厚板5083铝合金搅拌摩擦焊接头沿厚度方向组织与力学性能

目前,国内外对100 mm以上厚度的铝合金搅拌摩擦焊研究较少。针对110 mm厚5083铝合金(o态)板材进行搅拌摩擦焊双面对接试验。焊后试样进行焊缝表面渗透检测、接头力学性能检测,对焊缝横截面、拉伸试样断口进行光学显微镜金相组织观测、扫面电镜观测。结果表明,试验所得焊接接头质量良好,焊缝表面无渗漏,焊缝内部没有孔洞、隧道等缺陷;试样抗拉伸强度平均值达到母材的98%以上,屈服强度平均值达到母材90%以上,伸长率平均值分别达到母材的75.5%和82.4%,抗拉伸强度沿厚度方向呈现先降低后升高的“V”型趋势;焊缝横截面微观组织无缺陷,晶粒分布均匀并有Mg元素富集相析出;接头断裂机制为混合断裂,从焊缝表面至底部,断裂机制由韧性断裂向脆性断裂趋势发展。试验将110 mm厚铝合金搅拌摩擦焊接头沿厚度方向进行性能分析与研究。     

铝合金搅拌摩擦焊技术研究

论述了搅拌摩擦焊的焊接方法、工艺过程和基本原理；通过大量的工艺参数优化，解决了焊缝中的孔洞问题，使ＬＦ６板材搅拌摩擦焊的焊缝达到与母材等强，ＬＹ１２焊后未经热处理，连接强度接近母材的８０（。由金相分析可以看出，搅拌摩擦焊属于固相连接，焊缝晶粒细小，无气孔、夹杂、裂纹等焊接缺陷。初步应力测试发现，搅拌摩擦焊焊缝比熔焊焊缝的残余应力低。试验研究结果表明，搅拌摩擦焊焊接过程稳定可靠，焊接接头性能良好，具有广泛的应用前景。     

大厚度TC4钛合金铸件钨极惰性气体保护焊的最优工艺确定及其接头力学性能

选用连续施焊、焊层冷至室温后再焊接下一层、焊道冷至室温后再焊接下一道3种层间温度控制方案和730,600℃2种焊后退火温度,通过显微组织、拉伸性能和疲劳性能确定了大厚度TC4钛合金铸造板钨极惰性气体保护焊(GTAW)的最优工艺,并研究了最优工艺下焊接接头的力学性能。结果表明：焊层冷至室温后再焊接下一层得到的焊接接头焊缝组织最为细小,疲劳寿命最高,在730℃下退火后的焊接接头拉伸性能更好,故确定为最优工艺;最优工艺下,GTAW接头的焊缝硬度略高于母材,属于高匹配接头,在拉伸和疲劳过程中接头均在母材处发生断裂,但焊缝的抗疲劳开裂能力低于母材。     

焊接速度对TRIP590高强钢激光焊接接头组织与力学性能的影响

采用光纤激光器对1.5mm厚TRIP590钢板进行对接焊,观察了接头的宏观形貌和显微组织,测试了其硬度和拉伸性能,分析了焊接速度(0.050,0.067,0.083m·s~(-1))对焊缝成形、接头组织与力学性能的影响。结果表明:较低和较高的焊接速度均不利于焊缝成形,焊缝表面均有较大的凹陷,焊接速度对组织与性能影响不大;焊缝区和近焊缝热影响区组织主要为马氏体组织,该区硬度较高,约为母材的2倍;近母材侧热影响区组织主要为铁素体和马氏体组织,且距焊缝越远,马氏体组织越少,硬度也急剧下降;焊接接头的屈服强度和抗拉强度均稍高于母材的,塑性略低于母材的;接头均在母材区发生断裂,且为韧性断裂。     

VM12与奥氏体异种钢焊接接头组织和力学性能研究

采用热丝TIG焊分别对VM12/S30432和VM12/HR3C进行焊接工艺试验。对异种钢焊接接头进行拉伸、弯曲和硬度试验,并利用光学显微镜分析了焊接接头的微观组织。结果表明:两种异种钢焊接接头的延展性能良好,焊接接头力学性能和硬度值均在理想范围内。两类焊接接头焊缝及母材组织均为正常组织,热影响区及母材未出现δ铁素体等高温组织,焊缝与母材间界面清晰。焊接接头焊缝组织致密,呈典型的树枝晶结构,且枝干的位向较为一致,近似柱状晶生长形态。     

HCD500-6型全位置焊接小车FCAW平焊工艺及应用探索

针对大组立阶段中厚度船用钢板(约10~25 mm)对接焊,采用手工FCAW焊接法存在焊缝接头多且焊缝质量不稳定、焊接效率低的问题,马尾造船股份有限公司引进HCD500-6型全位置焊接小车,并对"t=15 mm DH36"和"t=12mm EH36"钢板分别进行焊评试验。试验结果表明:焊接接头抗拉强度均高于母材;低温冲击试验结果满足要求;弯曲试验未发现裂纹;焊缝宏观断面试验符合要求;硬度试验结果满足要求。通过ABS船级社焊接工艺认可,并在现场进行应用探索。现场实践表明,使用该设备及其工艺,可获得良好的焊缝外观成形、提高焊接质量和效率、改善施焊人员作业强度,进而提高公司的机械化、自动化焊接水平。     

TA15大厚度电子束焊接头组织及性能分析

通过对TA15大厚度钛合金材料的高压电子束焊工艺进行焊接试验,观察和分析了焊接接头的宏观组织形貌和微观组织特征,测试了接头的力学性能和接头硬度分布。结果表明:TA15大厚度钛合金高压电子束焊缝区、热影响区和母材区的微观组织差别明显;焊缝抗拉强度略高于母材,但塑性低于母材;接头焊缝区显微硬度值高于母材区。     

静轴肩摩擦搅拌焊温度场仿真分析与参数优化

为了解决非刚性支撑条件下传统搅拌头易陷入被焊接板材而导致焊接失败的问题,设计研发了静轴肩焊接结构。通过建立有限元仿真计算模型,并使用热红外成像仪对焊接表面温度进行实时监测,分析不同工艺参数下静轴肩摩擦搅拌焊焊接过程中的温度场变化情况。使用设计研发的静轴肩摩擦搅拌焊进行现场试验并对完成焊接表面无缺陷的焊缝与母材进行拉伸试验对比,检测其焊缝机械强度,并对断口进行微观组织分析。结果表明：在使用静轴肩搅拌头焊接过程中,产热量主要来源于搅拌针轴肩的摩擦生热和搅拌针端部的摩擦生热,搅拌针的侧面摩擦生热和静轴肩的摩擦生热占比较小;对产热量影响较大的是主轴压力和主轴转速,C轴转速对产热量影响不大;在主轴压力为2940～3430 N,主轴转速为1000 r/min,C轴转速为0.05 r/min的工艺参数下,完成焊接的焊缝表面光滑无飞边,内部无沟槽隧道缺陷,焊缝抗拉性能达到母材的71.5%左右;焊缝断口存在分层现象,靠近焊接表面的上层呈脆性断裂特性,下层呈延性断裂特性,与母材相比,焊缝试样的延伸率和抗拉强度均有所降低。     

9Ni钢焊接接头的力学性能与失效评定曲线

通过试验获得9Ni钢焊接接头、母材和焊缝在室温20℃和低温-158℃下的拉伸和断裂性能,对比分析了温度对性能的影响;建立了母材和焊缝的近似R6选择2失效评定曲线(FAC)以及9Ni钢焊接接头的FAC,并进行了对比。结果表明：低温下母材的拉伸和断裂性能以及接头和焊缝的拉伸性能均高于室温下,焊缝的断裂韧度几乎不随温度改变;不同温度下焊缝的屈服强度和断裂韧度均低于母材,焊缝是9Ni钢焊接接头的薄弱区域。由室温拉伸性能构建的近似选择2 FAC包络面积均略小于采用低温拉伸性能构建的FAC,故可用室温拉伸性能构建近似选择2 FAC对9Ni钢焊接接头进行安全评定;分段选取室温下母材和焊缝的近似选择2 FAC构建的焊接接头FAC能最保守地对低温9Ni钢含缺陷结构进行安全评定。     

差厚高强度钢拼焊板成形性能研究

拼焊板是一种先进的制造工艺技术,就不等厚高强钢拼焊板的成形性能进行了研究.针对焊缝处于拉伸试件的不同方向进行了拉伸试验,并与母材的拉伸变形性能进行了比较,给出了不等厚高强钢拼焊板塑性拉伸变形性能的力学参数.进一步分析了不同焊缝方向对拼焊板塑性拉伸变形性能的影响.同时通过杯突试验对不等厚高强钢拼焊板的胀形性进行了测试,并与母材的胀形性能进行比较,试验表明,焊缝的位置对不等厚拼焊板的胀形性有一定的影响,最后讨论了焊缝在杯突试验中移动的规律及原因.     

不同冷却条件下激光焊接接头性能研究

分别利用焊后空冷和随焊水冷两种随焊冷却方式对2 mm厚低碳钢板进行光纤激光焊接。选择不同激光功率、焊接速度和离焦量进行试验。分析焊后空冷条件下和随焊水冷条件下两种焊接接头成形、金相组织和显微硬度。研究结果表明,随焊水冷条件下的焊缝宽度和热影响区宽度分别小于焊后空冷条件下的焊缝宽度和热影响区宽度;在热输入相等和正离焦的前提下,熔宽随着离焦量的减小而增大。两种冷却条件下的焊缝组织为板条状先共析铁素体和珠光体。随焊水冷条件下热影响区晶粒尺寸较焊后空冷下的晶粒有明显细化。空冷条件下焊缝中柱状晶的生长方向与焊缝中心线成70°~80°,而随焊水冷条件下的柱状晶生长方向几乎与焊缝中心线垂直。焊后空冷和随焊水冷的焊缝区域平均硬度分别为316.7 HV0.2和331.5 HV0.2,均高于母材硬度平均值181.8 HV0.2;同时,随焊水冷条件下焊缝硬度稍高于焊后空冷条件下的焊缝硬度。     

薄板06Cr19Ni10不锈钢焊接接头组织与性能的研究

通过对微束等离子弧焊和冷金属过渡焊(CMT)的1.5 mm厚06Cr19Ni10奥氏体不锈钢薄板焊接接头的组织与性能的对比,发现微束等离子弧焊接头抗拉强度及疲劳强度均略低于冷金属过渡焊,两种焊接方法下接头弯曲性能均良好,焊缝区硬度均低于母材且CMT焊缝区硬度值略高于微束等离子弧焊,焊缝组织均为奥氏体+不同形态的δ铁素体组织,组织呈柱状晶。     

5A06铝合金不同焊接位置焊接工艺参数研究

针对5A06铝合金缺乏全位置焊接工艺这一问题,采用三个不同的焊接位置分别设置三组不同参数对其进行焊接,研究焊接位置对工艺参数和接头性能的影响。试验结果表面,采用钨极氩弧焊（GTAW）方法焊接5A06铝合金,钨极直径2.5 mm,焊接速度50 mm/min,电弧电压16 V,平焊焊接电流100 A,气体流量10 L/min,立焊焊接电流90 A,气体流量9 L/min,横焊焊接电流90 A,气体流量9 L/min,三组参数能确保焊缝表面成型良好,无焊接缺陷产生;平焊、立焊和横焊焊接后焊缝金相组织由α(Al)固溶体、β相+不溶杂质相组成,由于热输入的影响,焊缝冷却速度慢,延长了焊缝中Al-Mg共晶形成的时间,焊缝组织呈现带状或条状,母材组织呈现等轴晶状,焊缝晶粒较母材粗大;焊接过程中5A06铝合金强化力学性能元素Mn和Mg受到高温电弧作用被烧损,因此三种焊接位置焊缝硬度均比母材低,因平焊时焊接电流比横焊和立焊大,平焊焊接区域Mn和Mg元素烧损比立焊和横焊大,平焊焊缝硬度比立焊和横焊低,由于电流差距较小,硬度差值小,为5A06铝合金焊接工艺选取提供参考。     

焊后热处理对2A14高强铝合金电子束焊接头组织及力学性能的影响

轻质化的需求使得人们把关注的焦点集中于轻质材料,高强铝合金作为钢结构材料的最佳替代品,受到越来越广泛的关注,利用电子束焊接高强铝合金,为获得性能优良的2A14高强铝合金电子束焊接接头,采用焊后热处理,通过组织观察(光学显微镜和扫描电镜)、维氏硬度测试、接头拉伸性能测试等方法研究焊后热处理对2A14电子束焊接接头显微组织和性能的影响。结果表明,通过焊后热处理,焊缝中心原晶界分布的网状共晶组织回溶于基体组织中消失,焊缝内部析出大量弥散强化项,基体强化效果增强,显微硬度显著升高,由焊态下低于母材硬度直接升高至超过母材硬度。接头抗拉强度由原来的355MPa提高到465 MPa,超过了母材强度。接头断裂均发生在焊缝,由断口分析发现热处理后接头韧性增强,韧窝深度增加,且有第二相质点出现。     

2A12铝合金搅拌摩擦焊工艺与焊缝组织特征分析

通过2A12高强铝合金的搅拌摩擦焊（Friction Stir Welding.简称FSW）试验,研究了搅拌摩擦焊焊缝组织的宏观形貌。结果表明,带梯形螺纹特征的搅拌头能有效地增加塑化材料的流动性;焊缝的宏观组织可分为4个区域（母材区、热影响区、热机影响区和焊核）,与母材相比较,焊缝区的组织都发生了明显的变化;由于楔形挤压作用、空腔作用、温度差等缘故,前进侧与焊缝材料之间存在显著的相对变形差和组织差异,形成明显分界面;焊接空洞缺陷易出现在前进侧中部的分界面处;而在后退侧,焊缝材料塑性流动方向与母材材料塑性流动方向一致,母材的变形和组织与焊缝材料相差很小且变化均匀,二者的分界面不明显。     

镁合金激光胶接焊胶层作用分析

通过镁合金激光胶接焊和激光焊接的对比分析,揭示同种金属激光胶接焊时胶层作用,并为异种金属激光胶接焊研究提供理论依据。与激光焊接进行比较,对焊接过程进行焊接光谱采集并分析,发现激光胶接焊光致等离子体电子密度增加,碰撞加剧,逸出焊缝的镁粒子数量增加,胶层的存在增加了试件对激光的吸收率;焊缝成形试验发现胶层的存在可以起到增加焊接熔深的作用;剪切试验结果表明胶层对焊接接头性能不会产生负面影响。     

D6A超高强钢厚壁管件的电子束焊接

对D6A超高强钢细长厚壁管件作电子束焊工艺试验 ,通过优化参数 ,采取有效的措施 ,改善焊缝成型 ,解决D6A钢焊接易产生裂纹、气孔等缺陷的问题 ;制定了合适的焊后热处理工艺 ,焊接接头综合性能优良 ,强度略高于母材 ,塑、韧性指标略低于母材     

药芯焊丝CO2气体保护焊接2205不锈钢焊缝的组织与耐腐蚀性能

选取一组优化的焊接参数对2205双相不锈钢板进行药芯焊丝CO2气体保护焊,对比研究了焊缝和母材的显微组织和耐腐蚀性能。结果表明:焊缝与母材均由铁素体和奥氏体两相组织组成,且铁素体体积分数相近,分别为42.4%,49.5%;在FeCl3溶液中浸泡腐蚀时,随着FeCl3溶液浓度的增大和温度的升高,焊缝及母材的点腐蚀速率均增大,且焊缝的点腐蚀速率高于母材的,说明焊缝的耐点腐蚀性能更差;焊缝的自腐蚀电位、容抗弧半径、钝化膜电阻均低于母材的,说明焊缝的耐电化学腐蚀性能更差,但焊缝腐蚀时形核阻力较大,腐蚀坑不易扩展。     

TA15钛合金框潜弧焊焊接工艺

对3条不同厚度的TA15合金接头进行焊接工艺试验,观察和分析了焊接接头的组织特征,测试了接头的力学性能和变形量。结果表明:TA15合金焊缝组织较母材差别明显;焊缝强度与母材相当,但塑性降低;焊后接头收缩量较大。优化后的焊接参数用于某型机零件生产,焊接质量优良。     

双丝旁路耦合电弧高效熔化极气体保护焊双变量解耦控制模拟与试验分析

双丝旁路耦合电弧高效熔化极气体保护焊是一种新型、高效的焊接方法。针对其在开环条件下焊接过程不稳定、焊缝成形差的问题,提出通过旁路送丝速度控制旁路弧长从而保证焊接过程稳定性、通过控制旁路电流调节流经母材电流的双变量解耦控制方案并进行模拟与分析。在此基础上,采用快速原型控制系统,设计双丝旁路耦合电弧高效熔化极气体保护焊试验系统并进行双变量解耦控制焊接试验。结果表明,双丝旁路耦合电弧高效熔化极气体保护焊双变量解耦控制方案可以有效地保证焊接过程与流经母材电流的稳定,与模拟结果基本一致;并且由于采用解耦算法,控制过程稳定性更好、响应速度更快、精度更高,并得到成形良好的焊缝,焊接过程飞溅也较小。