厚板铝合金变极性等离子弧横焊接头性能分析

以厚度8 mm的2219铝合金为对象,采用变极性等离子弧工艺,获得了焊缝成形良好的横焊接头。通过分析对比焊接电流与离子气流量匹配关系,获得了横焊工艺规范窗口。同时,研究了横焊接头不同区域组织及力学性能。结果表明:采用焊接工艺窗口内的参数焊接的横焊接头,抗拉强度约为240~250MPa,延伸率在3.1%~3.5%之间,接头断裂位置主要发生在接头上部熔合线附近的气孔密集区。接头组织具有不对称性,上部组织更为细小,接头中心位置显微硬度最低,两端热影响区硬度逐渐增高。     

2219铝合金变极性等离子横焊接头补焊性能研究

对厚度8 mm的2219铝合金变极性等离子横焊接头进行TIG补焊,获得了成形良好的补焊接头,并对焊缝力学性能、微观组织、断裂模式及断口形貌进行了分析。结果表明,补焊接头的力学性能和弯曲性能较高,达到母材强度60%以上,断后延伸率约为4%;补焊接头生成的共晶组织是造成补焊接头与原焊缝交界处开裂的主要原因;受组织及气孔的影响,补焊接头断裂路径和模式分为3种,断口韧窝多、深度浅,为韧性断裂。     

补焊对30CrMnSiA高强钢焊接接头力学性能的影响

以30CrMnSiA高强钢原始焊接接头和一次补焊接头为研究对象,通过拉伸试验、疲劳试验及显微组织分析等方法研究了补焊对其焊接接头力学性能的影响。结果表明:经过补焊后,30CrMnSiA高强钢焊接接头的力学性能略微降低;热影响区是接头拉伸性能的薄弱部位,而焊趾处是接头疲劳性能的薄弱部位;补焊对焊缝附近的显微组织无明显影响。     

2219铝合金变极性等离子横焊接头缺陷机理研究

通过对厚度为8 mm的2219铝合金横焊过程中的高速摄像观察及典型接头金相分析研究,阐述了横焊接头典型咬边及气孔缺陷成形机理。结果表明,横焊过程中,小孔熔池形成过程中受力的平衡与稳定,是焊缝成形的前提与基础;焊缝背面受力失衡且金属流动性差是造成背面咬边缺陷的原因;在电弧力及熔池重力的共同作用下,金属湿润铺展受到阻碍是焊缝正面咬边缺陷的成因;重力向下,浮力向上,熔合线附近冷却速度较快,导致气孔来不及逸出而在焊缝上侧聚集。     

2195-T8铝锂合金激光焊接接头的组织与性能

采用高功率CO_2激光焊机焊接3.7mm厚的2195-T8铝锂合金,研究了不同焊接工艺参数对焊缝成形质量的影响,并对优化焊接工艺条件下焊态和固溶时效态焊接接头的显微组织及力学性能进行了比较。结果表明:焊态接头焊缝区的硬度为81.81HV,比母材的下降了32.3%,接头的抗拉强度为296 MPa,比母材的下降了49%;经固溶时效处理后,焊缝的组织更加均匀,晶界及晶内析出了许多弥散且均匀分布的T_1(Al_2CuLi)强化相,焊缝硬度和接头的抗拉强度比热处理前的分别提高了25.6%和13.7%。     

3A21铝合金激光焊与激光-氩弧焊复合焊微观组织及性能比较研究

采用激光焊接与激光-氩弧焊复合焊接2种方式对厚度为2mm的3A21铝合金板材进行对接焊,研究2种焊接方式下焊接接头微观组织、缺陷分布及硬度分布的不同。实验结果显示激光-氩弧复合焊接接头相比激光焊的接头显微组织更细密,且气孔数量明显减少。激光焊接接头的平均显微硬度与复合焊接头平均显微硬度相差不大,分别为52HV左右及51.3HV左右,均明显高于基体平均显微硬度值43HV。     

2219铝合金双轴肩搅拌摩擦焊工艺及接头组织性能研究

通过对8mm厚2219铝合金进行双轴肩搅拌摩擦焊试验,研究了不同焊接速度对接头成形、组织演变及其对力学性能的影响规律。工艺试验结果表明:在固定转速(200r/min)下,不同焊接速度下的接头均成形良好,未出现微裂纹、隧道以及疏松等焊缝表面缺陷。随着焊接速度的增加,接头区域晶粒尺寸减小;接头显微硬度受到晶粒尺寸与沉淀相分布的制约,硬度分布曲线呈“W”形,热影响区硬度最低。并且随着焊接速度的增加,接头最低硬度和抗拉强度逐渐提高,断裂位置发生在热影响区与热影响区交界处。在焊接速度为350mm/min时,接头抗拉强度达到最大值335MPa,约为母材的72.8%。     

新型柔性变极性等离子弧铝合金横焊技术研究

针对中厚板铝合金横向焊接的技术需求和瓶颈问题,开展变极性等离子弧穿孔横焊技术的研究。以8 mm厚铝合金板为研究对象,进行常规变极性等离子弧穿孔横焊试验,发现横焊穿孔熔池很难建立。通过横焊穿孔熔池受力计算、熔化金属流动分析,探究问题产生的原因。推导出熔池背面小孔临界半径与表面张力、电弧力和重力之间的关系式。当受力状态满足关系式时,小孔熔池才能闭合、形成焊缝。依据上述理论,提出柔性变极性等离子弧。该电弧在保证穿孔前提下,通过降低电弧压力,增大小孔临界半径,促进了穿孔熔池的稳定建立。利用该技术实现了8 mm板厚2219铝合金的穿孔横向焊接,接头成形优良。焊前预热和表面氧化膜刮削可大幅度降低横焊接头气孔缺陷。     

6061-T6铝合金搅拌摩擦焊接头的组织和性能

对4mm厚6061-T6铝合金进行了搅拌摩擦焊焊接,采用组织观察,拉伸试验和静态腐蚀失重试验对搅拌摩擦焊接头的显微组织和力学性能及腐蚀性能进行了研究。结果表明:接头焊核区发生了动态再结晶,形成了细小的等轴晶,热机影响区晶粒发生了较大程度的变形,热影响区晶粒发生了粗化;焊接速度为160mm·min-1时,接头的抗拉强度达到215MPa,为母材的76%,接头的断裂形式为韧性断裂;接头显微硬度分布曲线呈W形,沿焊缝中心线基本对称,前进边热影响区硬度低于母材的,是接头的薄弱环节;焊接速度为160mm·min-1时,焊缝的耐蚀性比母材的好。     

5A06铝合金不同焊接位置焊接工艺参数研究

针对5A06铝合金缺乏全位置焊接工艺这一问题,采用三个不同的焊接位置分别设置三组不同参数对其进行焊接,研究焊接位置对工艺参数和接头性能的影响。试验结果表面,采用钨极氩弧焊（GTAW）方法焊接5A06铝合金,钨极直径2.5 mm,焊接速度50 mm/min,电弧电压16 V,平焊焊接电流100 A,气体流量10 L/min,立焊焊接电流90 A,气体流量9 L/min,横焊焊接电流90 A,气体流量9 L/min,三组参数能确保焊缝表面成型良好,无焊接缺陷产生;平焊、立焊和横焊焊接后焊缝金相组织由α(Al)固溶体、β相+不溶杂质相组成,由于热输入的影响,焊缝冷却速度慢,延长了焊缝中Al-Mg共晶形成的时间,焊缝组织呈现带状或条状,母材组织呈现等轴晶状,焊缝晶粒较母材粗大;焊接过程中5A06铝合金强化力学性能元素Mn和Mg受到高温电弧作用被烧损,因此三种焊接位置焊缝硬度均比母材低,因平焊时焊接电流比横焊和立焊大,平焊焊接区域Mn和Mg元素烧损比立焊和横焊大,平焊焊缝硬度比立焊和横焊低,由于电流差距较小,硬度差值小,为5A06铝合金焊接工艺选取提供参考。     

2219铝合金搅拌摩擦焊工艺及接头性能

采用搅拌摩擦焊方法对6 mm厚的2219铝合金板进行焊接,研究了2219铝合金的搅拌摩擦焊工艺和主要焊接参数对焊缝成形和接头力学性能的影响.结果表明:在旋转速度1250～1400 r·min-1,焊接速度100～140 mm·min-1时,可获得性能良好的焊接接头;对2219铝合金搅拌摩擦焊接后再固溶时效处理可有效消除接头软化区,提高接头强度.     

工艺参数对6mm厚5052铝合金板搅拌摩擦焊接头的影响

对6mm厚5052铝合金中厚板进行搅拌摩擦焊,分析了搅拌头转速和焊接速度对接头宏观形貌、拉伸性能和硬度的影响,并观察了拉伸断口形貌。结果表明:当搅拌头转速为800~1 600r·min-1及焊接速度为80~560mm·min-1时均可以获得无缺陷和力学性能良好的接头;搅拌头转速过低时,易出现"隧道"型缺陷;随搅拌头转速增大或焊接速度降低,焊核区面积逐渐减小,"洋葱环"间距逐渐增大;焊核区由细小的等轴晶粒组成,平均晶粒尺寸约为5μm,约为母材的1/10;焊接工艺参数对接头力学性能的影响不显著,在工艺范围内其接头强度均可达到母材的90%以上,显微硬度则达88%以上;断口源于接头背面的原始焊接界面,沿原始界面断裂,终于接头返回侧,呈典型的切断断口形貌。     

大厚度TC4钛合金铸件钨极惰性气体保护焊的最优工艺确定及其接头力学性能

选用连续施焊、焊层冷至室温后再焊接下一层、焊道冷至室温后再焊接下一道3种层间温度控制方案和730,600℃2种焊后退火温度,通过显微组织、拉伸性能和疲劳性能确定了大厚度TC4钛合金铸造板钨极惰性气体保护焊(GTAW)的最优工艺,并研究了最优工艺下焊接接头的力学性能。结果表明：焊层冷至室温后再焊接下一层得到的焊接接头焊缝组织最为细小,疲劳寿命最高,在730℃下退火后的焊接接头拉伸性能更好,故确定为最优工艺;最优工艺下,GTAW接头的焊缝硬度略高于母材,属于高匹配接头,在拉伸和疲劳过程中接头均在母材处发生断裂,但焊缝的抗疲劳开裂能力低于母材。     

TA15大厚度电子束焊接头组织及性能分析

通过对TA15大厚度钛合金材料的高压电子束焊工艺进行焊接试验,观察和分析了焊接接头的宏观组织形貌和微观组织特征,测试了接头的力学性能和接头硬度分布。结果表明:TA15大厚度钛合金高压电子束焊缝区、热影响区和母材区的微观组织差别明显;焊缝抗拉强度略高于母材,但塑性低于母材;接头焊缝区显微硬度值高于母材区。     

钎焊温度对YG8硬质合金与1Cr18Ni9Ti不锈钢钎焊接头组织与力学性能的影响

以L304银焊片为钎料,对YG8硬质合金与1Cr18Ni9Ti不锈钢进行高温氩气保护钎焊,通过显微组织观察、能谱分析、硬度测试、室温剪切试验等,研究了钎焊温度对钎焊接头组织及力学性能的影响。结果表明:随着钎焊温度的升高,接头焊缝的组织更加均匀致密,钎料逐渐熔化且充分填充焊缝,钎焊质量变好,但当钎焊温度高于920℃时,钎焊接头出现过热现象,组织粗大,钎焊质量变差;随着钎焊温度的升高,钎焊接头的剪切强度和显微硬度均呈先增大后减小的趋势;当钎焊温度为910℃时,钎焊接头的剪切强度为147.5MPa,显微硬度为194HV,钎焊接头的综合力学性能最好。     

西气东输二线工程X80钢管半自动焊工艺研究

以西气东输二线工程用X80钢管为研究对象,通过焊接接头横向拉伸试验,焊缝和热影响区（HAZ）冲击韧性试验,焊缝和HAZ不同焊层显微组织分析,以及焊接接头不同焊层Hv10硬度试验等手段,研究了低氢型焊条根焊和自保护药芯焊丝半自动填充、盖面组合焊接工艺的环焊缝的焊接接头性能。试验结果表明,选择韧脆转变温度较低的自保护药芯焊丝、采用较小的焊接热输入量和多层多道的焊接措施等因素,对于保证X80钢管环焊接头的性能是至关重要的。采用低氢焊条根焊、自保护药芯焊丝半自动焊进行X80钢管焊接时,焊接接头的强度、-10℃低温冲击韧性和硬度等性能良好．该工萝应用于西气东输二线工程的焊接旆工是可行的．     

G20Mn5铸钢MAG焊接接头的组织与力学性能

采用单面两道焊方式对8 mm厚G20Mn5铸钢板进行熔化极活性气体保护电弧(MAG)对接焊,研究了接头的显微组织、硬度、拉伸性能、疲劳性能。结果表明:接头表面成形良好,无明显的焊接缺陷;接头由母材、热影响区、焊缝组成,其中热影响区可分为不完全正火区、正火区和过热区;由母材到焊缝中心,接头硬度整体呈先升高后降低的趋势,熔合处的硬度最高,达到70HRB左右,焊缝的硬度为55～60HRB,略高于母材的;接头的抗拉强度明显高于母材的,而断后伸长率低于母材的;接头的高周疲劳强度与母材的相当,且断裂位置均位于热影响区。该接头的性能满足设计要求。     

60mm厚Q345钢板电子束焊接接头的显微组织及硬度分布

利用电子束焊接方法焊接了60mm厚Q345钢板,研究了接头焊缝区的显微组织及显微硬度分布。结果表明:电子束焊接能够一次性焊透60mm厚Q345钢板,得到成形良好且没有明显气孔、裂纹等缺陷的焊接接头,焊缝深宽比很大,约15∶1;焊缝中心顶层由先共析铁素体、侧板条铁素体和针状铁素体组成,沿着焊缝深度方向铁素体数量减少、板条状马氏体和针状铁素体数量增加且针状铁素体间距变小,晶粒尺寸减小;从焊缝顶层到底层,焊缝中心的硬度呈波动性增大趋势,焊缝区的显微硬度高于母材和热影响区的,且沿着深度方向焊缝区硬度的增长速率明显增大。     

工艺参数对铝合金变极性等离子横焊接头的影响

采用变极性等离子弧对厚度6 mm的2219铝合金进行横焊工艺研究,详细分析了工艺参数对接头形貌、组织及力学性能的影响。研究结果表明:当增大喷嘴中心孔孔径,焊枪略微向上倾斜,工艺参数匹配合理时,变极性等离子弧能够获得形貌较好的横向焊缝。接头抗拉强度约为260~270 MPa,达到母材的59%,延伸率约为3.5%。在焊接电流较小,焊接速度较快时,接头可获得细小的等轴晶组织。     

新堆型主泵接管泵壳与隔板焊接技术

针对某核电主泵接管泵壳与隔板焊接中存在的空间受限、焊接厚度大、焊接长度大等难点,选用自动化TIG焊接方式进行主泵接管与隔板的焊接.通过开发专用焊机及焊接试验分析确定焊接接头的显微组织及力学性能.焊后经PT,UT检测全部合格,焊接接头硬度整体低于母材与热影响区.焊缝、隔离层冲击吸收功均远远高于母材冲击功,焊缝抗拉强度平均...