建筑镀锌钢板的焊接接头组织与性能研究

采用电阻点焊的方法对建筑镀锌钢板进行了焊接处理,研究了不同焊接电流条件下焊接接头力学性能和熔核区显微形貌,并分析了电流强度对镀锌钢板组织与性能的影响。结果表明,镀锌钢板基材由亮白色的马氏体和灰色的铁素体组成,岛状马氏体均匀分布在铁素体基体上;当焊接电流从8.5 kA增加至12.0 kA时,镀锌钢板焊接接头熔核区中未见焊接缺陷的存在,但是焊接电流的增加使得熔核中的柱状晶有逐渐变粗的趋势,熔核中心区域的晶粒在一定程度上得到粗化;随着焊接电流的增加,镀锌钢板的拉剪力和熔核直径呈现先增加而后降低的趋势,在焊接电流为10.5 kA时取得最大值。     

镀锌钢板点焊工艺技术分析

镀锌钢板点焊的质量存在一定的不足之处,笔者为了解决这一问题,对镀锌钢板点焊工艺技术进行分析,最后找出焊接电流、焊接时间和电极压力等参数的最佳使用范围,使镀锌钢板点焊技术能够得到推广使用。     

铝合金与镀锌钢板回填式搅拌摩擦点焊机制

目的 研究铝合金与镀锌钢板回填式搅拌摩擦点焊界面组织演变机制与焊接工艺参数对力学性能的影响规律。方法 采用连续焊接和改变焊接工艺参数的方法,分析了焊具自摩擦对焊接温度和接头力学性能的影响。采用电镜研究了铝合金与镀锌钢板连接界面的显微组织分布和焊接工艺参数对焊接温度及接头力学性能之间的内在关系。结果 焊具的自摩擦及重复性预热影响焊具温度和接头力学性能,其作用远大于焊接工艺参数的影响。镀锌层阻止了被焊材料的直接接触而避免了大量金属间化合物的形成,镀锌层和铝合金反应生成固溶体组织,从而提高了铝合金与钢的焊接性。此外,液态的锌被挤出搅拌区,形成钎焊的连接机制,增大了接头连接面积和强度。最佳焊接工艺参数为：旋转频率1800 r/min,套筒下压量1.0 mm,停留时间3 s。在此焊接规范下,接头最大接头剪切强度为6.23 kN,且76.2%的焊点力学性能满足工业使用标准。结论 回填式搅拌摩擦点焊是实现铝合金与镀锌钢板高质量连接的可靠方式。     

TRIP980高强钢/SPCC低碳钢的异种钢板电阻点焊接头组织及力学性能研究

采用电阻点焊对1.5 mm等厚TRIP980高强钢/SPCC低碳钢板进行焊接。以点焊接头的拉剪载荷为评价指标。利用电子拉伸试验机、显微硬度仪、OM、SEM、EBSD、EDS对所获得的较优焊接参数时的点焊接头性能及显微组织进行测试和分析。结果表明,点焊接头的熔核呈椭圆形,熔核由SPCC低碳钢侧向TRIP980高强钢侧偏移;点焊接头的拉剪断裂位置发生在结合面边缘近SPCC低碳钢侧的熔合区处,断口为脆性断裂;SPCC低碳钢侧熔核硬度低于TRIP980高强钢侧,但SPCC低碳钢侧熔合区硬度出现峰值;母材的部分互熔使熔核中C、Mn、Si、Al等元素浓度由TRIP980高强钢侧到SPCC低碳钢侧均匀递减;近SPCC低碳钢侧熔合区组织差异较大,近母材侧为软相铁素体,近熔核侧为硬相马氏体,这种组织差异导致的应力集中是影响接头力学性能的主要原因。     

铝合金与镀锌钢薄板熔钎焊接头组织与力学性能

为了对铝合金和镀锌钢板进行优质高效焊接,采用Fronius冷金属过渡焊接机对锻铝6061和SPCC镀锌钢板进行了熔钎焊实验。焊接实验结果表明可以采用专家系统提供的参数进行焊接获得成型良好的接头;组织分析表明接头界面可以分为边缘富锌区、铝熔化区和铝钢界面反应层三个反应区。能谱分析结果表明边缘富锌区主要组成元素是锌和铝,铝钢之间的反应层主要是Fe2Al5反应相;接头上的缺陷主要有气孔、冷隔和低熔共晶缩孔。力学性能测试结果表明:铝、钢熔钎焊接头强度达到80MPa;Fe2Al5反应相平均硬度HV410,镀锌钢母材的平均显微硬度HV130,铝熔化区的平均显微硬度HV55。     

DP780高强钢胶接点焊过程声发射信号特征及接头强度预测

针对1.2 mm厚的DP780高强钢板进行胶接点焊正交实验,采集胶焊过程的声发射信号,辨析其信号特征,建立接头强度与声发射信号特征参数之间的关系.结果表明:胶焊过程的电极加载、熔核形核和电极卸载三个物理阶段产生三段声发射信号;相比电阻点焊过程,由于胶焊过程存在胶层的烧灼与气化,其熔核形核阶段前段产生的声发射信号的振铃计数和幅值大于电阻点焊,并且飞溅出现时,声发射信号幅值增大;对于未发生飞溅的胶焊过程,焊接接头的失效载荷与熔核形核阶段声发射信号特征参数的振铃计数和正峰值具有较好的线性正相关性,据此可为胶接点焊过程焊接质量的在线检测与控制提供依据.     

PHS1800热成形钢电阻点焊接头截面特性及工艺优化

目的 研究不同参数下PHS1800热成形钢电阻点焊接头截面特性及其工艺。方法 利用金相显微镜、扫描电子显微镜和万能试验机,对点焊接头的焊点熔透率、压痕率、熔核直径、压痕直径及拉伸性能进行测试。结果 随着焊接时间的增加,各截面特性总体呈线性增长的趋势,当焊接时间超过0.6 s时,接头熔核直径减小;随着焊接电流的增大,各截面特性整体呈上升的趋势,当焊接电流为11.5 kA时,熔透率达到峰值,继续增大焊接电流,压痕率迅速上升;随着焊接压力的增大,熔透率增至59.17%后不断减小,压痕率不断增大,熔核直径与压痕直径无明显变化。基于三因素八水平正交实验,确定点焊接头最大拉伸载荷为16.54 kN,其断口为脆性断裂。结论 焊接时间和焊接电流对点焊接头截面特性的影响较为显著,拉伸性能受焊接电流的影响最大。实验得到了成形良好的焊接接头,最优参数如下：焊接时间为0.6s,焊接电流为11.5 kA,焊接压力为2.0 kN。本实验可为热成形钢在汽车加工中的应用提供理论基础和技术支持。     

点焊熔核柱状组织形成机理分析

本文利用扫描电镜直观,精细地揭示出点焊熔核的粗大柱状晶内部结构及形态特征,并从结晶机理上作了分析,进一步提出了熔核柱状组织形成过程模型。     

SUS304不锈钢板点焊接头超声成像及力学性能EI北大核心CSCD

利用超声波水浸聚焦入射法,对1mm厚的SUS304奥氏体不锈钢板点焊接头进行超声C扫描成像检测,研究不同焊接工艺参数下接头的C扫描图像特征,检测分析点焊的熔核直径,并对点焊接头进行拉伸-剪切实验。结果表明：超声波水浸聚焦C扫描成像法能够有效检测点焊熔核直径,为4．76～5．25mm,比金相实测值大2．6％～5．3％;随着焊接电流的增加（4-8kA）,接头的失效载荷均值从7116．8N增加到9707．1N,能量吸收均值从66．3J增加到196J,同时反映在C扫描图像上的熔核直径也从4．76mm增加到5．11mm;当焊接电流增加至9kA时,接头的失效载荷均值下降至6799．5N,能量吸收均值下降至41．3J,此时在C扫描图像上反映出飞溅、焊穿等典型的焊接缺陷。     

Ti/Al异种金属微电阻点焊接头力学性能及显微组织

目的 对0.2 mm厚的TC4和2A12薄板进行微电阻点焊研究,并确定最佳工艺参数。方法 通过测量接头剪切强度以及观察接头横截面形貌,研究工艺参数对接头拉剪力的影响,采用扫描电子显微镜(SEM)对点焊接头的连接特征及断裂行为进行深入研究,借助金相显微镜对接头微观组织进行分析。结果 焊接时间对接头的抗拉剪力没有显著影响,当焊接电流为4.2 kA,电极压力为110 N,焊接时间为10 ms时,取得最大剪切强度125.82 N。接头有两种断裂方式,分别为沿熔核中心断裂和纽扣状断裂。沿熔核中心断裂的断口呈现脆性断裂的特征,钮扣状断裂的断口熔核中心处呈韧性断裂特征,其热影响区呈脆性断裂特征。结论 实现了Ti/Al薄板的微电阻点焊,并通过改变工艺参数获得良好的剪切性能。观察焊缝的显微组织发现,远离熔核中心、靠近铝母材侧的区域,由于铝侧母材散热较好,组织为等轴晶以及细小的柱状晶,晶粒较小。靠近熔核中心的区域为组织较为粗大的柱状枝晶。     

Study of Weld Integrity and Nugget Development in Seam-Welded Cold-Rolled High-Strength Steels

Production processes like continuous annealing and continuous galvanizing/galvannealing rely on welding of two strips across their width, for continuous operation. The operational stability of these lines depends highly on the consistency of the welding process. Any failure of weld joint during processing is detrimental to production as the recovery times are very high (~1–3 days). Two instances of similar weld failures having identical chemical composition and dimensions of the strips were investigated to identify the root cause and establish adequate countermeasures. A systematic approach to evaluate weld performance using metallographic examination was carried out. The examinations revealed that poor nugget formation was the root cause of failure. The nugget formation, its orientation and size were also evaluated after carrying out a series of trials with different welding process parameters, and an optimum condition was arrived at. In summary, the weld failure occurred due to insufficient and unbalanced nugget formation which could be rectified by modifying the welding parameters such as current, pressure and speed.     

SUS304不锈钢/Q345R碳钢爆炸焊接工艺参数研究

针对实际生产中在爆炸焊接窗口内取值时因为所取参数不同而导致生产的复合板结合强度差异较大这一现状,通过对SUS304不锈钢／Q345R碳钢爆炸焊接窗口内不同工艺条件得到的复合板进行剪切强度测试及金相分析,得到界面结合强度与界面波形的关系以及两者随工艺参数的变化规律,找到窗口内最佳的工艺参数,以提高爆炸焊接复合板质量以及生产效益。研究表明：界面波形的波长和振幅随着装药量的增加而增大,随基复板间距的增加先增大后减小。爆炸焊接窗口内最佳工艺参数取值范围与复板厚度有关。复板为薄板（3mm）时,取得最佳结合强度时界面波形波长为1250μm左右,振幅为200μm左右,对应的最佳装药质量比为1．02,基复板间距为8mm,取值比理论最佳值偏高;复板为厚板（6mm）时,取得最佳结合强度时界面波形波长为900岫,左右,振幅为100μm左右,对应的最佳装药质量比为0．45,基复板间距为14mm,取值靠近下限。当界面波长与振幅相同时,复板为薄板的结合强度要高于厚板。     

储能缝焊工艺对304不锈钢接头性能的影响

为研究电容储能缝焊工艺对304不锈钢接头性能的影响规律,对0.5 mm厚304不锈钢板进行了缝焊工艺实验,通过接头拉剪力检测和金相显微组织观察,对比了不同焊接速度、充电电容和放电频率下的缝焊接头组织特点,并分析了各工艺参数对接头拉剪力、熔核宽度、焊缝重叠量和焊透率的影响.结果表明:储能焊焊缝中心晶粒细小,熔合区为柱状晶,重叠部位晶粒粗大,接头组织呈现不均匀性,随着充电电容的增大晶粒变得更细密,组织不均匀程度显著降低,焊接速度和放电频率增大导致晶粒组织粗化并出现缩孔缺陷,提高电极压力可克服缩孔并使组织趋向均匀;充电电容对接头拉剪力的影响较小,焊接速度、充电电压、放电频率和电极压力调到一个合适值后,继续增大参数值对接头拉剪力影响很小;焊接速度的增大引起焊缝熔核宽度和重叠量急剧下降,充电电压增大引起焊缝焊透率下降过多,导致飞溅、过烧、毛刺等焊接缺陷的产生.因此,304不锈钢储能缝焊应采用低的焊接速度、较小的充电电压和较高的电极压力。     

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。     

DP590双相钢点焊接头的正交试验及超声检测分析

对DP590双相钢点焊接头进行正交试验,研究不同工艺因素对点焊接头失效载荷和焊核直径的影响,确定最优点焊工艺参数,并探讨点焊接头压痕深度的超声测量方法.采用超声波水浸聚焦入射法对1.5 mm厚的DP590双相钢点焊接头进行超声C扫描,获得接头焊核直径,利用超声A扫信号,计算点焊接头压痕深度,并与实际测量结果对比.研究表明:焊接参数对DP590点焊接头的失效载荷与焊核直径的显著性影响一致,从大到小依次为焊接电流、焊接时间、电极压力;DP590点焊接头最优的焊接工艺参数为:焊接时间70 ms,焊接电流15.0 k A,电极压力6.5 k N,在此参数下接头的抗拉强度为9 521.4 N;超声A扫信号计算得到的点焊接头表面压痕率与实际压痕率的误差在2.5%~9.7%,超声计算所得压痕深度与实际测量压痕率较为接近.     

汽车用钢板电阻点焊工艺参数优化选择方法

针对电阻点焊过程非线性、多变量耦合和存在随机不确定因素的特点,提出了用正交实验法优选汽车用钢板电阻点焊工艺参数,用较少的实验次数得到尽可能多的实验结果.通过分析各因素对电阻点焊质量的影响,可以方便地得到汽车用钢板电阻点焊的最佳工艺参数.     

PHS1800热成形钢自动化TIG焊接成形特性及工艺优化

目的 研究不同焊接参数下PHS1800热成形钢自动化TIG焊接的成形特性及其工艺优化。方法 利用自动化TIG焊接技术对厚度为1.4 mm的PHS热成形钢板进行焊接,采用金相显微镜、扫描电子显微镜和万能实验机,对焊接接头的熔深、熔宽以及拉伸性能进行测试。结果 随着焊接速度的增大,焊缝熔深从板厚深度(1.4 mm)减小至0.99 mm,焊缝熔宽从8.69 mm减小至5.70 mm;随着焊接电流的增大,熔深从0.85 mm增大至板厚深度(1.4 mm),熔宽从4.52 mm增大至9.83 mm;随着脉冲频率的增大,熔深从0.98 mm增大至1.35 mm,但熔宽变化相差不明显。基于L25(5³)正交实验,确定焊接接头最大拉伸载荷为23.34 kN,其断口为脆性断裂。结论 焊接电流对成形特性影响最大,焊接速度对拉伸性能影响最显著。为了得到成形效果良好的焊接接头,热输入量不宜过高,因此需适当增大焊接速度或降低焊接电流。制备出的焊接接头成形与力学性能均良好,且优化后的工艺参数如下:焊接速度为6 mm/s,焊接电流为116 A,脉冲频率为26 Hz,可为汽车企业实际生产提供一定的理论依据。     

Application of the hybrid process ultrasound enhanced friction stir welding on dissimilar aluminum/dual‐phase steel and aluminum/magnesium joints

Friction stir welding as a solid‐state joining method with its comparatively low process temperatures is suitable for joining dissimilar materials like aluminum/magnesium or aluminum/steel. Such hybrid joints are of great interest regarding lightweight efforts in different industrial fields like the transportation area. The present work investigates the influence of additionally transmitted power ultrasound during the friction stir welding on the joint properties of EN AC‐48000/AZ91 and EN AW‐6061/DP600. Therefore, conventional friction stir welding was continuously compared to ultrasound enhanced friction stir welding. Light microscopic analysis and nondestructive testing of the joints using x‐ray and high frequency ultrasound show different morphologies of the nugget for the aluminum/magnesium joints as well as differences in the amount and size of steel particles in the nugget of aluminum/steel joints. Scanning electron microcopy proves differences in the thickness of continuous intermetallic layers for the aluminum/steel joints realized with and without power ultrasound. Regarding the tensile strength of the joints the power ultrasound leads to increased joint strengths for EN AC‐48000/AZ91 joints compared to a decrease for EN AW‐6061/DP600 joints. Corrosion investigations show an influence of the ultrasound power on the corrosion properties of EN AC‐48000/AZ91 joints which is attributed to a changed aluminum content in the nugget region. Because of the great potential difference between the magnesium and the nugget phase the transitional area exhibits strong galvanic corrosion. For EN AW‐6061/DP600 joints an increased corrosion caused by galvanic effects is not expected as the potentials of the EN AW‐6061 aluminum alloy and DP600 steel are very similar.