激光-TIG复合填丝焊接工艺对6061铝合金焊缝组织与硬度的影响

采用激光-TIG复合热源填丝焊接5 mm厚T651态6061铝合金,研究电弧电流对复合填丝焊接焊缝成形的影响,分析了优化工艺参数下的焊缝显微组织及显微硬度特征,并与单独TIG填丝焊接进行综合对比。结果表明：采用激光-TIG复合热源填丝焊接T651态6061铝合金,能够有效改善焊缝成形,当TIG电弧电流为140 A时焊接过程稳定,焊缝成形效果良好;复合填丝焊接焊缝中心区域的显微组织为等轴晶,熔合区组织由大量枝状晶组成;复合填丝焊接显微硬度高于单独TIG填丝焊接,焊缝区均存在软化现象,在选择的测试点范围内,复合填丝焊接焊缝中心区域的平均硬度为66.91 HV,约为母材硬度的62.0%,比单独TIG填丝焊接提高约13.1%。     

TIG-MIG双面对称焊焊缝成形机理研究

就纯铝中薄板,通过单面TIG、MIG和TIG-MIG双面对称焊工艺试验对比,利用ANSYS有限元计算软件进行了TIG-MIG双面对称焊熔池的数值模拟,研究了TIG-MIG双面对称焊的熔池特征及焊缝成形规律。研究表明,TIG-MIG双面对称焊的热源静态累积效应和动态热阻效应使得此焊接方法熔深大大增加,TIG、MIG熔池在焊接过程中发生交汇并在电弧力、熔池表面张力和重力等作用下达到平衡,并由此形成焊缝反面成形。TIG-MIG交汇熔池的稳定性决定焊缝的反面成形特征。     

TIG-MIG复合焊电弧间相互作用对焊接过程的影响

根据毕奥-萨伐尔定律,对惰性气体钨极保护-熔化极惰性气体保护(Tungsten inert gas-metal inert gas,TIG-MIG)复合焊TIG-MIG电弧间相互作用模型进行改进;结合不同倾斜电弧下电流密度分布的自适应模型,建立TIG-MIG复合焊的电弧力-热模型。对不同焊接电流下TIG-MIG复合焊电弧倾角展开计算,分析复合焊电弧间相互作用力对工件上热流密度分布和焊缝成形的影响,发现两电弧之间存在的排斥力能够增加TIG电弧的垂直度,从而提高TIG电弧热流密度,同时MIG电弧是影响TIG-MIG复合焊焊缝成形的主要因素。研究复合焊焊枪间距和两焊枪的前后位置对焊接过程的影响,发现TIG焊枪在前、MIG焊枪在后的方式更有利于焊接过程稳定。计算结果与试验结果的对比表明,所建立的模型能够较好地描述TIG-MIG复合焊接物理过程,这对优化其焊接工艺参数具有一定的指导意义和实际应用价值。     

钛基复合材料TIG焊接接头的显微组织和拉伸性能

采用非熔化极惰性气体钨极保护(TIG)焊技术对非连续增强钛基复合材料进行焊接,研究了焊接接头的显微组织与拉伸性能。结果表明:TIG焊接可较好地实现钛基复合材料的连接,焊缝成形良好,表面均匀洁净,未见微裂纹、气孔等焊接缺陷;接头由焊缝区、热影响区和母材区组成;接头中焊缝区和靠近焊缝的热影响区中β相晶界上分布的增强体TiB具有较高的长径比,细化程度较高,同时焊缝区和靠近焊缝的热影响区中存在大量针状马氏体α′相;接头的抗拉强度为1 137MPa,为母材的92%,断后伸长率为2.20%;接头拉伸时均在母材区断裂,拉伸断口主要呈韧性断裂特征,部分区域呈沿晶断裂特征。     

A6N01铝合金激光-MIG复合焊接接头工艺研究

激光电弧复合焊是一种低成本、高适应性的焊接方法,在铝合金、不锈钢等难焊金属中,可不同程度的减少和消除了焊接缺陷。以A6N01铝合金为研究对象,进行了焊接坡口设计,研究了间隙变化量对焊缝成形的影响以及进行了焊接接头残余应力检测。结果表明:为了满足激光-MIG复合焊接的工艺,需要设计单独的坡口型式。通过降低焊接速度,间隙为2.0 mm时仍可获得良好焊缝成形。MIG焊接,激光-单丝MIG焊接、激光-双丝MIG焊接,沿着焊缝的应力除个别区域外,皆为小于150MPa的压应力,激光-单丝MIG焊接的焊件整体应力值较小。     

铝壳体纵缝MIG+TIG同步焊工艺研究与应用

针对中厚度铝合金壳体纵缝的焊接,利用现有的焊接设备进行试验,尝试开发了一种能够保证铝合金壳体纵缝气密性探伤要求的焊接方法,采用MIG焊与TIG焊合理配置搭配和工艺参数选择,解决了MIG焊焊接纵缝易产生气孔,探伤合格率低的问题。而TIG焊熔深浅,生产效率低的问题,利用MIG焊和TIG焊各自的优点,在同一台焊接操作架上把MIG焊和TIG焊合理搭配,通过工艺参数的优化选择,实现了利用现有的焊接设备焊接中厚度铝合金壳体纵缝的目的。保证了焊缝质量,提高了劳动效率,经过对比试验后,认为铝壳体纵缝MIG+TIG同步焊焊接中厚度铝合金壳体纵缝是较为经济高效的焊接方法之一。     

低电流TIG电弧辅助MIG高速焊咬边缺陷抑制机理及措施的研究

基于温度场、流场、熔滴过渡以及电弧形态检测,开展低电流钨极氩弧焊(Tungsten inert gas welding,TIG)辅助熔化极惰性气体保护(Metal inert gas welding,MIG)高速焊工艺试验。从传热、传质以及受力等角度分析低电流TIG辅助电弧对高速MIG咬边缺陷的抑制机理,并分析各工艺参数对最终焊缝成形的影响。相比常规MIG高速焊,低电流TIG辅助电弧能有效降低MIG高速焊前部熔池边缘的温度梯度,延长熔池存在时间,促进液态金属向焊缝边缘填充。电弧力和熔滴冲击力是影响高速焊咬边缺陷的主要作用力,低电流TIG辅助电弧对MIG熔滴冲击力改变较小,但两电弧耦合后,电弧静、动压力明显降低,可有效地抑制MIG高速焊中咬边缺陷的产生。此外,正交工艺试验显示,丝-极间距和焊枪倾角是影响复合焊工艺的重要参数,而钨极距工件距离和TIG焊接电流则对咬边缺陷的影响较小,通过对丝-极间距和焊枪倾角的调节能快速实现该复合焊工艺参数的优化,抑制咬边缺陷。     

TIG和MIG焊在铝镁合金污水处理设备上的应用

我公司为石家庄污水处理厂生产的铝镁合金污水处理设备——刮泥机,是与国外的合作项目,按奥地利标准、图样制造,材料为铝镁合金,由奥地利进口。该设备技术要求高,焊接难度大,必须采用TIG(钨极氩弧焊)和MIG(熔化极氩弧焊)焊。该焊接方法对焊缝保护好,成形美观,电弧热量集中,生产效率高,可完全满足污水处理设备的焊接质量要求。 该设备通过我公司制造,成本是进口设备的     

活性剂焊接技术的研究

活性剂焊接是近十年来发展起来的增大焊接熔深，改善焊缝成形和焊接质量，提高焊接生产效率的新技术。早期主要集中在A—TIG焊，已在碳钢、不锈钢、高温合金、钛合金的焊接中有了成功的应用，对于铝镁合金的活性剂焊接技术也在研究中。目前研究认为活性剂提高熔深的机理一是活性剂可影响电弧特性，提高电弧的能量密度和作用于熔池的电弧力，二是活性剂影响了熔池的表面张力而提高了焊接熔深，或是2种原因兼而有之。随着A—TIG焊应用的成熟，活性剂焊接拓展到MIG焊、等离子弧焊和激光焊中的应用成为活性剂焊接发展的一个方向，在提高熔深，改善焊缝成形方面有了初步的效果。     

自保护药芯焊丝焊接X80管线钢管环焊缝接头的显微组织与力学性能

采用自制自保护药芯焊丝对X80管线钢管进行环焊缝焊接,分析不同焊接位置接头的焊缝成形、显微组织与力学性能。结果表明:不同焊接位置的焊缝成形良好,该焊丝具有良好的全位置焊接适应性;不同焊接位置焊缝组织基本相同,盖面层由板条贝氏体和针状铁素体组成,填充层为细小的粒状贝氏体和准多边形铁素体;不同焊接位置热影响区细晶区组织基本相同,由细晶铁素体和针状铁素体组成;热影响区粗晶区由粗大的板条贝氏体和粒状贝氏体组成,且立焊位置的晶粒尺寸小于平焊和仰焊位置的;焊缝和热影响区的平均硬度分别为226,227HV,略低于母材的(233HV);立焊位置焊缝和热影响区的-10℃平均冲击吸收功高于平焊位置的;不同焊接位置接头的抗拉强度相当,拉伸断口呈韧性断裂特征。     

不锈钢AA-TIG焊接法

针对不锈钢,提出一种新型活性TIG焊方法——电弧辅助活性TIG焊,即AA-TIG焊。采用CO2+Ar作为小电流钨极电弧的保护气体进行单弧AA-TIG焊,分别研究小电流钨极电弧和正常TIG焊工艺参数对焊缝熔深的影响,并针对试验范围内的最佳焊接规范研究不锈钢AA-TIG焊的焊缝成形、焊缝显微组织、化学成分和焊缝性能。采用AA-TIG焊可以单道焊透10mm厚的不锈钢板材,单面焊双面成形。与传统TIG焊相比,焊缝组织和化学成分几乎没有变化,焊缝的耐Cu/CuSO4腐蚀性能和低温冲击韧度都满足相关标准要求。     

薄壁不锈钢管列置双TIG电弧高速焊接工艺

单钨极惰性气体保护焊(Tungsten inert gas,TIG)是目前工业用薄壁不锈钢管主要生产工艺,但其存在生产效率低的问题。针对高速TIG焊出现的驼峰焊道、咬边等焊缝表面成形缺陷产生的原因,提出列置双TIG电弧高效节能焊接新工艺。试验结果表明,采用双TIG电弧高效焊接新工艺,48 mm×1.2 mm和42 mm×1.5 mm两种规格的409L铁素体不锈钢管在获得良好焊缝成形的条件下焊接速度分别可达5.1 m/min和3.2 m/min;与单TIG焊接生产工艺相比,生产效率分别提高了240%和140%,能耗也分别降低44%和29%。两种规格铁素体不锈钢管膨胀率分别达到14.1%和33.7%,高于单TIG电弧焊的11.2%和21.4%,满足生产要求。分析表明,辅助TIG电弧加热主TIG电弧熔池后部堆积的液态金属,从热和力两方面延长熔池存在时间、促使液态金属回流填平主TIG电弧产生的熔池凹陷,从而有效抑制驼峰焊道和咬边的产生,在高速焊接条件下获得良好的焊缝成形,实现薄壁不锈钢管优质高效节能的焊接生产。     

双相不锈钢水下局部干法TIG焊接工艺

为改善水下焊接环境,提高焊缝质量,研究适合水下焊接的TIG焊枪及其焊接方法。研制一把双层气体保护的小型可移动气罩式水下TIG焊枪,对2507双相不锈钢进行焊接,研究焊接工艺参数对焊接质量的影响。结果表明,当内气流量10L/min,外气流量5L/min时,焊缝成形最好,焊缝深宽比最大;保证内、外气流量不变,增大焊接电流会降低熔池稳定性,但电流过大时,电弧受到内喷嘴和内保护气的约束作用,会使得焊缝熔深和深宽比增加;同时发现脉冲焊接在水下环境中可以增加电弧稳定性。对水下、陆上焊接接头对比分析发现,水的快速冷却作用会促使铁素体晶粒内析出的奥氏体形状由针状转变为粒状,奥氏体相的析出方式由晶界转为晶内,并且奥氏体析出相减小,晶粒细化。试验证实,此焊枪可以实现水下TIG的稳定焊接,通过选择合适的焊接参数,能获得与陆上环境性能相似的焊缝,对于水下焊接维修有着重要意义。     

低功率激光诱导电弧复合焊接钛合金薄板工艺研究

采用低功率脉冲YAG激光诱导非熔化极惰性气体保护(Tungsten inert gas,TIG)焊电弧复合热源实现了1 mm厚TC4钛合金薄板的优质焊接,研究激光诱导电弧复合焊接过程中热源能量匹配、热源间角度、对接间隙对焊缝成形的影响规律。结果表明,钛合金薄板低功率脉冲YAG激光诱导TIG电弧复合热源焊接过程中,激光能量与电弧能量之间的相互匹配将显著影响焊缝的表面成形。相对于电弧功率的变化,焊缝成形对激光功率变化的敏感度更高。随着热源间角度减小,激光诱导电弧复合热源传热能力增强;由于复合焊接速度快、热输入小、焊接试板横向变形小,当对接间隙为0~0.5 mm范围内时均能获得良好的焊缝成形。为了使焊缝成形均匀连续,焊接过程中需要对焊缝背面采用氩气进行保护,当保护气体流量为5~8L/min时获得最佳焊接接头。     

厚板硬铝合金焊接工艺设计和接头分析

本课题研究并制定了10mm厚板硬铝合金的TIG焊与A-TIG焊的焊接工艺,并对TIG焊与A-TIG焊在不同电流条件下的焊接接头进行了分析。本文着重研究了当采用TIG焊和活性化钨极氩弧焊(A-TIG)方法焊接厚板硬铝合金时,焊接电流的变化对组织及焊缝成形的影响,以及活性剂的加入对提高厚板硬铝合金熔深和金相组织的影响。     

镍基合金全位置窄间隙TIG焊接工艺研究

针对核反应堆压力容器接管与安全端的对接焊缝,采用全位置窄间隙TIG焊接工艺。通过对工艺参数的匹配试验,得到满足镍基合金全位置焊接的工艺规范;通过对距边量的调控和焊道排布的选择,改善了不同焊接位置焊缝成形的差距。对试件焊缝进行的无损探伤和破坏性试验得到的检测结果表明各项指标均满足核电产品相关技术条件的要求。     

多层多道TIG焊对高强钢焊缝组织和韧性的影响

对890 MPa级以上的高强焊接接头采用钨极氩弧焊(Tungsten inert gas,TIG)多层多道焊接工艺。应用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜等手段对高强焊接接头焊缝的末道组织、焊缝的再热组织以及不同焊道下的冲击断口的形貌进行观察,分析钨极氩弧焊工艺下不同的焊道组织对焊缝韧性的影响。结果表明,焊缝末道组织由板条马氏体和联合贝氏体组成。联合贝氏体对冲击韧性是不利的。多层多道焊的再热作用有利于改善和细化组织,使柱状晶消失,同时使原来方向一致的板条马氏体组织变为回火马氏体组织,粗大的联合贝氏体组织消失,这也是焊缝韧性提高的主要原因。此外,多层多道焊接工艺还会使焊缝中残余奥氏体形态发生改变,由薄膜态转变为块状残余奥氏体,但由于块状残余奥氏体尺寸较小且含量较少,所以其对韧性影响较小。     

TP304不锈钢钢管环焊缝的A-TIG焊接研究

A-TIG焊接技术是基于TIG焊的焊接新工艺,具有大幅增加焊缝熔深、提高焊接生产率,降低成本等优点。本研究采用A-TIG焊接技术对TP304不锈钢50mm×6mm的管子进行全位置焊接,对得到的焊接接头进行射线探伤、显微组织分析以及力学性能测试,结果表明,接头的显微组织优于普通TIG焊接接头、接头质量和力学性能均达到标准要求。     

高氮钢双面双弧TIG焊接接头组织性能研究

采用双机器人协同双面双弧TIG焊接方法,通过使用不同比例混合的Ar-N_2保护气对高氮奥氏体不锈钢进行TIG焊接,分析了焊接接头显微组织、硬度和力学性能,研究了N_2的加入对焊接接头组织性能的影响。结果表明,焊缝凝固模式始终为A模式,但是N_2的加入会改变焊缝区微观组织形貌;硬度测试显示,焊缝区硬度值均低于母材硬度值并高于热影响区硬度值;接头抗拉强度先增大后减小,拉伸断口为韧性断裂,且均断裂于焊缝位置;     

LY12硬铝合金TIG与A—TIG焊接接头组织和熔深的研究

针对Al-Cu—Mg系共晶型高强度LY12硬铝合金,进行了TIG与A—TIG焊接接头组织特征和熔深变化规律的研究。结果表明,在相同焊接规范下,TIG与A—TIG焊接接头焊缝区金相组织均为树枝状晶,热影响区金相组织均为等轴晶,差别在于A—TIG焊接接头组织晶粒较粗大。高倍显微镜下的金相组织显示,A—TIG焊缝区和热影响区中强化相数量比TIG焊多,且比TIG焊粗大。另外由于活性剂的加入,电弧产生收缩,热量集中,使得A—TIG焊熔深比TIG焊大。