降低防护型装甲车体焊接接头残余应力工艺研究

为了降低超高强装甲钢车体焊接接头残余应力,文中通过对超高强装甲钢焊接接头频谱振动时效和超声波冲击振动时效,验证焊缝残余应力消除效果,并评价时效处理前后尺寸精度变化,最后通过焊接工艺评定试验来分析焊态、整体振动时效和超声波冲击振动时效不同状态下的力学性能、硬度和金相组织差异。通过分析研究可知：经频谱时效振动后的焊缝残余应力可降低29.52%;经超声波冲击振动后的焊缝残余应力可降低50%左右;超声波双面双侧冲击的试板尺寸变化量最小,尺寸变化量在±0.05 mm内;频谱时效振动的试板尺寸变化量最大,尺寸变化量在±0.2 mm内。同时超声波冲击时效后的焊缝显著提高了接头的连接强度及抗弯能力;但不同状态下对应的焊接接头各区域硬度变化无显著差异,焊接接头各区域的组织基本一致,无差异。     

超声冲击处理对TC4钛合金焊接试样微观组织及力学性能的影响

采用超声冲击对钛合金焊缝进行处理,对焊接接头的应力分布、显微组织和力学性能进行研究。结果表明,超声冲击处理会使焊缝表面形成一层厚度为80~120μm的致密强化层,减少了疲劳裂纹的长度和数量,提高了钛合金抗疲劳和抗腐蚀性能,降低了气孔、缩松等缺陷,使得拉应力转变为压应力,形成有利的压应力层。焊缝硬度增加且分布较为均匀,力学性能得到改善。     

焊后热处理对P92钢焊接接头显微组织和力学性能的影响

采用光学金相显微镜和力学性能测试等方法,研究了电阻履带式和中频感应两种不同的焊后热处理方法对P92钢焊接接头显微组织和力学性能的影响。结果表明:中频感应处理下的焊缝组织较为细小,马氏体板条界面变得更加模糊;焊接接头各层母材、热影响区及焊缝硬度值分布均匀,内、中和外层的硬度差值较小;焊缝及热影响区冲击吸收能量沿壁厚方向分布较为均匀,且均高于P92母材标准要求值。因而,中频感应加热法不仅可以很好地改善焊缝组织,而且在壁厚方向上,可以使焊缝韧性等力学性能更加均匀。      

超声波冲击对核电站钢制安全壳SA738Gr.B焊接残余应力的影响

以CAP1400核电站钢制安全壳SA738 Gr.B对接焊缝为研究对象,采用超声波冲击处理(UIT)设备,对焊缝热影响区分别进行了不同工艺参数下的超声波冲击处理,研究分析不同的冲击工艺参数对SA738 Gr.B钢焊接接头残余应力和显微硬度的影响规律。研究结果表明,超声波冲击通过宏观塑性变形及细化晶粒并引发微观位错运动和增殖,消除了表面的残余拉应力,同时对表面硬度产生强化作用。试验发现SA738 Gr.B材料的应力消除率和显微硬度随超声波冲击电流和冲击时间的增加而上升的过程中存在临界值,当冲击时间≥240 s,冲击电流≥2.1 A时达到临界饱和,应力消除率高达145%,显微硬度强化31.9%。     

30mm厚不锈钢电子束焊接接头组织与性能

对30 mm厚0Cr18Ni10Ti不锈钢进行电子束焊接试验,在合适的工艺参数下得到焊接变形小、无内部缺陷、成形良好的接头。在室温下测试该接头的显微组织、显微硬度和力学性能,结果显示焊缝区组织为奥氏体和呈骨架铁素体,接头的硬度分布均匀,无明显弱化区域。接头处抗拉强度为578 MPa,焊接系数0.91,焊缝处冲击韧值A_(KV)达到300 J/cm^2,焊缝韧性与母材相比显著提高。     

激光冲击处理对焊接接头力学性能的影响（Ⅱ）

上文对GH3 0、1Cr18Ni9Ti焊缝进行了激光冲击处理 ,试验发现激光冲击处理提高GH3 0焊接接头强度 12 % ,但对疲劳寿命影响不明显 ;冲击提高 1Cr18Ni9Ti焊接接头强度仅为 5 % ,但提高疲劳寿命 3 0 0 %以上。为作进一步分析 ,本文测试了两种金属焊缝在有无激光冲击处理条件下的表面显微硬度分布和残余应力状态 ,并对GH3 0试件疲劳断口进行扫描电镜分析。经分析发现 ,激光冲击处理能明显提高GH3 0焊缝表层的显微硬度 ,也可以提高抗拉强度并获得较高的表面残余压应力 ,因此强化区域能抑制疲劳裂纹的萌生和扩展 ,降低裂纹扩展速率 ;但由于焊缝较宽 ,激光冲击光斑未能完全覆盖焊缝及热影响区 ,部分未冲击区域影响了疲劳寿命的提高。 1Cr18Ni9Ti在等离子焊接过程中产生相变马氏体 ,减弱了激光冲击处理产生形变马氏体对提高显微硬度的作用 ,因此对抗拉强度影响不大 ,但激光冲击处理可以使焊缝表面获得较高的表面残余压应力 ,因此能明显提高疲劳寿命。     

激光冲击表面强化对焊接接头力学性能的影响

为提高焊接接头的力学性能,利用波长为532 nm,脉宽为10 ns,能量为6.25 J,光斑尺寸为3 mm的YAG激光器对焊接接头进行了激光冲击强化处理.结果表明:激光冲击强化使接头拉伸强度由815 MPa提高到867 MPa,焊缝硬度提高51.4%,热影响区硬度提高28.2%,焊接后残余应力由134 MPa转变为-237MPa.利用光学显微镜对焊缝进行了观察和分析,并对力学性能提高的机制进行了讨论.     

基于硬度积分中值的拼焊板焊缝力学性能确定

为快速确定拼焊板焊缝力学性能,基于硬度试验提出一种获取力学性能的简易方法。通过理论分析确定所需参数与材料硬度之间的量化关系。选择7种不同材料,采用反求法计算各自的硬化指数。焊缝硬度值取焊缝区硬度分布的积分中值。根据硬化指数与硬度值的关系,用幂律拟合对Swift硬化模型进行修正,确定硬度值与修正系数的关系。通过硬度试验,获取垂直焊缝方向的硬度积分中值,获得母材及焊缝的力学性能。以AISI 1005拼焊板为例,比较计算与试验结果,发现母材和焊缝的力学性能均吻合良好,证明所提出的方法适用于快速识别拼焊板焊缝力学性能。     

5083铝合金等离子-MIG焊接接头组织和力学性能北大核心

采用同轴式等离子-MIG焊工艺对5 mm厚5083铝合金试板进行对接试验,并对接头的组织和力学性能进行研究。结果表明,焊缝均为等轴晶组织,但晶粒大小分布不均匀,在熔合线边缘和焊缝中心出现细晶区,焊缝中心两侧和上下表面附近晶粒尺寸较大,部分熔化区宽度较大;焊缝区和热影响区显微硬度低于母材,焊缝最低硬度值为78 HV,约为母材硬度的85%;接头横向抗拉强度平均值为277 MPa,断后伸长率为7.34%,断裂位置在熔合线附近。     

5083铝合金等离子-MIG焊接接头组织和力学性能

采用同轴式等离子-MIG焊工艺对5 mm厚5083铝合金试板进行对接试验,并对接头的组织和力学性能进行研究。结果表明,焊缝均为等轴晶组织,但晶粒大小分布不均匀,在熔合线边缘和焊缝中心出现细晶区,焊缝中心两侧和上下表面附近晶粒尺寸较大,部分熔化区宽度较大;焊缝区和热影响区显微硬度低于母材,焊缝最低硬度值为78 HV,约为母材硬度的85%;接头横向抗拉强度平均值为277 MPa,断后伸长率为7.34%,断裂位置在熔合线附近。     

超声波冲击对Q415NH焊接接头疲劳性能影响

采用超声波对Q415NH耐候结构钢焊接接头进行冲击处理,并对超声波处理前后的两组试样分别进行了透射电镜分析、显微维氏硬度测试、疲劳强度试验,研究其超声波处理前后疲劳性能的性能变化。结果表明:超声波冲击处理能明显细化焊趾表面处晶粒,有助于提高其力学性能;处理后的焊接接头表面硬度得到一定程度的提高,强度提高;超声波冲击后焊件的疲劳性能得到大幅度提高。     

超声波冲击处理和焊后热处理对大厚度核电结构用钢焊接残余应力的影响

制造了核电结构用钢Q390B和Q345D大厚度焊接试板,采用小孔法和X射线衍射法(XRD)测试试板经超声波冲击处理前后及焊后热处理的表面残余应力,比较超声波冲击处理和焊后热处理对大厚板焊接残余应力的影响。研究结果表明:大厚度试板经覆盖焊缝和母材的超声波冲击处理后,焊缝表面横纵应力由高达400~550 MPa的拉应力降低至-200~-400 MPa的压应力,应力下降幅值达到700~800 MPa,未冲击区域的焊接应力不受影响;热处理后母材和焊缝的表面横纵应力分布均匀,最大拉应力幅值小于100 MPa,应力下降幅度为400 MPa左右。     

奥-贝合金钢道岔与U75V钢轨闪光对焊接头组织与性能分析

用闪光对焊方法焊接了奥-贝合金钢道岔与U75V钢轨的异种钢接头.对接头的微观组织、显微硬度、冲击吸收功、抗拉强度、疲劳性能进行了试验,分析了正火处理对接头硬度、强度和冲击吸收功的影响.结果表明,奥-贝氏体合金钢道岔与U75V钢轨焊接接头经过900 ℃±20 ℃正火处理后明显改善接头的硬度分布;接头的抗拉强度和冲击吸收功也得到了很大提高;焊缝及热影响区的晶粒细化且分布比较均匀,因而具有优良的综合力学性能.     

14NiCrM0106V与Q345E焊接接头组织与力学性能的研究

通过室温拉伸、弯曲、冲击、硬度试验及金相分析,对Q345E低合金钢与14NiCrM0 10 6V低合金钢混合气体保护焊焊接接头的力学性能与显微组织进行了研究.结果表明:采用ER50-6实芯焊丝焊接时,可以获得拉伸、弯曲和冲击性能均良好的焊接接头;焊缝区硬度较均匀,焊缝硬度在210～250 HV之间;焊接接头焊缝中心组织为先共析铁素体分布于柱状晶界上,晶内为针状铁素体与珠光体;Q345E侧熔合区组织为沿晶界析出块状先共析铁素体和向晶内生长的条状铁素体以及少量的珠光体和贝氏体;14NiCrMo10 6V侧熔合区和过热区组织为板条状马氏体和粒状贝氏体.     

回火温度对9Cr0.11V钢TIG焊缝组织与力学性能的影响

研究了不同回火温度对9Cr0.11V钢焊缝组织和力学性能的影响。结果表明,随回火温度的升高,由表层到焊缝中心硬度逐渐降低。850℃回火处理后,焊缝硬度整体明显下降,回火马氏体尺寸增大,均匀性提高。回火后断口的韧窝数量增加,冲击韧度明显改善。     

激光冲击载荷对低合金钢焊件残余应力场的影响

焊接结构的高峰值残余拉应力场会导致焊件整体力学性能下降,提出采用激光冲击处理(Laser Shock Processing,LSP)对低合金钢Q345B焊接结构进行强化,提高其力学性能和抗疲劳性能。数值分析了激光冲击焊缝的过程,并对其进行了试验验证。结果表明:低合金钢Q345B焊件的焊缝部位存在着高峰值的残余拉应力,且分布不均匀,经过激光冲击之后,焊件的力学性能得到明显提高。冲击点区域引入残余压应力,焊缝处的高峰值残余拉应力经过LSP之后转变成残余压应力,且双面冲击引入的残余压应力相对于单面冲击提高了104%。试验结果和模拟结果吻合度良好,为低合金钢Q345B焊件的性能提高提供了新方法。     

超声冲击时间对7A52铝合金VPPA-MIG焊接接头的影响

为研究超声冲击处理时间对7A52铝合金VPPA-MIG复合焊接头的组织及性能的影响,试验对单位面积的焊接接头进行2.5,5,10,15,30和75 min的超声冲击处理. 通过观察接头的表面形貌,并对接头进行力学性能测试,以分析超声冲击处理时间对接头的影响. 结果表明,7A52铝合金焊接接头超声冲击处理后,接头表面得到了明显强化,在超声冲击时间15 min时焊缝表面晶粒大小达到26.28 nm;在超声冲击时间75 min时焊缝表面硬度为138.8 HV,比原始焊缝显微硬度提高了36.3%;超声冲击处理30 min时残余压应力最大,为243.3 MPa.     

HR3C钢焊接接头高温时效后的显微组织和力学性能

通过光学金相显微镜、透射电子显微镜观察和力学性能试验,研究了HR3C钢焊接接头高温时效后的显微组织和力学性能。结果表明,经650℃时效,HR3C钢焊接接头的强度和硬度升高,焊缝硬度上升幅度大于母材;焊缝的时效脆化倾向明显,时效7000 h后缺口冲击吸收能量都保持在15 J以下。焊缝区晶界处M23C6相的连续网状分布及σ相、G相的存在导致了其较低的缺口冲击吸收能量和时效脆性,而晶内均匀细小Z相的沉淀强化作用则提高了接头的强度和硬度。     

高温扩散退火对ZG31Mn2SiREB钢组织及性能的影响

以履带板用钢ZG31Mn2SiREB为研究对象,在880℃正常淬火前对其进行1200℃高温扩散退火预处理,研究了预处理工艺对其淬火组织和力学性能的影响。结果表明:ZG31Mn2SiREB钢铸态组织粗大不均,直接淬火后组织及显微硬度分布极不均匀,冲击韧度较低;经高温扩散退火预处理后,最终组织均匀细小,显微硬度分布均匀,冲击韧度明显提高。     

2519高强铝合金双丝GMAW焊接工艺

针对20 mm厚2519铝合金板,试验了大电流两道焊(DL)和小电流四道焊(XS)两种GMAW焊接工艺对焊缝成形和接头的力学性能的影响.结果表明,DL和XS焊接接头的抗拉强度都不足母材的60%,但DL接头的抗拉强度和伸长率比XS高而冲击韧度比XS低.综合DL和XS焊接工艺的优点,提出了新的大电流四道焊接工艺(DS).对接头的力学性能测试表明,DS焊接接头抗拉强度达到母材的61.2%,冲击韧度较DL焊接接头有所提升.DS焊缝区组织主要是α相和弥散分布的共晶组织;对接头进行硬度测试发现,焊缝区硬度最低,而由于θ相的重新固溶析出,热影响区硬度较焊缝区有明显提高.