5052铝合金高频微振激光焊接头气孔及组织研究

通过激光和高频微振热力耦合的方法焊接5 mm厚的5052铝合金,研究振动对焊缝成形、气孔率、显微组织及显微硬度的影响规律,并研究了振动对熔池凝固过程的影响。结果表明,当其他激光焊接工艺参数一定,振动频率为965 Hz时,焊缝宏观成形较好;在高频微振焊接工艺下,振动对熔池起搅拌作用;机械振动与焊缝气孔逸出具有一定的相关性,表现在采用振动工艺后,气孔受熔池液态金属推动,更易从焊缝中逸出,减少了焊缝内的气孔缺陷;施加振动可以抑制树枝晶生长趋势,使焊缝晶粒细化,振动频率为965 Hz时,作用最明显,焊接接头微观组织最为均匀、细密; 5052铝合金接头在高频共振频率965 Hz条件下的焊缝区平均显微硬度达到HV59.6,高于低频共振的HV56.2和无振条件下的HV53.3,并且各区域硬度数值极为平均,接近母材的硬度HV65。     

机械振动焊接对焊缝及热影响区金相组织的影响

主要研究了机械振动（振动频率在330－166Hz）焊接后的焊接及热影响区的金相组织形态。试验采用容器常用钢16MnR,采用埋弧自动焊,同时对其施加机械振动。选取三组试样分别在不同振动频率和振幅的条件下,进行振动焊接。结果表明,机械振动焊接可大大改善焊缝及热区的金相组织,使焊缝的组织明显细化,熔合线和过热区变窄,魏氏组织减少。同时,从焊缝溶池结晶过程方面,对在该条件下焊缝及热影响区的金相组织的形成过程做了详细的讨论。另外还得出,振动频率在窄范围内对振动焊接试件的焊缝及热影响的金相组织无明显影响。振动振幅对振动焊接试件的焊缝及热影响区的金相组织影响较大。     

不同条件下的振动焊接残余应力

设计不同振动焊接参数下平板表面堆焊试验,研究焊接热输入、振动加速度对焊接残余应力的影响,并对焊缝进行TEM观察.结果表明,在较小焊接热输入(22.8kJ/cm)时,残余应力随着振动加速度的增大而减小,且趋势明显;在中等焊接热输入(26.6 kJ/cm)时,残余应力在10 m/s2的振动加速度下残余应力最小;而对于较大焊接热输入(31.6 kJ/cm),残余应力在加速度为15 m/s2时有明显下降.残余最大主应力的方向较接近于平行于焊缝方向.采用15 m/s2振动加速度时,残余横向应力和残余最小主应力在三种热输入下较常规焊接时的应力降低幅度均超过30%,振动降低残余应力的效果明显.对不同条件下焊缝组织的微观结构分析显示,在一定热输入条件下,振动降低了位错密度.     

机械振动频率对高强度钢焊接接头低温韧性的影响

为了研究机械振动频率对低合金高强度钢焊接接头低温韧性影响,采用Ar+CO₂混合气体保护进行多层焊接,同时施加不同频率的机械振动.结果表明,机械振动可以改善高强度钢焊缝的低温韧性和显微组织,相比无振动焊接,施加振动后焊缝中针状铁素体以细小弥散形式分布,且焊缝中大夹杂物数量明显减少;在振幅一定的情况下,焊接接头冲击性能对振动频率不敏感;外加振动对焊接接头韧性的影响仅存在一定试验温度范围内,随着试验温度降低,振动对焊接接头韧性的提升效果逐渐减弱,试验温度降低至一定值,振动对焊接接头韧性的影响基本消失.     

机械振动条件下AZ61合金焊接接头组织与性能研究

研究了垂直振动、水平振动和坡口角度对AZ61合金TIG焊接接头组织和力学性能的影响,分析了机械振动的作用机理。结果表明,垂直振动和水平振动条件下,不同坡口角度下的AZ61合金焊缝区等轴晶尺寸都要小于常规TIG焊缝区,且颗粒状β-Mg17Al12相含量相较于常规TIG焊焊缝区有所减小,但是水平振动条件下焊缝区晶粒细化程度略低于垂直振动条件;垂直振动和水平振动焊接条件下热影响区的晶粒尺寸相对常规TIG焊更加细小,但是晶粒尺寸分布并不均匀,且相同坡口条件下热影响区晶粒要明显粗于焊缝区;垂直振动和水平振动条件下,开坡口和无坡口焊接接头的抗拉强度和断后伸长率都要高于常规TIG焊,且垂直振动、坡口角度为25°时,AZ61合金焊接接头具有最佳的强度和塑性结合。     

机械振动加速度对Q460D钢埋弧焊接接头组织与性能的影响

研究了振动加速度对不同焊接线能量下Q460D钢埋弧焊焊接接头组织、显微硬度和冲击性能的影响,分析了振动加速度的作用机理。结果表明,机械振动可以改善Q460D钢埋弧焊焊接接头焊缝区显微组织,使得铁素体更加细密,组织均匀性提高;不同焊接热输入下Q460D钢埋弧焊焊接接头的显微硬度峰值出现在热影响区粗晶区内,而焊缝区的硬度偏低,且振动加速度在8 m/s~2时,焊缝区和粗晶区的显微硬度相对较高;较小的焊接线能量(30.4 kJ/cm)与较高的振动加速度(12 m/s~2)以及较大的焊接线能量(35.5 kJ/cm)与较小的振动加速度(4 m/s~2)可以使得Q460D钢焊接接头具有较高的冲击功。     

机械振动对AZ31合金TIG接头组织与性能的影响

在AZ31合金焊接过程中施加机械振动的方法,考察了非熔化极惰性气体钨极保护焊(TIG)、垂直振动焊和水平振动焊接对AZ31合金焊接接头显微组织和力学性能的影响。结果表明,无论是垂直振动还是水平振动,不同坡口角度的焊接接头的焊缝区和热影响区的晶粒都得到明显细化,力学性能都有不同程度的提高;垂直振动方式下坡口角度增加晶粒尺寸逐渐粗化,而水平振动方式下的坡口角度对焊缝区和热影响区的晶粒尺寸的影响较小。     

不同焊接条件下接头组织和断裂韧度的对比分析

在球阀的焊接过程中采用振动埋弧焊和常规埋弧焊相结合的工艺.接头金相显示,附加振动后,焊接接头晶粒细化明显,熔合区和过热区变窄,魏氏组织减小.从断裂力学的角度分析机械振动对焊接接头韧度的影响,结果表明,焊缝的断裂韧度明显大于HAZ;振动焊接条件下的焊缝和HAZ的CTOD值明显高于常规焊接下焊缝和HAZ的CTOD值;且振动焊接使得焊接接头的各部分之间断裂韧度的差别明显缩小,断裂韧度更趋均匀化.经断口的扫描电镜可观察到振动焊接下焊缝的韧窝密度明显大于常规焊接下焊缝的韧窝密度.     

机械振动方式对Inconel 601H镍基高温合金焊缝微观组织的影响

为了降低镍基高温合金焊缝的热裂纹敏感性,采用在TIG焊过程中施加横向和纵向低频机械振动的方式进行焊接试验,焊后采用光学显微镜和扫描电子显微镜分析焊缝的微观组织以及析出相的变化特征,并对焊接接头的显微硬度进行了对比分析。试验结果表明:不同的振动方式下焊缝晶粒的细化效果不同,与横向振动相比,施加纵向振动的焊缝可以获得细小均匀的等轴晶组织,焊接接头的显微硬度明显提高。与常规焊接相比,不管是施加横向振动还是纵向振动,焊缝处的γ′相更加细小,且弥散均匀分布。因此,焊接过程中施加低频机械振动有利于降低镍基高温合金焊缝的热裂纹敏感性。     

超声振动辅助E40钢水下湿法焊接组织与性能

文中针对常规水下湿法焊接过程中焊缝力学性能低的问题,设计了超声振动辅助水下湿法焊接的方法. 通过超声辐射端将超声振动能量施加在电弧前方的待焊区域,进而通过工件将超声能量传递到熔池中,对比研究了超声振动对焊缝成形、微观组织及力学性能的影响. 结果表明,超声振动能够减小焊缝截面不对称,增加焊缝深宽比,使熔池发生强烈的搅拌作用,具有细化晶粒的作用,并降低熔合区处柱状结晶的倾向. 与常规水下湿法焊接相比,超声振动辅助水下湿法焊接抗拉强度明显提高,达到母材的92.4%;焊缝区显微硬度升高,热影响区硬度值变化较小.     

焊接专家——史耀武

史耀武 ,194 0年生于北京。汉族。中共党员。 1959年北京市第四中学毕业。196 4年西安交通大学毕业 ,毕业后留校任教。 1982年在英国Ａｓｔｏｎ大学冶金与材料工程系获得博士学位。 1985年起任西安交通大学教授。 1984年至 1987年任西安交通大学机械工程系副主任 ;1987年至 1994年任系主任兼机械工程研究所所长。 1990年起任博士生导师 ,并与其他教师一起创建了西安交通大学焊接专业博士点。 1995年调入北京工业大学 ,现任北京工业大学材料科学与工程学院院长。在与教师的共同努力下 ,自 1998年以来先后拥有了材料学科的二级至一级的全部博…     

焊接结构和顺序对焊接残余应力影响研究

采用有限元软件MSC.Marc,对使用高强钢制造的工程机械常用局部加强贴板焊接结构进行焊接残余应力数值模拟计算分析。文中分别对四种不同结构和焊接顺序进行计算,对比分析结果表明:结构拘束和焊接顺序对焊接残余应力有重要影响,局部加强贴板增加结构拘束度,导致焊接残余应力增大;先焊主结构,再焊局部加强贴板,焊接残余应力最大。因此,合适地设计焊接结构和焊接顺序有利于降低结构的焊接残余应力,提高焊接结构的可靠性。     

薄板工字梁焊接变形的控制

大型薄板工字梁抗弯刚性小,焊接变形复杂且多样,变形量控制困难。通过对薄板工字梁焊接变形的原因进行分析,提出了控制其变形的技术措施。实践表明,焊接变形可控制在标准允许范围内。     

焊接经验公式在焊接工艺中的应用

本文对于手弧焊、埋弧焊、CO2气体保护焊等焊接方法的焊接电流、电弧电压经验公式进行了对比分析，指出了这些经验公式使用的范围及使用时须注意的问题。实践证明，这些公式简便、实用。     

20钢蒸汽管道氩电联焊焊接工艺

本文分析了对20钢蒸汽管道采用的TIG打底焊、SMAW焊条填充、盖面时的焊接工艺,采用该工艺减少了气孔、夹渣和未焊透等缺陷,提高了焊接接头的射线检验合格率,保证了焊接质量。     

大型三幅板焊接齿轮的组装与焊接

本钢1700轧机改造项目中的F1、F2大齿轮是迄今为止我厂生产的最大的焊接齿轮.其外形尺寸为1340mm×3740mm.制造执行的是德国西马克SN200技术标准,并首次采用了埋弧自动焊技术,焊后探伤一次通过.     

窄间隙埋弧焊焊接曲轴

焊接曲轴是近代曲轴制造工艺中一个重要成就.采用窄间隙埋弧焊方法焊接曲轴,不仅保证了焊缝的强度和刚度,而且节省了材料、降低了焊接应力、减少了焊接缺陷.     

高频焊接钢管工艺参数的研究

为了提高冷弯钢管焊接质量,采用不同工艺参数对其进行焊接,用金相、扫描电镜及硬度测试、冲击、冷弯和拉伸等方法研究了其焊接钢管的组织及力学性能.结果表明,焊缝区域没有裂纹、气孔等缺陷.试样焊缝中心组织为魏氏组织,热影响区的组织是魏氏组织、珠光体和先共析铁素体,母材为珠光体和铁素体.试样焊缝处的表面布氏硬度最高,热影响区居中.而母材最低.焊缝组织粗大,硬度最高,韧性最低.试样弯曲角随面能量呈山型变化趋势,只有面能量处于最佳值时,焊缝力学性能最佳.     

水下焊接技术

TWI进行船舶、海上作业和石油、天然气产业的水下焊接研究已超过25年。它的咨询和研发工作涉及耗材、自动化水下焊接和设备等方面。