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。     

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。     

焊接活性剂在液压管件TIG焊中的应用

将活性焊接法引入了液压管件的焊接,并进行了相关的焊接工艺试验。结果表明,对于壁厚为5mm的20#无缝钢管对接焊缝,钢管不用开坡口,使用活性荆后可以一次焊透,并且单面焊接双面成形。活性焊接法在液压管件焊接中的应用扩大了活性剂的使用范围,不仅提高了液压管件的焊后质量,而且焊接效率也得到大幅度提升。与常规的TIG焊接方法相比,A-TIG焊接接头的性能均满足相关要求。     

镍基合金A-TIG焊技术的研究

<正> 哈工大焊接国家重点实验室根据被焊材料的冶金特点及物理化学特点,研制了A-TIG焊活性焊剂,并通过活性化焊剂的成分、焊接工艺参数,了解它们对焊缝成形、焊接接头的组织和性能的影响,开发出较为理想的镍基高温合金A-TIG焊工艺。     

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。     

不锈钢管A-TIG焊接头成分对性能的影响

通过不锈钢管A-TIG与TIG焊接头性能对比试验,分析了活性剂导致的接头成分变化对其性能的影响,结果表明:相比于TIG焊,A-TIG焊电弧收缩,集中的热源使得热输入降低,奥氏体组织细小;活性剂的加入,使得接头C、P和S含量增加,造成接头脆硬增大,抗拉强度提高10.3%,冲击韧性损失30.5%;电弧不稳定导致表面成形较差,配合耐腐蚀Cr、Mo元素的烧损,使得接头耐腐蚀性降低。     

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。     

20#钢管全位置A-TIG焊接接头组织及性能的研究

采用A-TIG焊接技术对20#钢Ф57mm×5mm的管子进行全位置焊接,对得到的焊接接头进行射线探伤和力学性能测试,结果表明,接头质量均达到标准要求,接头的显微组织优于普通TIG焊接接头。A-TIG这一新型高效的焊接技术对于管子焊接安装、提高效率、降低成本具有极大的工程意义。     

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%。     

机械增压器TIG焊接修复再制造热膨胀研究

在对机械增压器TIG焊接修复的基础上,研究了TIG修复焊接过程中ZL101A铝合金焊件基体与ZL101A焊缝之间的热膨胀率,为机械增压器TIG焊接修复的热膨胀研究提供一定的理论依据。通过热机械分析仪对焊件和焊缝分别进行热膨胀性能测试,得出TIG焊接之后焊缝和焊件之间热膨胀数据。在Matlab中建立拟合曲线,计算出焊缝和焊材的热膨胀率。比较焊缝与焊件两者之间的热膨胀率的差异,根据工厂对热膨胀的实际修复要求决定焊接修复是否符合标准,以此验证热膨胀对焊缝和焊件之间的影响。焊缝和焊材之间的热膨胀系数之间的相对误差为5.21%,不超过工厂要求的最高10%的标准,符合厂家对机械增压器的修复要求。     

某发射集装箱5A06铝合金TIG焊接工艺研究

采用TIG焊接5A06铝合金,对获得的焊接接头进行了焊缝外观检查、X射线检测和显微组织分析,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(直径3 mm焊丝AlMg6、电流200～240A、气流量24～30 L/min)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。焊缝外观、内部质量均满足产品的使用要求。     

基于TC4钛合金的TIG、MIG焊接工艺与性能对比研究

以TC4钛合金试板为试验对象,采用TIG和MIG对其进行焊接,并对其工艺条件、焊缝成形、金相组织、力学性能等进行对比研究。结果表明：TIG相较于MIG,焊缝成形更美观,但MIG道次数仅为TIG的50%,焊接效率更高,可达性更好;TIG和MIG焊缝均由粗大的柱状晶组成,微观组织由α′马氏体和部分残余β相组成,但由于MIG焊接线能量高、热循环次数少、高温停留时间短,晶粒更细小,更均匀,热影响区更窄;在抗拉强度、伸长率、冲击韧性指标上,TIG优于MIG;在屈服强度指标上,MIG优于TIG。     

薄板Al合金的TIG焊接头性能研究

针对薄板铝合金焊接时存在易烧穿、气孔、热裂纹和焊接变形等特点,分析了薄板Al合金TIG焊方法中常见的问题,采用各种有效措施加以解决。通过改变焊接电流和速度得到了一系列的焊缝。对各焊接工艺下的焊接接头进行了显微组织分析和力学性能测试,得出了不同焊接工艺参数下焊接接头的力学性能。讨论了焊接电流对接头力学性能的影响,同时分析了不同焊接工艺参数时焊缝尺寸的变化规律。     

SA-335 P91钢全位置窄间隙热丝TIG焊接工艺及接头性能研究

针对SA-335 P91钢大口径管环缝,采用轨道式全位置热丝TIG焊机进行了窄间隙焊接。将整条环缝均分为16个区域,根据不同位置熔池受力状态对各区的焊接工艺参数进行修正设置,并对所获焊接接头的组织和性能进行了研究。所获焊缝和热影响区的组织均为回火马氏体,焊接接头的拉伸、弯曲、冲击等力学性能均满足要求。结果表明,窄间隙热丝TIG焊接工艺参数合理,分区修正设置恰当,能够满足SA-335 P91钢大口径管全位置焊接要求。     

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;     

焊接接头TIG熔修的疲劳强度及低温性能研究

以海洋石油钻井平台桩腿所用的普通低合金钢角焊缝为例，研究TIG(tungsten inert-gas arc)熔修对焊接接头性能的影响。TIG熔修可提高接头疲劳强度及低温性能，其效果取决于熔修工艺及规范。文中对多种规范的TIG熔修试样和未熔修试样，进行疲劳试验及落锤试验，推出疲劳寿命公式，并得到S-N曲线，确定了本试验条件下的最佳工艺规范参数，应用该工艺参数可提高疲劳强度189％，降低脆性开裂温度70℃。该熔修工艺已试用于海洋平台实际结构的桩腿裂纹补焊修复中，使补焊焊缝的疲劳寿命大幅度提高，效果明显。     

大板式方舱铝合金蒙皮拼焊工艺研究

通过对大板式方舱合金蒙皮的焊接工艺研究，认为钨极氩弧焊是比较适于铝合金薄板拼焊的一种方法，而随焊锤击碾压法是比较实用的一种焊接过程应力应变的控制方式，把综合运用了这两种工艺技术的自动拼焊机用于大板式方舱铝合金蒙皮的焊接，对焊接工艺参数进行了研究和优化，提出焊接线能量是影响薄板焊接核心的观点及其控制方法。用随焊锤击碾压TIG焊接工艺，可使焊缝接头强度提高35％，减少了焊接缺陷，同时改善了焊缝及母材的性能，认为此方法值得推广。     

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。     

新型激光-TIG双面复合焊微观组织和显微硬度实验研究

采用实验方法对1Cr18Ni9Ti不锈钢新型激光-TIG双面复合焊接技术(即一面为激光和TIG复合热源的复合侧、一面为TIG热源的单TIG侧)进行了平板堆焊实验研究,对比研究分析了该新型焊接工艺下复合侧和单TIG侧1Cr18Ni9Ti不锈钢焊接区域的微观组织及显微硬度。研究发现:与TIG侧相比,复合侧焊缝中心晶粒有长大迹象,熔合区奥氏体组织大量增多,铁素体组织减少;复合侧显微硬度整体低于TIG侧,且硬度变化幅度没有单TIG侧明显。     

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。