的铸造TC4合金电子束焊接接头,作者对焊缝形貌,微观组织和接头拉伸性能进行研究。结果表明:通过调节焊接电流和焊接速度可以获得电子束焊双面成型工艺,但是对于厚板却很难获得双面成形的焊缝形状,经X射线检测焊缝内部质量,能满足检验标准;铸造钛合金电子束焊接接头微观组织构成的母材由板条状α相和β相组成,焊缝区域由针状马氏体组成,热影响区由细针状马氏体、板条状α相和β相组成;铸造TC4电子束焊接接头拉伸性能与母材相当,因此可以通过改善母材的组织成分和显微组织来提高其焊接接头的拉伸强度。冲击试验表明应力集中系数对吸收功有很大的影响。     

TC4-DT钛合金电子束焊接接头的拉伸性能

用电子束焊接50 mm厚TC4-DT钛合金板,对母材、焊缝金属和焊接接头的拉伸性能进行测试,获得了母材和焊缝金属的基本拉伸性能数据,分析了电子束焊接接头显微组织对拉伸性能的影响.结果表明,电子束焊接使TC4-DT钛合金焊缝金属强度增加,塑性和韧性降低,应变硬化能力增强.焊接接头拉伸试验的断裂位置均在离焊缝边缘较远的母材上,母材为整个接头的薄弱环节.母材和焊缝金属拉伸断口均表现出延性韧窝断裂特征.与母材金属相比,焊缝金属拉伸性能的变化与电子束焊接过程中冷却速度快、在焊缝区形成了粗大β柱状晶及针状马氏体有关.     

TC4钛合金真空电子束焊温度场及成形性能

为研究TC4钛合金焊接接头的成形性能,采用真空电子束焊方法对TC4钛合金进行焊接。通过Ansys Workbench数值模拟软件对TC4钛合金真空电子束焊过程进行数值模拟,研究了电子束流、加速电压和焊接速度对焊接接头成形性能的影响。研究结果表明,数值模拟结果与试验结果相吻合;随着电子束流、加速电压的增大及焊接速度的减小,焊缝的熔深和熔宽随之增大;焊接接头熔合区晶粒尺寸由上至下(沿深度方向)逐渐减小,熔合区主要由针状马氏体α′相组成;焊接接头相比于母材,抗拉强度提高至103%,塑性降低,延伸率最高达到86%,针状马氏体α′相是导致焊接接头力学性能改变的关键因素。     

CuCrZr合金与316L不锈钢电子束焊接头微观组织与力学性能

在焊接电压150 kV和焊接速度15 mm/s不变的情况下,以3种厚度分别为1.5,2.5,3.5 mm的CuCrZr合金与316L不锈钢为研究对象,分别采用对应的电子束流为11,13,15 mA进行真空电子束焊试验,并对焊接接头的显微组织与力学性能进行了对比分析。结果表明：3种不同厚度的焊接接头焊缝区的硬度均高于CuCrZr合金母材区的,接近316L不锈钢母材区的,其中3.5 mm厚度的硬度最大,为HV196;在抗拉测试中,板厚1.5 mm的焊接接头抗拉性能最好,断裂位置位于铜侧,抗拉强度达到了546 MPa,断后伸长率为54%。但3种焊接接头焊缝区微观均出现了微裂纹,焊缝区存在大量的弥散组织,组织主要为富铁与富铜固溶析出相。     

焊接速度对TC18钛合金厚板电子束焊接接头疲劳性能的影响

采用电子束焊接的方法,实现了15mm TC18钛合金厚板的焊接。利用光学显微镜、扫描电镜及透射电子显微镜对接头的宏观形貌、显微组织及断口特征进行分析,并用电子万能试验机测试了接头的疲劳性能,研究了不同焊接速度(10 mm/s、20mm/s、30mm/s)对TC18钛合金厚板电子束焊接接头疲劳性能的影响。结果表明,焊缝熔合区主要由柱状的β相和针状的α马氏体相组成。随着焊接速度的增加,焊缝区上熔宽、中熔宽、下熔宽都呈明显减少,焊缝区晶粒细化,导致焊接接头疲劳性能增加。在Nf =107时,随焊接速度从10mm/s增加到30mm/s,焊缝疲劳极限提高近29%。接头疲劳试验断口可分为疲劳裂纹源区、裂纹扩展区和裂纹瞬断区三个典型区域,疲劳裂纹都起源于试件表面,随着焊接速度增大,瞬断区占的比例减小,疲劳性能增强。     

焊接速度对TC18钛合金厚板电子束焊接接头疲劳性能的影响（英文）

采用电子束焊接的方法,实现了15 mm TC18钛合金厚板的焊接。利用光学显微镜、扫描电镜及透射电子显微镜对接头的宏观形貌、显微组织及断口特征进行分析,并用电子万能试验机测试了接头的疲劳性能,研究了不同焊接速度(10、20、30 mm/s)对TC18钛合金厚板电子束焊接接头疲劳性能的影响。结果表明,焊缝熔合区主要由柱状的β相和针状的α马氏体相组成。随着焊接速度的增加,焊缝区上熔宽、中熔宽、下熔宽都呈明显减少,焊缝区晶粒细化,导致焊接接头疲劳性能增加。在Nf=10~7时,随焊接速度从10 mm/s增加到30 mm/s,焊缝疲劳极限提高近29%。接头疲劳试验断口可分为疲劳裂纹源区、裂纹扩展区和裂纹瞬断区3个典型区域,疲劳裂纹都起源于试件表面,随着焊接速度增大,瞬断区占的比例减小,疲劳性能增强。     

6082铝合金的电子束焊工艺及其接头组织与性能

采用真空电子束焊工艺焊接6082铝合金,通过金相组织观察、断口扫描分析、拉伸试验和显微硬度测试对获得的接头进行显微组织和力学性能的研究.结果表明,采用圆形扫描方式,电子束流为105 mA,焊接速度为1500 mm/min的工艺条件下,获得接头具有最佳的力学性能,接头抗拉强度达到母材本身强度的81％左右.接头金相组织观察表明,焊缝金属为细小的等轴晶组织,在晶界及晶粒内分布着较多的强化相;接头焊缝XRD相结构分析证实,焊缝金属基体为α - Al,并含有β(Mg2Si)强化相和单质Si相;拉伸断口扫描观察显示,接头断口表面分布大量的韧窝,韧窝尺寸小且分布均匀,呈明显韧性断裂特征.