超声振动对304不锈钢窄间隙TIG焊接接头组织和力学性能的影响

针对304不锈钢窄间隙TIG(非熔化极惰性气体保护电弧焊)焊接焊缝晶粒粗大、接头拉伸性能较差等问题，采用将超声振动头施加在试板，在TIG焊接过程引入超声振动的方法对其进行焊接，研究了焊接接头的组织和力学性能。结果表明：引入超声振动后，在热力学和动力学综合作用下，焊缝熔深增加，焊缝区柱状晶向等轴晶转变速率提高，等轴晶占比增多，晶粒细化；与常规TIG相比，引入超声振动后改善了304不锈钢窄间隙焊接接头的焊缝组织，提高了其力学性能，焊缝区的硬度明显提高，接近于母材，焊接接头的抗拉强度和屈服强度也均高于常规TIG焊接接头，伸长率也得到提高；当超声振幅为40μm时，焊接接头的抗拉强度最高，为674 MPa,屈服强度也较高，为376 MPa,断后伸长率为25%。     

基于超声振动的304不锈钢TIG焊接

304不锈钢是应用最为广泛的一种奥氏体不锈钢,它具有优良的耐蚀性和耐热性,优良的低温强度和力学性能.304不锈钢常用的焊接方法为TIC焊接.普通TIC焊接由于焊缝熔深浅、焊接速度低、焊接效率较低,而且在焊接过程中容易出现焊缝区和热影响区的晶粒粗大,造成焊接接头质量下降.功率超声振动是金属凝固过程中改善组织、提高力学性能的有效方法之一.为了提高焊接效率和改进接头的质量,将超声振动通过机械耦合方式引入304不锈钢TIG焊接的过程中,进行了平板堆焊试验.结果表明,施加超声后焊接的熔深有效增加,深宽比增大,焊缝结晶方式由粗大柱状晶转变为细小的树枝晶和等轴晶,晶粒度减小,熔合区组织均匀化.     

超声电弧对6061铝合金MIG焊接头组织和性能的影响

为了改善铝合金MIG焊的接头质量,利用外接超声激励装置在MIG焊接电弧中激发出超声,并研究了超声激励频率对6061铝合金对接焊缝的成形、气孔分布、显微组织及力学性能的影响规律. 结果表明,超声电弧可以有效的细化焊缝组织、减少焊缝气孔量,提升接头的强度. 与常规MIG焊接相比,在引入超声电弧后,焊缝的熔宽增加,焊缝中胞状树枝晶组织被细化,等轴晶区域占比增加,在激励频率为30 kHz时组织细化效果最好;随着激励频率的增加,焊缝中的气孔量逐渐降低,焊接接头的抗拉强度提高,当激励频率为50 kHz时,抗拉强度最高,达到235 MPa,为母材强度的73.4%,对应拉伸断口中韧窝的形态更加等轴化、分布更加均匀.     

不锈钢超声-脉冲TIG焊缝的组织与性能

超声辅助TIG焊是一种新型高效焊接方法.前期研究中采用的是直流,而实际焊接中多用脉冲.采用超声辅助脉冲TIG焊方法焊接不锈钢1Cr18Ni9Ti,对焊接接头的组织和性能进行了分析,讨论了焊缝熔深增加、组织细化的机理.结果表明,施加超声振动后,焊缝熔深增加1倍以上,焊缝区组织细化,基值电流期间电弧压缩明显,接头抗拉强度和断后伸长率都有所提高.分析认为声流力是焊缝熔深增加的主要动力,声空化与声流搅拌的共同作用使焊缝组织细化.     

基于双弧超声激励的30钢焊缝性能研究

发展了一种新的双弧TIG焊方法,双弧系统由普通主TIG电弧和超声激励TIG电弧共同组成.超声电弧向焊接熔池注入超声波激励,改善焊缝接头性能.利用主电弧作为主热源,实现焊缝性能与焊接效率的双重改善.将该方法用于30钢的TIG焊接过程,实验分析表明,30钢焊缝微观组织出现了明显的细化,抗拉性能得到明显提高.     

TC4钛合金电弧超声TIG焊

进行了TC4电弧超声TIG焊接与传统TIG焊，利用X射线探伤检测接头质量，金相显微镜和SEM观察接头组织和断口，利用万能试验机测试接头拉伸性能。结果表明，严格按照航空标准进行TC4常规TIG焊与电弧超声TIG焊，所获得的接头均达到航空一级；随着加入超声频率的增加，激励电压的增大，电弧超声TIG焊焊缝组织细化、等轴化，枝晶破坏痕迹不明显，接头抗拉强度、屈服强度和延伸率均有所提高。     

电弧超声改善Ti6Al4V焊接接头性能的研究

利用电弧的动态变阻性负载特性激发出电弧超声并应用于Ti6A14V的TIG焊过程.研究了电弧超声对Ti6Al4V焊接接头组织和性能的影响,并与传统TIG焊进行了比较.结果表明,严格按照航空标准进行Ti6Al4V常规TIG焊与电弧超声TIG焊所获得的接头均达到航空一级.加入电弧超声后,随着超声频率的增加和激励电流的增大,焊接接头宽度逐渐减小,焊缝组织细化、等轴化,枝晶破坏痕迹不明显,接头拉伸强度、屈服强度、延伸率和疲劳强度均有所提高.     

超声频脉冲电信号耦合前后铝合金TIG堆焊接头特点

电弧堆焊作为一种低成本高效率的焊接方法在材料表面修复领域具有广阔的应用前景,文中将超声频脉冲电信号与低频交流TIG焊接电信号耦合,将超声能量引入TIG堆焊过程,改善铝合金TIG堆焊质量. 对超声频脉冲电信号耦合前后5083铝合金TIG堆焊焊缝成形、组织及硬度进行对比. 结果表明,随超声电源输出电压的增大,焊缝成形向熔宽减小、余高增大的趋势变化. 超声作用后,晶粒尺寸发生了一定变化,但晶粒形态无明显变化. 熔合区的晶粒细化最显著;焊缝区及热影响区的晶粒细化不明显,相反,随超声电源输出电压的增大,晶粒明显粗化. 熔合区及热影响区的第二相分布呈聚集现象. 超声作用对晶粒内部Mg元素的分布影响较大,增大超声电源输出电压,Mg元素在晶界处的偏析减弱. 硬度测试结果表明,超声频脉冲电信号耦合后焊缝硬度增大.     

304不锈钢TIG焊与激光焊工艺对比研究

采用TIG焊与激光焊分别进行304不锈钢平板对接试验,通过万能试验机、显微硬度计、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线荧光衍射(XRD)等对比分析2种焊接工艺条件下焊接接头理化性能。结果表明:2种焊接工艺下304不锈钢焊接接头成形良好且无明显缺陷;激光焊焊缝面积、正反面熔宽更小; 2种焊接工艺的焊缝组织均为奥氏体和δ铁素体树枝晶组成,但激光焊树枝晶数量更多、尺寸更加细小;激光焊和TIG焊拉伸试样断裂位置均在焊缝区,但激光焊抗拉强度和伸长率更大,断口韧窝更细小均匀且更深,激光焊焊缝相较于TIG焊的塑韧性更好;激光焊接头的焊缝区显微硬度整体高于TIG焊接头焊缝区的显微硬度,由于晶界强化作用,2种焊接工艺的焊接接头显微硬度的最大值均出现在熔合区附近。     

0Cr18Ni9不锈钢脉冲Nd:YAG固体激光焊和TIG焊焊缝耐腐蚀性能对比研究

利用硫酸-硫酸铜溶液对0.6mm厚304不锈钢Nd:YAG固体脉冲激光焊焊接接头耐腐蚀性能进行了试验研究,并与其TIG焊焊接接头及母材的耐腐蚀性能做了对比分析.结果表明,通过腐蚀前后显微组织发现母材没有晶间腐蚀现象,脉冲激光焊焊缝有轻微腐蚀,而TIG焊焊缝在晶界出现了较为明显的晶间腐蚀沟,腐蚀沟沿晶界有网状分布特征.通过腐蚀前后的显微硬度比较发现,脉冲激光焊焊缝最大硬度大于TIG焊焊缝,大于母材,TIG焊焊缝有部分低于母材的硬度区.提出了提高304不锈钢激光焊焊缝耐晶间腐蚀性能的方法和措施.     

SPA-H钢与304不锈钢异种钢焊接接头组织及性能研究

采用钨极氩弧焊对SPA-H钢与304不锈钢进行异种钢焊接,分析测试了不同焊接电流下焊接接头的显微组织、显微硬度和拉伸性能,研究了焊接电流对焊接接头组织及性能的影响。结果表明,随着焊接电流的增加,焊缝组织从定向生长的胞状晶和树枝晶到细化的胞状晶和树枝晶,再到粗大的等轴晶变化;SPA-H母材与焊缝之间存在明显的熔合线,而且随着焊接电流增加,熔合线由窄变宽;焊接接头中的硬度峰值都出现在焊缝区,电流为70 A时焊接接头焊缝和304侧热影响区的硬度值最高,但SPA-H侧热影响区的显微硬度显著低于焊缝区的显微硬度;电流为70 A的试样接头抗拉强度均高于60、80 A的焊接接头,60 A的试样接头抗拉强度和伸长率最低;三种焊接电流下的焊接接头抗拉强度均远高于母材,焊缝满足强度要求。     

外加交流磁场对AZ31+1%Ce+1%Sb镁合金TIG焊的影响

采用组织分析和性能检测的方法.研究了外加纵向交流磁场对镁合金TIG焊电弧形态及焊缝质量的影响.结果表明:交流纵向磁场可促使焊接电弧周期性旋转,有利于焊缝成形.磁场的电磁搅拌作用使得焊缝晶粒细化和组织均匀细小,焊接接头的焊缝区和热影响区显微硬度均高于母材,抗拉强度为220MPa,达到母材的88%,断裂发生在焊缝区,属于剪切断裂.     

不锈钢高频复合双钨极氩弧焊接工艺方法

针对双钨极TIG焊存在的电弧压力小、焊缝熔深浅等问题,提出了一种新型焊接工艺方法——高频复合双钨极TIG焊(high frequency hybrid twin-electrode TIG welding, HFHT-TIG焊),在双钨极氩弧焊的一个钨极上通以高频脉冲电流,达到提高电弧压力和挺度、搅拌熔池、细化晶粒、改善接头组织和力学性能的目的. 采用HFHT-TIG焊进行了6 mm厚奥氏体不锈钢焊接工艺试验,并与双钨极TIG焊接头进行对比. 结果表明,HFHT-TIG焊能够显著提高电弧挺度和电弧压力,焊缝表面成形更佳,横截面对称性更好,焊缝区的树枝晶组织更加细小,断口韧窝更加均匀和细密,接头的抗拉强度和断后伸长率分别提高了12.1%和30.2%.     

电弧超声对Q235A的SMAW焊缝组织和性能的影响

作为焊接电弧的热源,对其施加高频调制后可变成可控的超声发射源。通过对比常规SMAW和电弧超声作用下SMAW的Q235A焊缝组织,发现电弧超声能够细化熔合区晶粒,并使得粗晶区宽度变窄;同时,磁记忆检测法的结果表明,电弧超声改善了焊接接头的残余应力分布。     

填丝对马氏体不锈钢接头组织与性能的影响

试验采用ER308焊丝填充材料,调整AISI420马氏体不锈钢TIG焊缝微观组织,改善其接头力学性能。结果表明,随着ER308焊丝填充量的增加,420马氏体不锈钢TIG焊缝金相组织由典型的板条状组织转变为板条与枝晶混合组织,最终转变为全枝晶组织。通过直读光谱法测量焊缝位置元素含量变化,发现填充ER308焊丝后,焊缝中C含量减少,Cr,Ni含量增加。这一变化使得焊缝金属马氏体转变起始温度降低,导致室温焊缝中马氏体相比例减小。维氏硬度测试与拉伸试验表明,ER308焊丝填充材料可显著提升AISI420马氏体不锈钢TIG焊接头的塑韧性。     

304不锈钢薄板列置双TIG高速焊缝组织与性能

相比常规速度不锈钢焊接,高速焊接过程中焊缝金属的凝固过程及组织形态将会发生变化,从而影响焊缝组织和性能. 对1.2 mm厚304不锈钢薄板对接,采用列置双TIG焊在焊接速度为3.0 m/min时获得了良好焊缝成形,并与常规速度单TIG焊接工艺相比,采用非标准拉伸试样测试了焊缝性能,并分析了其组织. 结果表明,高速双TIG焊接焊缝中心生成等轴晶,两侧树枝晶未形成对向生长的定向晶粒,焊缝抗拉强度及断后伸长率略低于母材;相比常规单TIG焊接工艺,高速双TIG焊接热影响区晶粒平均直径降低了10.3%,但焊缝中心晶粒平均直径增大了12.9%;焊缝抗拉强度和断后伸长率分别提高了4.3%和23.2%,焊缝中心硬度值略高于母材.     

电弧超声对Q235A的SMAW焊缝组织和性能的影响

作为焊接电弧的热源，对其施加高频调制后可变成可控的超声发射源。通过对比常规SMAW和电弧超声作用下SMAW的Q235A焊缝组织，发现电弧超声能够细化熔合区晶粒，并使得粗晶区宽度变窄；同时．磁记忆检测法的结果表明，电弧超声改善了焊接接头的残余应力分布。     

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.     

薄板不锈钢旁路分流双面电弧高速焊接工艺分析

针对薄板不锈钢传统焊接方法焊接效率低、焊接缺陷多等问题,提出一种薄板不锈钢旁路分流双面电弧高速焊接方法。采用正面MIG-TIG背面TIG的双面焊接工艺,对船用2 mm厚的304不锈钢板进行焊接工艺机理研究。针对焊接效率提升问题,进行试验验证,对焊接过程中不同焊接速度和旁路电流对焊接质量的影响进行对比分析,并进行宏观组织和微观组织观察,通过拉伸试验验证焊缝接头力学性能的可靠性。结果表明,在施加旁路的情况下,正面旁路有效减小了母材的热输入,提升了焊接效率,并使焊缝热影响区组织得到较好的控制,达到细化晶粒的效果,从而减少焊缝咬边、塌陷等缺陷。创新点：(1)提出旁路分流双面电弧焊接工艺方法,对焊接过程中的热输入进行有效控制。(2)不锈钢薄板对接焊丝熔覆效率得到大幅度提升,有效解决焊接过程填丝效率低的问题。(3)焊接过程中焊缝热影响区组织和性能得到较好的控制。     

活性剂对不锈钢TIG焊接头微观组织和性能的影响

主要探讨了活性剂对不锈钢TIG焊的电弧形貌、焊缝熔深、熔宽、微观组织和显微硬度的影响规律与机理,以获得经济实用型不锈钢TIG焊活性剂配方。试验结果表明,在相同焊接工艺参数条件下,使用活性剂的不锈钢TIG焊缝表面成形良好,深宽比增加。2种活性剂中,活性剂G1使不锈钢TIG焊缝深宽比较大,是未使用活性剂时的5.5倍,熔合区的显微硬度未发生明显变化;活性剂G2则使焊缝熔合区奥氏体晶粒更加均匀细小,显微硬度略有增加且分布均匀。