大跨度钢结构复合板的焊接工艺与性能研究

采用焊条电弧焊+埋弧焊方法对大跨度钢结构Q235/TP304复合板进行了多层多道次焊接试验,研究了复合板焊接接头的显微形貌、显微硬度、力学性能和拉伸断口形貌。结果表明,焊缝截面厚度方向上,中间过渡层的显微硬度明显高于基层Q235焊缝和复层TP304焊缝,且基层Q235焊缝显微硬度要高于复层TP304焊缝;Q235/TP304复合板焊接接头的强度高于TP304和Q235母材的,断裂位置都在母材处;复层TP304和基层Q235的拉伸断口表现出了韧性断裂的特征,过渡层断口表现出准解理断裂特征。     

大截面钢/铝异种金属摩擦焊接工艺研究

采用连续驱动摩擦焊技术对大截面铸态纯铝与Q235钢异种金属进行了焊接工艺试验,通过扫描电镜(SEM)分析接头和断口形貌,测试接头力学性能及其电阻率,得到了纯铝与Q235钢焊接接头的力学性能与焊接参数的关系。结果表明,大截面铸态纯铝与Q235钢间具有良好的摩擦焊接性,焊接界面宏观断口呈均匀银灰色,焊接情况良好,具有100%焊合的特征;采用优化焊接工艺参数施焊的焊接接头力学性能可以达到或超过铝侧基材;接头电阻率介于两侧母材电阻率之间。     

铝合金与低碳钢的异质搅拌摩擦焊接头组织与性能

采用搅拌摩擦焊方法,并在焊前将Q235低碳钢在150℃预热10 min,成功实现了8 mm厚5083-H112铝合金与Q235低碳钢的搅拌摩擦焊接,并进行了接头显微组织、物相组成、显微硬度分布和力学性能的测试与分析。结果表明,该异质金属接头成形较好,焊缝质量较高,接头抗拉强度达到铝合金母材的81%;接头焊核区由Al相、Fe相和Fe3Al金属间化合物相组成。     

纯铜CMT脉冲焊焊接工艺

冷金属过渡(CMT)焊接技术是一种将焊丝送给运动与熔滴过渡过程进行数字化协调的电弧焊方法。本文采用冷金属过渡技术脉冲焊,以镍铝青铜ERCu Ni Al焊丝作为填充材料,对3 mm厚纯铜板进行工艺探索试验。使用万能力学试验机测试焊接接头的力学性能,使用扫描电子显微镜分析焊接接头的微观组织,合适的焊接工艺参数下可以获得成形良好、内部无缺陷的焊接接头,拉伸试验时接头断裂在热影响区,接头强度可以达到铜母材的80%。     

Q235钢薄板激光焊接头微观组织与力学性能

为了探索光纤激光在焊接薄板低碳钢中的应用前景，文中采用光纤激光焊接系统分别对0.5 mm和1 mm厚Q235钢板进行了激光焊工艺试验，并对所得到的焊接接头的微观组织和力学性能进行了分析。通过调节激光功率、摆动频率等工艺参数，2种厚度的Q235钢板均可获得单面焊双面成形、无明显缺陷的焊接接头。厚0.5 mm板焊缝区主要由板条马氏体组成，硬度和抗拉强度均高于母材的，断后伸长率为33.1%,约为母材的79%;厚1 mm板焊缝区呈胞状树枝晶组织，主要由铁素体、珠光体和贝氏体组成，硬度和抗拉强度均高于母材的，断后伸长率为34.5%,约为母材的75%。     

焊接工艺参数对6061-T6铝合金静止轴肩搅拌摩擦焊组织及力学性能的影响

采用不同的压入量、旋转速度和焊接速度对6061-T6铝合金进行静止轴肩搅拌摩擦焊,研究了焊接工艺参数对接头组织及力学性能的影响。结果表明,所有试验参数下,焊缝表面光滑、几乎不产生飞边,焊接工艺参数能够影响材料的流动性,进而对接头成形、组织和力学性能产生影响。焊接工艺参数显著影响焊核区形态,当焊核区为球状,焊缝显微组织硬度呈W形对称分布;而当焊核区为碗状时,前进侧显微硬度略高于后退侧。在最优参数下,即压入量为0. 08 mm、旋转速度为1 600 r/min和焊接速度为500 mm/min,接头抗拉强度为224 MPa,达到母材的75. 6%。     

Si-Ca造渣型自蔓延焊条焊接接头显微组织分析

为了优化自蔓延焊条焊接的渣液分离和成形效果,研制了Si-Ca造渣型Cu系自蔓延焊条,对3 mm厚Q235钢板进行了焊接,并对焊渣、焊接接头的微观组织和力学性能进行了研究.结果显示,焊渣的成形和脱渣性好,焊缝成形优良,焊缝与母材之间存在明显的熔合区,属于熔化焊.接头的抗拉强度为176.8 MPa,焊缝表面硬度为135 H...     

附加超声对6061-T6铝合金/Q235钢搅拌摩擦焊搭接工艺优化

采用超声振动强化搅拌摩擦焊接工艺实现了6061-T6铝合金和Q235钢异种金属的有效连接,考察了超声能量对焊缝成形、接头组织、力学性能以及焊接载荷的影响.结果表明,施加超声能量可以显著改善焊缝表面成形,增加铝/钢界面区和焊核区的宽度.超声振动细化了焊核区和热力影响区的晶粒组织,改变了搭接接头的断裂机制和断裂位置,提高了...     

热轧不锈钢复合板储罐焊接技术研究

针对304L/Q235B不锈钢复合板的母材成分及其焊接特点,对其焊接工艺和焊接性进行研究,选用E309L-16焊接复层和过渡层,E4315作为基层的填充金属。采用V型坡口,通过一定的焊接工艺和参数进行焊接。焊后对焊接接头进行力学性能测试,微观组织分析和耐腐蚀测试。结果表明,该工艺可以获得高质量的焊接接头,可用于不锈钢复合板建造储罐的实际应用。     

不锈钢薄板大间隙接头激光-MIG电弧复合高速焊接工艺

采用填充ER316焊丝的光纤激光-MIG电弧复合焊方法,焊接间隙为0.5 mm、厚度为1 mm的SUS444铁素体不锈钢薄板对接接头和搭接接头,研究了获得成形良好的对接接头和搭接接头的工艺参数窗口和极限焊接速度,并对焊缝进行了着色渗透检验和拉伸试验. 结果表明,合理匹配焊接速度和焊接电流,是获得成形良好的大间隙接头的关键;当焊接速度过小或焊接电流过大时,较大的热输入导致焊缝过度熔透,焊缝成形不良;当焊接速度过大或焊接电流过小时,较小的热输入导致焊缝未熔透. 对接接头焊缝成形质量良好且熔透的极限焊接速度可达12 m/min,而搭接接头的极限焊接速度为5 m/min. 成形良好的焊缝均未发现表面裂纹. 拉伸试验表明,对接接头断裂在母材上;搭接接头绝大部分断裂在熔合线附近,极限焊接速度下获得的搭接接头的抗拉强度是母材的84.2%.     

基于SYSWELD的铝钢薄板CMT焊接温度场数值模拟

使用冷金属过渡(cold metal transfer,CMT)焊对1 mm厚的6061-T6铝合金和Q235镀锌钢薄板进行了搭接焊试验,并使用SYSWELD有限元软件对铝钢薄板搭接焊的温度场进行了数值模拟,研究了焊接速度对铝钢异种金属CMT焊接温度场的影响。结果表明,焊接电流为68 A,焊接电压为10.9 V,送丝速度为3.9 m/min,焊接速度为0.56m/min时,焊缝成形较均匀。铝钢薄板搭接焊时,温度场偏向铝板一侧,呈非对称分布;在焊接电流、焊接电压和送丝速度相同时,焊接速度越高,热输入越小,焊缝越窄。     

6N01S-T5铝合金高速激光-MIG复合焊接工艺

针对高速列车侧墙6N01S-T5铝合金熔化焊时存在焊接变形大,接头软化严重等问题,提高激光-MIG复合焊的焊接速度降低热输入,并通过显微硬度、拉伸试验测试,结合金相及扫描电镜下的EDS分析,对比了高、低焊接速度两种工艺下接头力学性能及微观组织的差异;采用三坐标测量仪和X射线残余应力测试仪对试样焊接变形和残余应力进行测试分析.结果表明,当焊接速度达到4.8 m/min时焊缝仍能保证较好的成形;相比于0.6 m/min低速焊接,焊接效率大幅度提高,焊缝金属填充量减少68%,接头软化区宽度减小约60%;试件焊后变形及高应力分布区域变窄;焊缝组织细密,接头平均抗拉强度为207 MPa,达到母材强度的71%.     

镁-裸钢板异种金属冷金属过渡熔钎焊连接机理

以AZ61镁合金焊丝为填充材料,对AZ31B镁合金/Q235裸钢板进行冷金属过渡熔钎焊试验研究,分析不同工艺参数对焊缝成形和力学性能的影响. 并通过分析焊接接头微观组织及其元素分布状况来研究其连接机理. 研究结果表明:随着送丝速度的增加,接头最大抗拉载荷先升高后降低,当焊缝宽度较大时,断裂易发生在镁的热影响区,其最大抗拉载荷可达6 kN以上;焊缝及镁合金中的Al原子通过焊接过程扩散到界面上形成很薄的Fe-Al相反应层,从而实现了镁、裸钢板的有效连接.     

几种铝钢异种金属熔钎焊工艺的对比与分析

采用脉冲旁路耦合电弧MIG焊、CMT及激光焊方法实现铝/镀锌钢板搭接焊,对焊缝界面微观组织、形貌及元素成分进行了观察分析,并测试了其力学性能.结果表明,三种焊接方法均可以实现铝/镀锌钢板异种金属的优质连接,获得成形良好的焊缝,搭接接头的抗拉剪强度均可以达到铝合金母材的80%以上,拉伸试样断裂在焊缝铝合金母材热影响区.当母材热输入及工艺合适时,三种方法下搭接接头界面处均形成一主要成分为Fe₂Al₅和FeAl₃,平均厚度约为8 μm的金属间化合物,而且控制金属间化合物的生成是获得铝/钢焊接优质接头的关键.     

焊接参数对铝制燃油箱搅拌摩擦焊接头成形及力学性能的影响

对燃油箱用5052铝合金进行搅拌摩擦焊工艺试验,通过改变搅拌头下压量、搅拌头旋转速度和搅拌头移动速度(焊接速度),研究工艺参数对焊接接头外观成形及接头力学性能的影响。研究结果表明,下压量对焊缝成形影响较大;旋转速度和焊接速度表征的是热输入,其对焊接质量有综合影响。在合理的工艺参数范围内,焊接接头的抗拉强度达到了母材的90%以上,屈服强度达到母材的80%以上。     

Q345E钢激光-MIG复合高速焊工艺及接头力学性能研究

对6 mm Q345E钢开展激光-MIG复合高速焊焊接工艺试验,研究了不同焊接热输入对焊缝成形及接头力学性能的影响规律。研究结果表明:在保证焊接接头质量的前提下,最大焊接速度可达4.2 m/min;焊接热输入在4.4～2.1 kJ·cm~(-1)范围逐渐减小时,焊接接头角变形减小,当焊接速度4.2 m/min时,焊接角变形仅0.8°,与1.2 m/min焊接速度相比减小了57%。随着焊接热输入减小,焊接接头淬硬倾向增加,接头最高硬度出现在焊接热影响区,当焊接热输入为2.1 kJ·cm~(-1)时,接头的最高硬度最高,为600 HV;当焊接热输入减小时,焊缝金属组织由块状铁素体及下贝氏体向板条马氏体转变,焊接热影响区粗晶区出现大量板条马氏体,焊接热输入越小,马氏体晶粒越小。在不同焊接热输入下,焊接接头拉伸断口均断于母材。     

焊接工艺对5A66铝合金接头组织与性能的影响

分别采用钨极惰性气体保护焊(TIG焊)和冷金属过渡焊(CMT)焊接5A66铝合金。为研究焊接方法对接头的影响,使用光学显微镜、扫描电子显微镜、显微硬度测试仪和万能试验机对焊接接头进行了测试。试验结果表明,CMT接头强度达到母材的93%,高于TIG焊接头强度7%;CMT接头断裂在热影响区位置,TIG焊接头断裂在焊缝位置。另外,CMT热输入小,热影响区软化程度低,力学性能与母材相差不大。在试验条件下CMT焊工艺焊接接头的性能优于TIG焊接头。     

LF6铝合金薄板搅拌摩擦焊工艺研究

试验研究了LF6铝合金薄板搅拌摩擦焊工艺，优化了工艺参数，分析了焊缝表面成形及焊接接头组织，力学性能，结果表明：LF6铝合金具有良好的搅拌摩擦焊性能，焊缝区发生动态再结晶，焊缝晶粒被细化，优化工艺参数可使焊接接头强度达到或高于母材。     

厚板铝合金搅拌摩擦焊接接头分层力学性能研究

采用搅拌摩擦焊方法对18 mm厚LF21铝合金进行对接焊,利用光学显微镜、精密拉伸仪等分析测试手段,研究了焊接工艺参数对焊缝成形及焊接接头分层力学性能的影响。结果表明,在所选工艺参数范围内,焊缝表面成形良好,无裂纹、孔洞,接头抗拉强度基本保持不变;接头分层抗拉强度比整体抗拉强度小约10 MPa。当旋转速度为195及235 r/min时,层与层之间的强度变化不大;而当旋转速度为300 r/min时,层与层之间的强度出现较大波动,接头底部以及轴肩以下5 mm位置处的强度下降。适当降低搅拌头的旋转速度有利于塑性金属的充分流动。     

工艺参数对4003铁素体不锈钢等离子+TIG复合焊焊缝晶粒尺寸及力学性能的影响

通过金相分析、室温拉伸以及维氏硬度测试等对4003铁素体不锈钢的等离子+TIG复合焊焊缝晶粒尺寸及力学性能等进行了研究。试验结果表明:4003铁素体不锈钢的等离子+TIG复合焊接能够得到成形良好的焊缝。热输入在1.12~1.26 kJ/mm时,热输入越低焊缝晶粒尺寸越小,最小的平均晶粒尺寸为28.7μm。等离子气流量为4.0 L/min时可以获得相对细小的晶粒。适当加快焊缝焊后冷却速度也能够起到细化晶粒尺寸的作用。不同的工艺参数下焊接接头拉伸试样均断裂在母材处,表明等离子+TIG复合焊能得到较高性能的焊缝。焊接接头焊缝区的硬度最高,热影响区次之,母材最低。