热冲压高强钢点焊接头质量评价

热冲压高强钢由于其独特的材料特性及点焊热循环的瞬时高温作用,致使点焊接头存在严重的不均匀性,接头更倾向于以界面断裂方式失效,采用传统的接头评价标准存在严重的评价不足问题。针对热冲压高强钢点焊接头质量评价问题,建立热冲压高强钢焊点熔核区球面模型,通过对界面断裂和熔核拔出两种失效方式下的接头应力分析,获得热冲压高强钢焊点临界失效熔核直径评价标准,并在1.2 mm,2 mm厚热冲压高强钢板上通过验证。结果表明,该临界失效熔核直径评价标准能够准确评价22MnB5钢板点焊接头失效。     

热冲压高强钢电阻+激光组合点焊工艺

为避免热冲压高强钢电阻点焊在热输入较大时产生飞溅和满足激光点焊装配要求,提出一种将电阻点焊和激光点焊组合的新焊接工艺方法.通过电阻+激光组合点焊工艺获得了热冲压高强钢焊接接头,分析了接头各区域的显微组织、显微硬度分布、力学性能,并分析了断裂模式及其断裂机理.结果表明,电阻+激光组合点焊接头明显分为电阻焊接区和激光焊接区.母材和激光焊核区硬度值较大,与回火区对应的软化区硬度值下降约60％,激光环外侧软化区为拉剪断裂薄弱环节.此种组合工艺获得的焊接接头相对于单独电阻点焊或激光点焊强度和韧性都有明显提高.     

汽车板点焊接头检测与失效特性研究

对不同点焊接工艺下的汽车板点焊接头的断裂失效模式和原因进行了分析,通过力学性能检测分析了不同断裂失效模式下的点焊接接头的承载性能。结果表明,高强汽车板点焊接头主要分为界面断裂、熔合线断裂和热影响区断裂3种失效模式;发生界面断裂的点焊接头的承载性能较低,其次为熔合线失效的点焊接接头,而热影响区失效的点焊接头的承载性能最高;界面断裂模式下的熔核区断口有较多的撕裂棱和拉长的韧窝,而熔合线断裂模式下的断口主要由尺寸分布不均的浅韧窝组成。     

MS1400/DP980钢的电阻点焊的工艺性能分析

为了研究电阻点焊在先进高强钢的应用,对厚度为1.2 mm的MS1400和DP980钢进行点焊试验. 试验表明,接头一字拉伸断裂试验有三种失效模式:界面断裂、纽扣拔出以及部分纽扣拔出,通过调节焊接时间和焊接电流的工艺参数实现纽扣拔出得到较优参数. 在较优参数下分析MS1400与DP980钢两侧热影响区的各区域以及熔核区的金相组织,各区域的变化与显微硬度分布曲线基本对应.     

不同焊接方式对超高强钢焊缝质量的影响

针对热冲压成形用的超高强钢,采用了混合气体保护焊、氩弧焊和激光焊3种不同焊接方式对超高强钢钢板进行焊接,对淬火前后的焊接接头进行了拉伸、硬度和金相试验,发现超高强钢钢板焊接件在淬火前采用氩弧焊、混合气体保护焊均有较大的粘接强度,在母材处断裂,而激光焊焊接件在热影响区附近断裂;钢件经过淬火后,由于超高强钢母材强度极高,无论哪一种焊接方式断裂均发生在焊接接头附近,但其粘接强度不同。通过试验,对这种热冲压成形超高强钢的焊接有一定的指导意义。     

热冲压硼钢等离子弧点焊工艺研究

以热冲压硼钢为研究对象,采用等离子弧点焊技术及北京工业大学自主知识产权的变极性等离子弧焊接系统实现了热冲压硼钢自身的连接。对等离子弧点焊过程进行了细致详尽的分析,制订了等离子弧点焊工艺,并对焊接间隙与工艺参数之间的关系进行了研究,发现随着工件间隙的增大,工件可用的工艺参数范围就越小;相同焊接参数下,工件间隙对焊点拉剪力的影响很小。通过对等离子弧点焊接头的宏观形貌和横截面微观组织进行观察,对比电阻点焊和等离子弧点焊接头的特点,发现等离子弧点焊接头的最大拉剪力比电阻点焊的要小,但具有相似的硬度分布,等离子弧点焊热影响区更宽,是熔核强度的薄弱环节。等离子弧点焊容易出现未熔合、焊穿、余瘤过大等焊接缺陷,并对其今后的应用前景进行了展望。     

22MnB5热成形钢点焊接头组织演变与性能分析

采用不同工艺参数对22MnB5热成形钢进行点焊试验,分析工艺参数对焊点性能的影响,并研究22MnB5热成形钢点焊接头组织演变及组织—性能关系. 结果表明,焊点熔核直径与拉剪力两者表现出正相关关系. 与电极压力相比,焊接电流对焊点力学性能具有更大的影响. 焊点各区域的组织演变导致了明显的硬度差异. 熔核区、过临界热影响区、亚临界热影响区及母材区均为马氏体组织. 临界热影响区为铁素体 + 马氏体双相组织,导致硬度显著降低. 该软化区增加了焊点失效时的承载能力及能量吸收能力,促使接头失效以“熔核拔出”方式发生.     

焊接电流对镀锌钢与高强钢的电阻点焊接头形貌和力学性能的影响

采用电阻点焊工艺对1.5 mm厚的镀锌钢板与高强钢板进行了连接试验。通过金相显微镜、扫描电镜、电子拉伸试验机以及硬度计等分析手段,研究了不同焊接电流对接头形貌和力学性能的影响。结果表明:采用电阻点焊工艺实现了镀锌钢与高强钢的可靠连接。当焊接电流为8 kA时,接头的拉剪载荷最大,为13.6 kN,随着焊接电流的继续增大,接头表面容易产生飞溅。接头高强钢侧热影响区由于回火马氏体和细晶马氏体的生成,出现了明显的软化区和硬化区,而镀锌钢侧有大量马氏体生成,热影响区硬度明显大于母材区。当焊接电流为4 kA时,接头断裂形式为界面断裂;当焊接电流为5~7 kA时,接头断裂形式主要为镀锌钢侧熔核被拔出;当焊接电流为8~10 kA时,接头断裂形式转变为高强钢侧熔核被拔出。     

热冲压成形超高强钢焊接技术的进展

超高强钢在减小车身质量的同时能保证汽车的安全性。热冲压成形超高强钢尺寸精度高、使用寿命长,已被广泛应用于汽车制造领域。目前热冲压成形钢常用的焊接技术为电阻点焊和激光焊接等。为避免热冲压成形过程中表面氧化和脱碳,通常在钢板表面预制Al-Si镀层。然而镀层的存在会导致焊接接头力学性能降低。概述了可热冲压成形的超高强度钢及其镀层技术、热冲压成形钢常用的焊接技术以及焊缝组织和焊接接头的性能,探讨了改善热冲压成形超高强度钢焊接接头性能的途径。     

热冲压高强钢伺服点焊工艺

热冲压高强钢点焊过程易产生飞溅、缩孔,并且存在热影响区软化等现象.通过对热冲压高强钢点焊工艺初步分析表明,热冲压高强钢点焊需采用较大电极压力.采用恒流模式,当电极压力为4.2 kN时进行点焊,点焊过程易产生飞溅,导致焊接窗口较小,并且熔核中存在缩孔缺陷.采用合理的点焊锻压力可以显著抑制缩孔产生.智能调控(IQR)点焊模式根据动态电阻的变化,自适应调节热量输入,可大大降低飞溅率,且保证点焊质量的稳定性.     

焊接电压对绝缘铜线微电阻热压焊接头的影响

采用微电阻热压焊工艺来焊接耐高温微细绝缘铜线,研究了不同焊接电压下接头的外观形貌、截面微观组织、拉断力和形成过程. 结果表明,当焊接时间为20 ms、电极压力为12 N、焊接电压大于2.05 V时,该工艺可在一个输出脉冲内完成绝缘铜线的除漆和焊接,无需预先除漆. 随着焊接电压的增加,接头长度基本不发生变化,接头宽度和拉断力一直增大;接头失效形式依次表现为界面剥离、前端断裂和中部断裂. 接头的演变过程包括预压塑性变形、接头弱连接、热辅助下的压陷、接头强连接和熔融金属挤出5个阶段.     

核电厂管道及焊接接头失效案例综述

通过收集近年来发生的200多起核电设备失效案例并整理分析,对核电设备失效的基本现状进行统计归纳,主要针对碳钢、不锈钢管道及焊接接头进行失效模式、原因、机理的统计分析。从整体的失效情况来看,腐蚀失效是核电站主要设备比较突出的失效问题;核电管道约80％的失效形式是局部腐蚀和振动疲劳,核岛、常规岛和海水系统的碳钢与不锈钢管道因材质、作用等差异,失效的具体形式也有所不同;应力腐蚀开裂是焊接接头的主要失效形式。     

DP780高强钢胶接点焊的工艺优化及断裂特征分析

基于Box-Behnken Design(BBD)方法,开展DP780高强钢胶接点焊工艺试验研究,建立了工艺参数(焊接电流、焊接时间、电极压力)与响应值(能量吸收值、失效载荷)之间的多元回归方程,并通过试验验证了模型的可靠性. 结果表明,焊接电流和焊接时间对能量吸收值和失效载荷的影响均呈正相关性,而电极压力对能量吸收值和失效载荷的影响均呈负相关性,获得胶接点焊最优工艺参数为焊接电流8 kA、焊接时间150 ms、电极压力0.3 MPa,对应参数下接头的能量吸收值达到93.22 J,失效载荷达到17 688.46 N. 在静拉伸试验条件下,胶接点焊接头存在焊核拔出和界面撕裂两种接头失效形式,且前者对应着较高的能量吸收值和失效载荷,焊核拔出的断口呈现出典型的韧性断裂特征,界面撕裂的断口呈现出解理断裂为主、韧性断裂为辅的特征.     

基于正交试验法研究DP590点焊工艺

通过正交试验法研究DP590冷轧板电阻点焊性能。以剪切载荷为评价指标,通过极差分析和方差分析,研究工艺参数影响点焊接头拉剪载荷的显著程度,并获得DP590冷轧板的最优工艺参数,测量接头的熔核直径并分析其失效模式,观察接头显微组织。结果表明,焊接电流对剪切载荷的影响最为显著,其次为焊接时间,电极压力影响较小;最优工艺参数为:焊接电流8.5 k A,焊接时间360 ms,电极压力3.6 k N;当焊接电流大于5.5 k A时,接头失效模式均为熔核剥离失效;熔核区显微组织为板条状马氏体和贝氏体,热影响区组织为细小马氏体。     

镁/铝合金回填式搅拌摩擦点焊的组织与性能

选用5083铝合金和AZ31B镁合金为研究对象,研究焊接时间对异种合金回填式搅拌摩擦点焊接头的金属间化合物层和拉剪性能的影响.结果表明,当焊接时间为1 s时,Mg合金的流动性较差,接头中出现明显的孔洞缺陷;随着焊接时间的变长,孔洞缺陷消失.由于铝镁表面的氧化膜在焊接过程中被打碎且焊接温度高于铝镁的共晶温度,接头中心会形成一层液相层,焊后液相层凝固形成金属间化合物.接头的抗拉载荷随着焊接时间的延长先升高后降低,最优载荷在焊接时间为2 s时取得,为3.1 kN.     

Tensile resistance,microstructures of intermetallic compounds,and fracture modes of welded steel/aluminum joints produced using laser lap welding

The joining of DP780 steel to Al5052 was conducted by laser lap welding, in which the metal vapor and spatters were monitored by a high-speed camera. A universal testing machine was used to test the mechanical properties of the welded joints, and the changing law of lap tensile resistance with the laser welding parameters was analyzed. Optical microscope and scanning electron microscope were used to observe the macro-structure and micro-structure, respectively. Three different intermetallic compounds (IMCs) phases, i.e. banded Fe₂Al₅, FeAl₂ and needle-like FeAl₃ were generated at the steel/Al interface on microscopic observation. The aim of this research is to investigate the relationship among the lap tensile resistance, the welding parameters and the failure mode under different energy densities. Experimental results showed that the steel/Al joints have two different fracture modes at low heat input and high heat input. The failures happened along the heat-affected zone of the weld and along the steel/Al joint interface, respectively. And both of the two failure modes are brittle fractures. Additionally, cracks appeared at the fracture interface, and needle-like particle clusters were found in the fracture microstructure.     

连铸机结晶器铜板与备板固定螺栓开焊断裂失效分析

利用扫描电镜和光学显微镜对结晶器铜板固定螺栓断裂失效进行检验分析.检验分析结果表明：是焊接缺陷导致固定螺栓早期开焊断裂失效.     

电阻点焊冷轧DP600双相钢焊接接头性能的正交试验分析

运用正交试验设计法,以接头拉剪载荷为评价指标,对工业试制冷轧DP600双相钢进行点焊工艺优化,采用极差法和方差法对结果进行分析,获得了点焊工艺窗口及最优焊接工艺,并对最优焊接工艺下的点焊接头性能及显微组织进行测试和分析.结果表明,冷轧DP600双相钢的焊接工艺窗口为焊接电流9 000～12 000 A,焊接时间200～500 ms.焊接电流对点焊接头拉剪载荷的影响最显著,随着焊接电流增加,接头拉剪载荷逐渐增大.当焊接电流为12 000 A,焊接时间为200 ms,电极力为2500 N时,获得的最大拉剪载荷为14 kN,最大冲击吸收功为45.26 kJ,点焊熔核组织主要由板条马氏体组成.     

纯铝纯铁搅拌摩擦焊接头的组织与力学性能

选用3 mm厚冷轧态高纯铝板和退火态高纯铁板作为焊接母材,使用300/400/500/600 r/min-100 mm/min和300 r/min-80/60 mm/min焊接参数进行铝/铁异种金属搅拌摩擦焊对接焊试验。对焊接接头进行显微硬度和拉伸性能测试,通过扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、电子背散射衍射(EBSD)等对接头组织进行表征。焊缝宏观形貌观察发现,焊缝的正面和背面有孔洞,正面出现毛刺。随着转速焊速比增加,孔洞消失毛刺增加。拉伸试验结果显示,共出现3种失效模式,分别为在300 r/min-100 mm/min参数下孔洞缺陷处断裂,300 r/min-80/60 mm/min参数下Al/Fe界面断裂和400/500/600 r/min-100 mm/min处Al侧基体断裂,3种模式下的最大焊接效率分别为40.1%、41.0%和60.4%,其中Al侧基体断裂模式的焊接效率最高。出现在焊核区的孔洞降低了接头强度,导致了缺陷断裂;在300 r/min低转速下,界面未达到有效的冶金结合,界面强度低于Al基体强度,导致Al/Fe界面断裂。硬度试验结果显示,铝侧硬度呈现先下降后上升...