超声冲-滚工业纯钛焊接接头表面性能研究

设计了一种新型的超声处理方法—超声冲-滚(UIR),以改善普通针式超声冲击(UIT)操作可控性差造成的金属材料表面粗糙度过高、表面应力分布不均匀等问题。采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对比测试了普通针式UIT和UIR处理工业纯钛焊接接头表层的残余应力、特征峰强度和表面粗糙度,实验结果表明:UIR处理各条件下工业纯钛焊接接头区域残余压应力均匀程度较高; UIT处理后纯钛表层组织细化至纳米级,最小晶粒尺寸为2 A-9 min处理条件下的69.7 nm; UIT 2 A-6 min处理工业纯钛焊接接头表面粗糙度为4.6μm,仅为UIT同等处理参数下的51%。与普通针式UIT相比, UIR处理能够使工业纯钛焊接接头处的残余压应力更加均匀、表面粗糙度更低, 2 A-6 min为UIR处理改善工业纯钛焊接接头表面性能的最优工艺参数。     

冷凝器用钛管的安全保证研究

1 关于薄壁钛焊管加工缺陷的允许范围 为了保证薄壁钛焊管在发电站用冷凝器中的使用安全性,必须从其使用条件和所要求的使用寿命出发,研究其加工过程中产生的各种缺陷的许可范围,从而制定出非破坏性检查方法和缺陷的判定标准.它是钛质量保证体系中最重要的研究课题之一。 在日本,根据发电站用冷凝器的实际使用情况,假定冷凝器的使用寿命为lOOa,在每年进行的12次管路清理工作中,薄壁钛焊管将承受333.43bMPa的圆周应力。即:如果薄壁钛焊管在333.43MPa的圆周应力下,可使用1200次,则认为冷凝器是安全的。     

高炉圆周方向焦炭非均一消耗条件下固体流研究

利用三维离散元法对5000m3高炉圆周方向风口回旋区焦炭非均一消耗条件下,炉内固体炉料的速度、应力分布以及炉墙和炉底的受力情况进行了分析.结果发现,炉口料面料层结构、炉料速度和应力以及炉墙炉底受力呈非对称性分布,死焦堆增高,且在其表面存在狭长的滑动粒子带.     

钛材的表面加工

金属切削加工和磨削加工可产生金属表面的损伤,其损伤可引起金属表面特性和金属表层特性的变化.金属表面特性是指表面粗糙度、波纹、形状(公差)、显微缺陷(裂纹、凹坑等);表层特性包括表面残余应力、热影响层的显微组织变化、硬度及塑性变化等.有资料表明,选用不同的切削加工工具及不同的切削工艺进行钛材的切削加工,可使钛材的表面粗糙度、表面残余应力和疲劳强度有所不同.在Ti—6Al—4V钛     

钛及钛合金的焊接技术

介绍了钛及钛合金焊接技术的发展现状及方向，分析了钛及钛合金焊接特点，列举了几种钛及钛合金焊接常用方法及其主要焊接参数。     

采用爆炸-轧制法制备钛/铝复合板

主要对制备1．5mm钛／铝复合薄板的爆炸一轧制工艺进行了实验研究。通过实验，确定了TA1和2A12这两种合金的爆炸焊接工艺参数。为了解决单张复合板在轧制过程中缠绕轧辊的问题，提出了两张爆炸焊接钛／铝复合板的对称轧制工艺，并且得到了成功的应用。对于轧制过程中复合板钛层表面出现的间歇性开裂现象，也进行了详细的分析。两种基体金属流动变形的不同步性以及铝对钛产生的不均匀牵引变形力是导致复合板钛层表面开裂的主要原因。     

预热对铍环激光束钎焊过程的影响研究

研究预热对铍环激光束钎焊过程温度场和应力场分布的影响。采用轴对称模型和热力解耦的有限元方法，并假定沉积到钎缝表面的激光束能量为Gauss分布，预热通过在焊接加热前添加一个能量密度低、有效加热半径大的单独工况实现。结果表明，预热使镀环钎缝外表面焊接最高温度增加，温度梯度减小，但焊深明显增加；采用预热工况焊接后，钎缝附近塑性变形区焊接残余应力明显减小，而热影响区残余应力增大。从整体分布来看，预热使铍环外表面焊接残余应力分布均匀化。对铍环外表面钎缝附近焊接残余应力进行X射线应力测试，并与有限元分析结果对比，二者应力变化趋势基本一致。     

高能喷丸对工业纯钛钎焊的影响

通过高能喷丸方法在工业纯钛表面制备了纳米表层,选择B-Ag40CuZnCdNi钎料对纳米化前后的纯钛进行了不同工艺的钎焊,借助微观组织分析和抗剪强度测定研究了表面自身纳米化对工业纯钛钎焊过程的影响。结果表明:用B-Ag40CuZnCdNi钎料钎焊工业纯钛时,表面自身纳米化预处理提高了母材表面的活性,促进了纯钛母材向液态钎料中的溶解,低温短时焊接时对接头性能提高有利,接头强度比未预处理时提高了13.8%。焊接温度超过650℃后,母材纳米表层的高活性使界面区的金属间化合物层增厚,接头性能反而下降;由于在焊接温度下元素的固态扩散不易进行,纳米化前处理对液态钎料中的元素向母材扩散的影响不明显;母材纳米化前处理后,钎焊时通过降低焊接温度和缩短保温时间,既可发挥纳米表层有益特性,同时避免不利影响。     

永磁转子屏蔽套焊接工艺研究

永磁式屏蔽泵电机较感应电动机效率、性能有明显优势，因屏蔽泵电机需与腐蚀性介质接触，定、转子需焊接0.6mm屏蔽套。永磁屏蔽泵转子表贴永磁体形成外加磁场，焊接时电弧中带电流体受洛伦兹力影响存在严重的磁偏吹现象，无法正常焊接，造成焊接缺陷。通过工艺验证，氩弧焊焊接屏蔽套与转子前后盖板时，在转子外安装铜隔离外壳、内磁块、外磁托板等组成的隔磁工装来改变作用点焊缝处的磁场方向，在整个圆周方向上焊接成型较好，通过渗透检测及0.2MPa氮气检漏，焊缝无表面缺陷及渗漏的情况出现。同时对比激光焊接方法，虽需要安装隔离工装，但对屏蔽套与盖板间的缝隙精度要求不高，降低屏蔽套的加工难度。     

预拉伸对铝合金桶体焊接残余应力和变形影响的数值模拟

利用ANSYS软件模拟无预拉伸和有预拉伸应力作用下厚度为4 mm 的 7075 铝合金试板的焊接过程.结果表明,预拉伸焊接法可有效减小铝合金薄板焊后的残余应力和变形.预拉伸应力部分地抵消了焊接区热膨胀产生的压缩应力,从而减小了压缩塑性变形,进而减小了冷却时焊接区域的拉伸应力,相应地远离焊缝区域的压缩应力也随之减小.     

超声冲击处理对TA15钛合金板材焊缝残余应力的影响

由于焊接过程中的温度分布不均匀,在焊接接头处会引入较大的残余应力,对焊接构件稳定性产生不利影响,超声冲击处理(UIT)则是常用的消除残余应力的方法。采用电子束焊接方式对3 mm厚TA15钛合金板材进行焊接,随后对焊接板材焊趾部位进行超声冲击处理。在光学显微镜下观察焊接接头的显微组织,利用X射线应力仪测量焊接接头的残余应力,研究超声冲击处理对焊接接头残余应力的影响。结果表明,对于TA15钛合金板材,电子束焊接接头呈"倒三角"形,焊缝处晶粒粗大;超声冲击处理能够降低焊缝表面的残余应力,并将残余拉应力转化为残余压应力。对焊趾部位超声冲击处理后,电子束焊接板材焊缝处的平均残余应力从200 MPa降低至-53 MPa。     

惯性摩擦焊过程温度场及变形场的数值模拟

惯性摩擦焊接是一种广泛应用的高效、可靠、节能及环保的固态焊接方法.该方法在航天航空领域已广泛应用.本文分析了惯性摩擦焊接过程高度非线性的特点,在此基础上建立了一个基于二维轴对称的惯性摩擦焊接过程有限元热力耦合计算模型.计算区域划分成四节点等参单元,热物性参数和力学性能参数随温度变化,同时考虑了焊接热流随时间的变化、表面对流和辐射换热以及飞边的影响.利用有限元分析软件MSC Marc对同质材料GH4169-GH4169惯性摩擦焊接接头区的瞬态温度场及应力-应变场的分布进行了计算分析.使用热电偶点对焊接接头部分若干点的温度进行了实时测量.结果表明温度场的计算结果与实测值符合较好.另外,还讨论了工艺参数对摩擦焊接接头区应力分布以及飞边形状的影响.     

Q960超高强钢多道焊接头残余应力的数值研究

以Q960超高强钢为研究对象,基于有限元软件,建立热—冶金—力学有限元模型,模拟焊接温度场和残余应力分布.计算结果与接头截面熔池形貌和盲孔法测量的表面应力结果吻合良好,验证了有限元模型的准确性.基于验证模型,讨论和分析了考虑固态相变对Q960超高强钢多道重熔过程中表面及内部应力的分布特征.结果表明:考虑固态相变时,Q960超高强钢单道焊后,焊接接头以拉伸残余应力为主,峰值应力位于热影响区.同时,固态相变效应能够显著降低焊缝中残余应力的大小,以及显著影响横向残余应力的分布.此外,随着焊道数的增加,焊缝中心的横向残余应力呈"阶梯"趋势上升,且在热影响区位置出现局部压应力峰值.     

局部加载拉应力对圆柱薄壳焊接残余应力场分布的影响

采用有限元模拟技术,从理论上论证了通过局部加载减小焊接残余应力技术路线的可行性.比较了焊接过程中拉伸与焊后拉伸降低应力在机理上的不同,研究表明,焊接过程中拉伸远比焊后拉伸效果好.200 MPa外力拉伸时,焊后拉伸残余应力最大值由常规焊条件下的235 MPa降至90 MPa左右,焊接过程中拉伸残余应力最大值可降至30 MPa左右.     

加工率和去应力退火温度对厚壁焊接冷轧钛管性能的影响

正厚壁焊接冷轧钛管的生产包括压力机弯板、板两端对焊、冷轧加工、去应力退火(SR处理)以及酸洗工序等。为了积累厚壁焊接冷轧钛管的耐蚀性、力学性能等基础数据,以扩大其应用范围,大同特殊钢公司的研究人员研究了加工率以及SR处理温度对焊接冷轧钛管显微组织的影响,以及酸洗对显微     

SiC长纤维强化钛基复合材料环形件的制造新工艺

长纤维强化钛基复合材料 ( TMC)作为比强度、比刚度性能极优的耐热材料 ,有希望在航空航天得到应用。特别是圆周方向强化的高比强度 TMC可制作转动环件 ,能大幅度减重。日本学者河野亮等人用缠绕喷射击法制做了 TMC环件并对其进行了评价。试验基材为 SP-70 0 ,强化纤维为 Si C。在外径 94 mm,高 80 mm的 SUS30 4型芯表面缠绕直径为 0 . 1 4 mm、间距为 0 . 3mm的 Si C纤维 ,用低压等离子喷射将基材 SP- 70 0沉积到型芯上。喷射完成后磨削基体表面以消除表面不平。此工序反复进行 5次 ,制成预成形件。将预成形件放入不锈钢盒内真空封…     

钛与其它金属的熔融焊接技术

钛因其优良的耐蚀性 ,常用于化工、电站等领域 ,近来又在尝试用作海洋结构物如跨海大桥的桥柱及超大型浮式海洋结构的防腐蚀衬板 ,衬板几乎都是用钛包覆钢 ,本文介绍用细铜丝将钛和钢直接焊接的衬焊技术。将钛焊接到钢板上的技术包括钛与钛之间的焊接和钛与钢的焊接 (连续缝焊和中间部分的固定焊接 )。前者可用传统焊接技术或其延伸技术 ,后者则使用细铜丝进行 MIG(熔化电极氩弧焊 )焊接。连续缝焊 (图 1 a)是在 1 2 mm× 75mm× 40 0 mm的 SS40 0钢板上把厚度 1 mm或0 .5mm的纯钛板用夹具压紧 ,在钛板端部进行 MIG焊接。焊丝使用 0 .…     

超宽板坯包晶钢连铸初生坯壳应力的数值模拟

利用商业软件计算了超宽包晶钢连铸过程中初生坯壳所受应力.研究结果表明,由于包晶反应引起的体积收缩,包晶成分钢种的凝固坯壳表面应力显著大于非包晶钢成分钢种,在距铸坯中心约200 ～400 mm处应力出现极大值;随板坯宽度的增加,坯壳表面应力增大,应力极值点向坯壳中心方向移动;连铸工艺参数直接影响包晶钢表面应力大小,随过热...     

钛基非晶合金电子束焊接热力耦合模拟及非晶化

根据电子束焊接焊缝形貌特征及其深宽比大等特点,选用复合热源作为热源模型.通过线性插值等方式估计材料热力学参数随温度变化,模拟Ti基非晶合金电子束焊接温度场.模拟结果与实际焊缝取得良好的吻合,验证了热源模型的准确性.获得一定变量参数下电子束焊接钛基非晶合金温度场及热循环曲线.在温度场的基础上再进行焊接应力场的模拟,获得残余应力分布曲线.实验验证整个焊件没有晶化相析出,验证了该焊接工艺的可行性.      

钛-不锈钢异种金属焊接技术

对钛-不锈钢异种金属的焊接性进行了分析,介绍了钛-不锈钢的多种焊接工艺.指出对于钛-不锈钢异种金属的焊接,目前以过渡金属间接熔焊技术最为有效.