AZ31镁合金真空电子束焊工艺参数正交试验研究

采用正交试验的方法优化5 mm厚AZ31镁合金真空电子束焊工艺,通过极差分析的方法确定最优焊接参数,并且对优化参数下的焊接接头进行硬度试验。试验结果表明,工艺参数为聚焦电流1.59 mA,电子束流42 mA,焊接速度2000 mm/min,加速电压49 kV时焊接接头硬度最高,且接头各区域硬度值分布为焊缝接近于母材,热影响区最低。     

电子束扫描波形对紫铜显微组织及力学性能的影响

对厚2mm的T2紫铜薄板进行真空电子束焊接,研究了不同扫描方式对焊缝表面成形、焊接接头微观组织和力学性能的影响。结果表明,在工作距离为300mm、加速电压为60kV、聚焦电流为502mA、焊接速度为800mm/min和电子束流为27mA情况下,对比添加了扫描方式的焊接,发现焊接过程中加入三角波扫描时,不但可以得到成形良好的焊接接头,而且焊缝的显微硬度值和焊接接头的抗拉强度均得到了改善。焊接接头的平均抗拉强度为178.8 MPa,其中最高抗拉强度为母材的85%,伸长率最高可达母材的84.5%,焊缝熔合区较整个焊缝区来说最为薄弱。     

铝钛异种合金电子束焊接接头缺陷分析

采用电子束焊接工艺对7075铝合金和TC4钛合金异种金属进行焊接,主要研究焊接缺陷的形貌特点、形成原因及控制措施。结果表明:在铝合金与钛合金异种金属电子束焊接头中出现气孔、裂纹、缩孔等缺陷,调整焊接工艺参数、改变束斑在异种母材上的相对能量分布可以消除气孔、裂纹等缺陷。同时延长焊缝金属冷却时间,使液态熔池及时补充凝固过程中产生的孔隙,利用表面焦点减小熔池体积,对焊缝内的缩孔有一定的改善。最佳焊接参数为:工作距离272 mm,电子束流18 mA,焊接速度20 mm/s,聚焦电流415 mA。试验为提高铝合金与钛合金异种金属电子束焊接接头质量提供了参考。     

5A06的焊接工艺与性能

采用电子束工艺焊接5A06铝合金,对获得的焊接接头进行了焊缝外观检查、无损检测和显微硬度测试以及X射线衍射分析,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(加速电压40 k V、聚焦电流245.8 m A、电子束流38 m A、焊接速度77 mm/min;带扫描)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,焊缝中Mg烧损较小,焊接接头中焊缝区硬度较母材降低。另外在焊接接头中焊缝区和母材的相组成基本相同,但是焊缝中Al和Al Fe3相组成明显增多。焊缝外观、内部质量、熔深均满足产品的使用要求。     

电子束扫描波形对铝锂合金显微组织及力学性能的影响

对厚度1.8 mm的2198-T8态铝锂合金薄板进行真空电子束焊接,分析了不同扫描方式对焊缝成形及接头力学性能的影响,以及最优焊接工艺下焊接接头的显微组织与力学性能。结果表明:在工作距离为300 mm、加速电压U=60kV、聚焦电流I_f=498 mA以及电子束流I_b=6.8mA情况下,不添加扫描可获得成形良好且无宏观气孔缺陷的焊接接头。相同参数条件下对比添加了扫描方式的焊接,得出焊接过程中添加三角波扫描时,焊缝的显微硬度值和焊接接头的抗拉强度均得到了提高,焊接接头的平均抗拉强度为326.5 MPa,其中最高抗拉强度可达到母材的71.5%,延伸率最高可达母材延伸率的86.8%,焊缝熔合区较整个焊缝区来说最为薄弱。     

3A21铝合金电子束焊工艺及接头组织与性能研究

采用电子束焊接技术焊接3 mm厚的3A21铝合金。研究电子束流和聚焦电流对焊缝成形的影响,通过光学显微镜、显微硬度仪及拉伸试验分析接头组织和性能。结果表明:电子束流和聚焦电流对焊缝成形影响显著,焊缝上部和中部由细小的等轴晶组织构成,近熔合线和焊缝底部由树枝晶和柱状晶构成。随电子束流增加显微硬度值降低,当电子束流为25 mA时焊缝成形良好,接头抗拉强度为134 MPa,焊缝强度达到基体强度的82%。     

电子束焊接工艺参数对AZ31镁合金接头形貌和性能的影响

采用电子束焊接工艺对11 mm厚的AZ31镁合金挤压板进行堆焊试验,通过改变加速电压、电子束流、聚焦电流和焊接速度等参数研究了电子束焊接参数对焊缝宏观形貌的影响规律。结果表明,其他条件保持不变,规律增大加速电压或电子束流时,焊缝的熔深和熔宽逐渐增加,且电子束流对其影响效果更加明显。聚焦电流的变化对焊缝的形貌影响作用较大。随着焊接速度增大,焊缝的熔深和熔宽逐渐减小。热输入量对接头的组织和性能有重要影响,焊接线能量增大,α-Mg晶粒尺寸增大,β相在晶内和晶界处析出量逐渐增多。焊接接头硬度值分布为焊缝区高于部分熔化区和母材,增大焊接线能量,焊缝区硬度值呈下降趋势变化。     

薄板TC4钛合金脉冲电子束焊接技术研究

脉冲电子束焊接是指将电子束流调制成脉冲方波的形式进行焊接的一种先进技术。脉冲束流能提高被焊金属蒸发率,从而提高焊接效率、增加焊缝深宽比。本文采用常规直流电子束和不同频率脉冲电子束对1.2 mm薄板TC4钛合金进行了焊接工艺试验,并对接头进行了微观组织与力学性能检测。结果表明：脉冲电子束焊接能够形成无熔合缺陷的焊缝,随着频率的增加,焊缝咬边和背面余高减小,表面成形得到改善;由于焊接热循环变化,脉冲束流可加快熔池冷却速度,细化组织晶粒;直流和脉冲电子束焊接接头拉伸时均断裂在母材区,拉伸强度不低于母材;高频脉冲电子束可提升焊接接头塑性和焊缝区、热影响区的显微硬度,频率为10 kHz时,焊接接头的断后伸长率可达14.9%,约为母材的80%,焊缝区和热影响区的显微硬度分别为375 HV和368 HV。     

3003铝合金电子束焊接工艺及接头性能分析

采用电子束焊接方法对3003铝合金进行基体自熔焊,通过调整电子束流、焊接速度、聚焦电流,观察焊接参数对焊缝形貌的影响,并分析对接焊接头的组织和力学性能。结果表明:电子束流、焊接速度对焊缝成形影响显著,在保证熔透的前提下,热输入小的焊接规范有利于获得更好的接头质量。利用理想的参数组合进行焊接,得到的焊缝组织主要由中心区细小的等轴晶和熔合线附近柱状晶组成,接头的抗拉强度为母材的73%,断后伸长率为8.63%,断裂形式为韧性断裂。     

铸造TC4合金电子束焊接工艺研究（英文）

主要探讨铸造TC4合金电子束焊接工艺。为了获得良好的铸造TC4合金电子束焊接接头,作者对焊缝形貌,微观组织和接头拉伸性能进行研究。结果表明:通过调节焊接电流和焊接速度可以获得电子束焊双面成型工艺,但是对于厚板却很难获得双面成形的焊缝形状,经X射线检测焊缝内部质量,能满足检验标准;铸造钛合金电子束焊接接头微观组织构成的母材由板条状α相和β相组成,焊缝区域由针状马氏体组成,热影响区由细针状马氏体、板条状α相和β相组成;铸造TC4电子束焊接接头拉伸性能与母材相当,因此可以通过改善母材的组织成分和显微组织来提高其焊接接头的拉伸强度。冲击试验表明应力集中系数对吸收功有很大的影响。     

氦气保护超低真空电子束焊接束流散射及焊缝形貌分析

为了解决低真空和局部真空电子束焊接时,电子束严重散射而引起的熔深、熔宽降低和焊接过程不稳定的问题,文中研究了加速电压为100 kV,束流为60 mA,真空度在133.32 ~ 1 333.2 Pa变化时的电子束和焊缝形貌的变化规律,并提出了同轴氦气保护的焊接工艺方法. 结果表明,在进行低碳钢材料的焊接时,整个工艺过程稳定,得到了焊缝熔深为30 ~ 40 mm,大深宽比的电子束焊接接头.     

TC4钛合金与Nb—W—Mo—Zr铌合金的真空电子束焊接工艺研究

采用真空电子束焊对TC4钛合金和Nb—W—Mo—Zr铌合金进行了成功焊接,焊接的基本工艺参数为：炉室真空度≤3．0×10^-2 Pa,枪室真空度≤1．5×10^-3 Pa,焊接电压56-60kv,束流20～25mA,工件的移动速度为550～600mm／min。用扫描电镜对焊接组织进行了观测,并作了X射线无损探伤。结果表明,热影响区和熔合区组织致密,焊缝熔透性好,无气孔。熔合区主要为胞状束凝固结构,基本无枝晶出现。X射线探伤结果得出,焊缝质量满足国家一级标准。焊接组件在室温下的力学性能为：Rm=595MPa,Rp0.2=482MPa,A=20％,Z=63％。     

Effect of beam deflection oscillations on the weld geometry

The changes of seam profiles and of heat affected zones during electron beam welding at use of local beam deflection oscillations, directed across or along the joint, are studied. The possibility to control the beam cross-sectional profile on base of beam power, focus position and welding velocity is limited. In contrast to expectance an increased weld root radius and lack of spiking were found only when the position of the beam focus was significantly below the weld surface (about 18 mm), and when the oscillations were longitudinal to the work-piece movement. In all other studied regimes (at sharp focus on 13 mm bellow the work-piece surface, at focus positions situated less deeply or above the surface of the work-piece, at the oscillations along the joint, and at all beam focus positions for transverse beam oscillations) dagger-like shapes of the weld cross-sections were observed. The oscillations in the impinging electron beam had a small affect on the shape of the weld root, leading to the hypothesis of beam self-focusing in the bottom part of the keyhole, through which the beam reaches the root peaks. The regimes in which wider and more uniform cross-sectional weld shafts are connected to more soft thermal cycles of crystallisation in the weld pool (the joint become more acceptable), lead to lower weld depth (that is disadvantage). Statistical analyses of the experimentally observed weld geometric parameters are implemented and discussed. At linear longitudinal oscillations with frequency F_osc = 745 Hz, the weld depth not depend practically from the oscillation amplitudes at down focus positions, and maximal weld depths are observed at focusing currents in range 840–850 mA and at oscillation amplitudes 2–2.7 mm. At transverse sinusoidal oscillations the maximal weld depth is observed at higher oscillation amplitudes for focus positions bellow the sample surface and at small oscillation amplitudes at upper focus positions. There at oscillation amplitudes of order of 0.4–0.5 mm the sharp focus is coinciding with the sharp focus at not oscillating beam.     

Effect of welding parameters on Al/Ti joint property in electron beam welding-brazing

The electron beam welding-brazing being used to join 5A06 Al alloy to TC4 Ti alloy decreases the formation of brittle intermetallic compound. Experiments were carried out to study the influence of electron beam welding parameters on the tensile strength of welds, based on an orthogonal test and analysis method. The welding parameters include beam current, welding speed, scanning figure, scanning frequency, figure size, beam offset and focus current. The optimum parameters for 3 mm 5A06 Al alloy and 2 mm TC4 alloy were as follows: acceleration voltage was 60 kV, beam current was 11 mA, welding speed was 600 mm/min, focus current was 0 mA, scan figure was ○, scanning frequency was 1 000 Hz and beam offset was 0.5 mm. The results show that the joints were with good appearance and quality welded by the optimum parameters. The successful joints could be gained and the maximum tensile strength of Al/Ti dissimilar alloy joints could be up to 222.61 MPa using electron beam welding-brazing.     

基于响应面法的HR-2抗氢钢电子束插接焊工艺参数优化

为解决HR-2抗氢钢电子束插接焊有效熔深不足、焊缝处开裂等问题,采用BBD设计试验方案,基于响应面法建立了HR-2抗氢钢电子束插接焊焊接工艺参数(聚焦电流、焊接速度、束流、倾斜角度)与预测响应值(有效熔深、接头抗剪承载力)之间的统计模型.根据有效熔深和接头抗剪承载力的要求优化焊接工艺参数,并通过优化电子束焊接工艺参数来预测电子束插接焊的有效熔深和接头抗剪承载力,实现焊缝截面形貌与接头强度的最佳组合.结果表明,模型拟合度较好,有效熔深预测值比实测值高1.17%,接头抗剪承载力预测值比实测值高2.63%,得到较优的焊接参数为：聚焦电流2.46 A,焊接速度10.00 mm/s,束流8.20 mA,倾斜角度11°.在该参数下的焊缝有效熔深1 347.82 μm,接头抗剪承载力13.525 kN.     

ULCB钢电子束穿透焊组织与性能

为了进一步探索ULCB钢的焊接性能,采用真空电子束穿透焊不同束流强度对14 mm钢板对接接头进行了焊接,通过焊缝形貌比较,束流强度为100 mA时,接头焊缝成形最好,选取该接头做了拉伸、硬度、冲击试验及金相组织分析.结果表明,拉伸试样的断裂区域在母材区,抗拉强度为761 MPa、屈服强度为669 MPa,硬度范围在270~330 HV;冲击试样的断裂区域在热影响区,焊缝区平均冲击功为288 J,热影响区平均冲击功为273 J;接头显微组织中,焊缝区和热影响区产生了α'马氏体相,使焊缝区和热影响区产生相变强化,导致焊接接头的强度和硬度均高于母材.     

AZ61镁合金真空电子束焊接温度场数值模拟

对板厚10 mm AZ61镁合金板材进行了真空电子束焊接数值模拟研究.利用有限元模型以及三维移动双椭球热源模型,采用数值模拟的方法研究了电子束流与焊接过程温度场及焊缝熔深之间的关系.结果表明,建立的模型能够获得电子束深熔型焊接的效果,模拟焊缝成形及焊缝区、热影响区温度场分布与试验焊缝成形及实际电子束焊接特点较为一致,这也证明了该模型在AZ61镁合金电子束平板对焊有限元模拟中有较好的适用性.     

Inconel 718镍基合金与304不锈钢电子束焊接

对Inconel 718镍基合金与304不锈钢进行了电子束焊接试验,分析了接头显微组织及力学性能. 结果表明,焊缝区中部由枝晶及细小的等轴晶组成,在近镍侧及近钢的熔合线,都由向焊缝中心方向生长的树枝晶组成. 各特征区域显微硬度值各不相同,焊缝区高于镍基合金侧,高于不锈钢侧. 当焊接束流为8 mA,焊接速度为700 mm/min时,接头的抗拉强度最高为722 MPa. 拉伸试样断裂发生于焊缝区内部,呈典型的延性断裂,断口可观察到明显等轴状韧窝.