15CrMo单层堆焊时后续焊道对前期焊道的回火作用研究

采用三维有限元模型表征了15CrMo钢单层堆焊时后续焊道对前期焊道的热作用。模型基于实际焊件尺寸建立,相邻焊缝搭接度为50%。施加预处理温度为150℃,以Gauss热源形式加载。结果表明,在预处理温度、焊接参数、材料相同的情况下,三个焊道在焊接过程中的温度分布基本相同。焊缝一侧有效回火区总宽度为3.6～4.6 mm,仅后续第一道焊缝的焊接过程对前道焊缝存在回火作用,覆盖区域约为前道焊缝宽度的25%。因此,单层堆焊时搭接度达75%时后期焊缝的热作用才能达到给前期焊道完全回火的效果。     

回火焊道焊接技术的研究与应用现状

回火焊道焊接技术是一种修复技术,通过后续焊道的热循环对前焊道形成的热影响区或焊缝金属进行回火,从而免除焊后热处理。结合国内外同行对回火焊道焊接技术的理论研究和实践应用,在介绍其基本原理及对焊接接头力学性能和残余应力影响的基础上,简述了回火焊道工艺的制定、优化和评定的进展,分析和总结了其在异种金属连接中的应用,并对未来的研究方向进行展望。     

回火焊道焊接技术的研究与应用现状

回火焊道焊接技术是一种修复技术,通过后续焊道的热循环对前焊道形成的热影响区或焊缝金属进行回火,从而免除焊后热处理。结合国内外同行对回火焊道焊接技术的理论研究和实践应用,在介绍其基本原理及对焊接接头力学性能和残余应力影响的基础上,简述了回火焊道工艺的制定、优化和评定的进展,分析和总结了其在异种金属连接中的应用,并对未来的研究方向进行展望。     

A508-3钢回火焊道接头组织和性能

文中针对A508-3钢,采用镍基合金焊条Ni690在其表面实施了异种材料的回火焊道焊接技术,分析了异种材料回火焊道焊接接头组织和性能,并与常规焊接工艺+590 ℃×2 h焊后热处理的焊接接头进行了对比。试验结果表明,常规焊接工艺+焊后热处理的接头硬度虽然粗晶区硬度明显降低,但是马氏体带的硬度降低不明显,而采用回火焊道焊接技术的焊接接头粗晶区和马氏体带的硬度均明显降低;回火焊道技术可以同时软化粗晶区和熔合区,其中粗晶区硬度约为热处理效果的73%～89%,但是获得的接头硬度均匀性更佳。从试验结果来看,能够免除焊后热处理的回火焊道焊接技术是大型结构部件焊接修复或制造时理想的焊接方法。     

回火焊道焊接技术的研究进展

对于低合金钢的焊接修复来讲,焊后常要采用焊后热处理来恢复材料的冶金和力学性能,焊后热处理不仅耗时较长成本高,并且当代工业设备的结构复杂性、现场的工作条件也限制了焊后热处理的使用,同时焊后热处理也可能对母材造成消极的影响。回火焊道焊接技术作为常规修复手段的新型焊接修复技术越来越受到国外企业的青睐。回火焊道焊接技术无需焊后热处理,利用层道间的焊接热循环作用达到焊后热处理的效果。文中针对回火焊道焊接技术的基本原理进行了介绍,对其发展形式以及研究现状进行论述的同时也对回火焊道焊接技术的发展提出了一些展望。     

对回火焊道标准化研究的几点思考

依据ASME标准第Ⅸ卷、Ⅲ卷和Ⅺ卷和法国RCC-M标准第Ⅳ卷中关于回火焊道焊接技术的规定,从工艺评定和实施应用两个方面对国外先进工业标准进行介绍。在此基础上结合国内外相关研究进行分析和总结,可以发现国外先进工业标准中的条例有其合理性,但是部分条例过于保守,使得修复成本增加。此外,回火焊道工艺评定中的变素均为对热循环条件产生影响的因素。为引进国外先进工业标准和促进国内回火焊道焊接技术的发展,应当深入研究相关条例。     

基于GMAW堆焊成形的间隔焊道搭接量模型

焊道搭接量在较大程度上影响着基于三维熔化极气体保护焊直接成形过程的顺利进行以及成形件的精度.文中根据焊接熔滴过渡的物理特性,建立了GMAW堆焊三维成形的间隔焊道搭接量模型,在此基础上计算了平整堆焊层的相邻两道焊道的理论间隔,采用实际焊接试验对理论模型进行了验证.得到了修正的理论间隔,并计算了平整堆焊层高度;试验得到的结...     

基于抛物线模型的V形坡口焊道规划排布

为了提高大型相贯构件机器人焊接的焊道规划准确性，提出了抛物线模型，结合等面积与等高法研究了多层多道焊道排布方法.首先，规划焊接工艺参数、焊道的横截面、焊接顺序以及焊枪位姿，进一步推导出焊道排布算法的公式，借助MATLAB软件进行多层多道焊道排布的仿真；最后通过机器人焊接试验验证多层多道排布的方法.结果表明，仿真的焊道排布结果与试验的V形坡口每层每道轮廓相吻合，说明提出的基于抛物线模型的多层多道排布算法是准确可行的.该研究成果为机器人焊接相贯构件的多层多道焊道排布提供了重要的理论基础.     

回火焊道焊接技术中焊接接头几何尺寸影响因素的分析

试验针对核电压力容器用钢SA508-3钢进行,采用TGS-56焊丝和TIG焊,在100 mm厚SA508-3钢板进行单道次堆焊,通过对焊缝断面的宏观金相观察,分析不同焊接工艺参数对回火焊道焊接技术中焊接接头几何尺寸的影响.结果表明.回火焊道焊接技术的实现与焊接电流和送丝速度关系明显,焊接电流对热影响区深度d尺寸影响较大,送丝速度主要起改变焊道余高(b)的作用,焊接电流越小或送丝速度越大,b+h(焊缝熔深)与d的差值越小,越利于回火焊道焊接技术的实现;焊接速度对焊接接头各几何尺寸影响均较大,焊接速度变化不能明显地改变b+h与d的差值.     

回火焊道对核电低合金钢表面镍基堆焊层热影响区性能的影响

采用钨极氩弧焊焊接方法在核电用16MND5低合金钢表面进行690镍基焊丝堆焊,分别堆焊1层和利用回火焊道方法堆焊3层,研究回火焊道对堆焊层热影响区的硬度、组织和冲击韧性的影响。结果表明:回火焊道产生的回火效应可有效降低合金钢镍基堆焊层热影响区的硬度至可接受硬度范围320HV10以下,堆焊层热影响区的冲击韧性提高27%以上,均值达到163J/cm2,热影响区板条状组织得到有效回复,获得满足RCC-M标准要求的低合金钢焊接热影响区硬度和冲击韧性指标。研究表明利用回火焊道技术可实现低合金钢镍基堆焊免除高温回火热处理。     

TIG焊活性剂对焊缝成形的影响

活性化焊接（A－TIG焊）在90年代末期受到国外的高度重视，同传统的TIG焊（钨极惰性气体保护电弧焊）相比，在相同的规范下活性化焊接能够大幅度地提高生产率、降低生产成本。中针对不锈钢和钛合金材料，研究了在A－TIG焊中单一成分的活性剂和涂敷量对焊缝成形的影响。试验结果表明，与无活性剂的焊缝相比，活性剂CaF2,SiO2,NaF,Cr2O3和TiO3都能够有效地增加不锈钢和钛合金焊缝的 熔深，随着涂敷量的增加，焊缝熔深也相应的增加，熔宽减小。但涂敷有CaF2活性剂的不锈钢焊缝成形不好，涂敷有Cr2O3的钛合金焊缝正面熔宽没有明显的变化。在不锈钢焊接中，活性剂SiO2的作用效果最好；而钛合金的焊接中CaF2的作用效果最好。电弧收缩和熔池表面张力的变化是活性剂增加熔深的主要原因。     

X90高强度管线钢预精焊冷裂纹形貌及成因

采用力学测试、组织分析、扫描电镜和能谱分析的方法,研究了X90高强度管线钢预精焊的焊接裂纹形貌,并分析了裂纹形成原因.结果表明,X90螺旋焊钢管内焊缝上的横向裂纹为冷裂纹,裂纹在焊缝组织中呈穿晶扩展或沿晶界扩展.X90含有较多的Mn,Cr,Mo,Ni,Cu等合金元素,强度高,导致内焊缝的焊接残余应力高于裂纹的临界应力.内焊道维氏硬度比外焊道的高,且焊缝两侧的硬度分布极不对称,造成了内焊道附近的应力集中和分布不平衡.内外焊缝重合区域的扩散氢不易逸出,其含量较高,在气孔、夹渣等“陷阱”处聚集,导致裂纹产生和断口上大量氢白点形成.焊缝一次结晶所形成的连续细长的树枝晶晶界为裂纹扩展提供了“通道”.     

Optimization and Prediction of Angular Distortion and Weldment Characteristics of TIG Square Butt Joints

Autogenous arc welds with minimum upper weld bead depression and lower weld bead bulging are desired as such welds do not require a second welding pass for filling up the upper bead depressions (UBDs) and characterized with minimum angular distortion. The present paper describes optimization and prediction of angular distortion and weldment characteristics such as upper weld bead depression and lower weld bead bulging of TIG-welded structural steel square butt joints. Full factorial design of experiment was utilized for selecting the combinations of welding process parameter to produce the square butts. A mathematical model was developed to establish the relationship between TIG welding process parameters and responses such as upper bead width, lower bead width, UBD, lower bead height (bulging), weld cross-sectional area, and angular distortions. The optimal welding condition to minimize UBD and lower bead bulging of the TIG butt joints was identified.     

7A52铝合金搅拌摩擦焊的焊缝成形

针对7．6mm厚的7A52铝合金，研究了搅拌头的形状和焊接工艺参数对焊缝成形的影响，分析了搅拌摩擦焊缺陷产生的原因。结果表明，搅拌头的形状决定了焊接时焊缝成形的旋转速度范围；搅拌头旋转速度、焊接移动速度、焊接倾角、搅拌头轴肩压入被焊接件表面深度等都对搅拌摩擦焊焊缝成形有重要影响，只有合适的工艺匹配才能保证焊缝成形良好。     

Laser net shape welding

Over the last 40 years of laser welding practice, weld bead geometry always experiences a section of the weld bead slightly above or below the parent material surface. In this paper, a new concept – net shape welding is introduced, whereby the weld joint fusion zone is flat to the parent material surface. Experimental work was carried out to demonstrate net shape laser square butt welded mild steels sheets. Tensile test results show that the net-shape welds well outperform those with traditional weld bead geometry. Computational fluid dynamic and finite element models have been used to assist in the understanding of net-shape weld geometry formation and the superior mechanical properties.     

铝合金脉冲YAG激光焊脉冲调制参数对焊缝形状参数的影响

以2mm厚LF3铝合金薄板为对象,研究了在平均功率和焊接速度不变时脉冲YAG激光焊脉冲调制参数(脉宽、频率及单脉冲能量)对热导焊缝形状参数(熔深、熔宽及深宽比)的影响规律,并结合脉冲激光焊间断作用的特征,引入"有效峰值功率密度"综合考虑焊接速度、频率、脉宽以及光斑大小对焊缝形状参数的影响.此外,还对脉冲激光焊所形成的特殊的层状焊缝形貌进行研究和分析.结果表明,焊缝形状参数受脉宽及峰值功率密度双重作用的影响.脉冲焊得到的焊缝呈现多层状形貌,层数随频率升高而增多.     

焊缝表面缺陷激光扫描三维重构测量

为检测工件焊缝表面缺陷,采用点激光位移传感测距法和数据拟合技术进行焊缝表面缺陷检测试验研究. 首先采集缺陷表面轮廓数据点,利用高斯滤波对原始数据降噪处理. 再对处理后的数据点进行Delaunay三角剖分,使散乱点连接并结合其空间坐标重构出缺陷的三维模型. 结果表明,基于点激光位移传感测距技术及焊缝表面缺陷三维重构方法可以准确判断焊缝成形情况.     

Selection of optimal welding condition for GTA pulse welding in root-pass of V-groove butt joint

In the manufacture of high-quality welds or pipeline, a full-penetration weld has to be made along the weld joint. Therefore, root-pass welding is very important, and its conditions have to be selected carefully. In this study, an experimental method for the selection of optimal welding conditions is proposed for gas tungsten arc (GTA) pulse welding in the root pass which is done along the V-grooved butt-weld joint. This method uses response surface analysis in which the width and height of back bead are chosen as quality variables of the weld. The overall desirability function, which is the combined desirability function for the two quality variables, is used as the objective function to obtain the optimal welding conditions. In our experiments, the target values of back bead width and height are 4 mm and zero, respectively, for a V-grooved butt-weld joint of a 7-mm-thick steel plate. The optimal welding conditions could determine the back bead profile (bead width and height) as 4.012 mm and 0.02 mm. From a series of welding tests, it was revealed that a uniform and full-penetration weld bead can be obtained by adopting the optimal welding conditions determined according to the proposed method.     

304不锈钢薄板列置双TIG高速焊缝组织与性能

相比常规速度不锈钢焊接,高速焊接过程中焊缝金属的凝固过程及组织形态将会发生变化,从而影响焊缝组织和性能. 对1.2 mm厚304不锈钢薄板对接,采用列置双TIG焊在焊接速度为3.0 m/min时获得了良好焊缝成形,并与常规速度单TIG焊接工艺相比,采用非标准拉伸试样测试了焊缝性能,并分析了其组织. 结果表明,高速双TIG焊接焊缝中心生成等轴晶,两侧树枝晶未形成对向生长的定向晶粒,焊缝抗拉强度及断后伸长率略低于母材;相比常规单TIG焊接工艺,高速双TIG焊接热影响区晶粒平均直径降低了10.3%,但焊缝中心晶粒平均直径增大了12.9%;焊缝抗拉强度和断后伸长率分别提高了4.3%和23.2%,焊缝中心硬度值略高于母材.     

摆焊参数对焊缝成形的影响分析

采用摆焊工艺对3 mm厚的普通低碳钢进行了焊接,并对摆焊参数的改变对焊缝成形的影响进行了研究,在此基础上设计并实施了3组不同焊缝宽度的宽焊缝焊接试验。 结果表明,摆动模式对焊缝形状的影响不明显,随着周期摆动长度的增大,焊缝在水平方向上的间隙逐渐增大,适当增大周期摆动宽度可增大焊缝宽度,摆动停顿距离应控制在4 mm以内,否则会出现焊缝塌陷现象。所设计的3组宽焊缝焊接参数,其焊缝成形良好,未见焊缝塌陷、层间未熔合和咬边现象发生,满足宽焊缝焊接要求。