电子束定点焊接304不锈钢熔池流动行为数值模拟

基于电子束焊接过程的传热与受力物理过程分析,建立相应模型,对电子束定点焊接304不锈钢的温度场与流场进行数值模拟,研究电子束焊接熔池流动行为及焊缝成形规律.结果表明,电子束加热阶段,熔池上表面温度梯度达到106 K/m,熔池表面峰值温度高,在沸点温度附近波动,强烈的金属蒸汽反作用力成为熔池流动的主要作用力,促使熔池中心下凹并不断波动,熔池冷却凝固阶段,金属蒸汽反作用力下降,熔池金属表面张力梯度引起的Marangoni对流成为熔池金属流动主要驱动力,促使焊缝表面熔宽增大,熔池凝固后焊缝上表面宽度为1.9 mm,中心处宽度为1.6 mm,下表面宽度为1.8 mm.     

T2紫铜与304不锈钢的氩弧焊接

T2紫铜与304不锈钢焊接以往均采用气焊方法,由于产品是在高温下使用,焊接接头经循环加热会出现松动现象,造成渗漏及接头强度降低,部分接头不能达到使用要求。采用氩弧焊焊接T2紫铜与不锈钢焊缝,经反复试验发现,工艺性能良好、操作简单、焊接质量稳定,大大降低了制造成本,缩短了生产周期,提高了接头的强度。     

30mm厚不锈钢电子束焊接接头组织与性能

对30 mm厚0Cr18Ni10Ti不锈钢进行电子束焊接试验,在合适的工艺参数下得到焊接变形小、无内部缺陷、成形良好的接头。在室温下测试该接头的显微组织、显微硬度和力学性能,结果显示焊缝区组织为奥氏体和呈骨架铁素体,接头的硬度分布均匀,无明显弱化区域。接头处抗拉强度为578 MPa,焊接系数0.91,焊缝处冲击韧值A_(KV)达到300 J/cm^2,焊缝韧性与母材相比显著提高。     

TA15钛合金与304不锈钢的电子束焊接

对TA15钛合金和304不锈钢的电子束焊接进行了研究,对接头显微组织、相组成和显微硬度进行了分析.结果表明,TA15与304不锈钢电子束焊接性较差,在较小的热应力下即在焊缝内产生大量裂纹.焊缝内生成连续分布的化合相,主要包括TiFe2,TiFe,Cr2Ti等,脆性化合物的产生是裂纹形成的根本原因.焊缝区内显微硬度明显高于母材,且TiFe2的硬度高于TiFe相,贯穿裂纹在TiFe2相富集的区域产生.二者的直接电子束焊接难以实现,需要添加中间层以改善焊缝的冶金条件,改变化合物的种类和分布,从而实现可靠连接.     

304不锈钢与QCr0.8铬青铜填加铜焊丝的电子束焊接

采用填铜焊丝对304不锈钢与QCr0.8铬青铜进行电子束焊接。采用正交试验法研究不同工艺参数对焊接接头抗拉强度的影响,并对焊接工艺参数进行优化。优化工艺参数如下：束流30 mA,焊接速度100 mm/min,送丝速度1 m/min,束偏移量-0.3 mm。对优化后接头组织的分析结果表明,焊缝主要由树枝状α相与少量球形ε相组成;仅在焊缝区的上部出现铜的混合不均匀;而在铜侧熔合线附近存在一个铜的熔化但未混合区,该区域晶粒长大严重,是接头的最薄弱区。显微硬度测试结果显示,焊缝硬度随固溶体中铜含量的增加而减小。接头的最高抗拉强度为276 MPa。     

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.     

T2紫铜/304不锈钢激光钎焊接头组织及性能

采用铜锰镍钎料,使用激光焊机对T2紫铜和304不锈钢进行了激光钎焊。通过扫描电子显微镜、拉伸试验机测试分析了搭接形式下的钎缝宏观形貌、焊接接头力学性能及钎料元素的扩散情况。结果表明,在紫铜/不锈钢的激光钎焊时,焊接电流对钎缝成形的影响最大、脉冲频率次之、脉冲宽度的影响最小,对应的正交试验极差分别为17.35,15.66,7.91;钎料与母材发生良好的扩散并形成固溶体;钎缝中Fe,Cr元素扩散明显并存在条块状铜基固溶体,在最优的焊接工艺参数下,钎焊接头的抗剪强度达到35.75 MPa。     

工艺参数对304不锈钢焊接接头组织性能的影响

采用光纤激光器对0.8 mm厚的304不锈钢薄板进行对接焊接试验,研究工艺参数对焊接接头的组织及力学性能的影响.基于两因素两水平的正交试验,以焊缝宽深比、显微硬度为指标,获得最佳焊接工艺参数,即焊接速度1300mm/min,激光功率1000 W.结果表明,焊接速度和激光功率对焊缝宽深比呈负相关性.焊缝中心为均匀、细小的...     

采用不同结构Cu/V填充层的钛合金/不锈钢电子束焊接试验

对采用不同结构Cu/V填充层的钛合金与不锈钢电子束焊接头横截面形貌、微观组织及力学性能进行了分析.结果表明,采用片层结构的Cu/V填充层进行焊接时,焊缝组织由钒基固溶体、铜基固溶体及铁基固溶体组成,但由于焊缝底部有钢层未熔,形成未熔合缺陷,接头强度为288 MPa.采用楔形结构的Cu/V填充层,在保持接头固溶体过渡组织结构特征的同时,消除了未熔合缺陷,接头抗拉强度达到385 MPa.未熔钒层为接头力学性能薄弱区域,不同结构填充层的焊接接头断裂均发生于未熔钒层处.     

304不锈钢水下湿法焊接工艺

利用自保护镍带药芯焊丝,对304不锈钢进行水下湿法焊接试验,并分析了焊接接头的微观组织和力学性能. 结果表明,304不锈钢水下湿法焊接过程稳定,飞溅少,成形良好,增加焊接电流会显著增加熔宽,而熔深变化很小,增加焊接电压,熔宽增加,焊缝成形变差且飞溅增多. 焊缝金属由单一的镍基γ-固溶体相组成,焊接接头热影响区存在晶粒粗化现象. 拉伸试验试件均断裂在焊缝处,焊接接头平均抗拉强度值达到450 MPa,呈现为脆性断裂,热影响区硬度因晶粒粗化有所降低.     

304奥氏体不锈钢的同温拉伸行为和形变组织研究

利用金相显微镜、SEM、拉伸试验机研究铸态304奥氏体不锈钢在高温下的力学性能和变形组织特征.结果表明,随着温度的升高,304不锈钢的强度在300～950℃迅速下降,950～1250℃下降变缓;延伸率在950℃时达到最大,为86.28％;断面收缩率在950℃时最大,为94.45％.同时对304不锈钢高温拉伸试样断口进行了宏观和微观形貌观察,并探讨了断口形貌的成因及影响材料塑、韧性的因素.     

TiAl/Ti60电子束焊接接头组织及性能

对 TiAl/Ti60 异种材料进行电子束焊接,研究了其接头成形特点、焊缝组织、热影响区组织及接头力学性能.结果表明,TiAl/Ti60 电子束焊接时,接头的主要缺陷是存在宏观横向裂纹.焊缝组织快速冷却时主要形成的马氏体组织为针片状的α2 相,Ti60侧热影响区为针状α' 相,TiAl 侧热影响区为马氏体形貌.接头焊缝区硬度值较大,且熔合线两侧的硬度分布梯度较大.TiAl/Ti60 常规电子束焊接接头,接头的抗拉强度最大可达到 175.4 MPa,接头强度相对较低.拉伸断裂发生在 TiAl 侧熔合线附近,断裂为脆性断裂,断裂特征为穿晶断裂.

Abstract：

Electron beam welding experiments of TiAl/Ti60dissimilar joints were carried out. Microstructure and mechanical properties were studied. The results show that major defect in TiAl/Ti60 joint during electron beam welding is transverse crack. Weld zone is characterized by acicular α2 plates, HAZ near to Ti60 by acicular α' phase, and HAZ near to TiAl by martensite. Hardness in weld zone is relatively higher, as well as the hardness gradient along fusion line. Fracture during stretching occurs in the region near fusion line. Fracture mode is brittle fracture, which is characterized by transgranular fracture.     

大功率激光焊接工艺对304不锈钢焊接接头组织和电化学行为的影响

在9 kW和9.5 kW两种大功率激光作用下,制备了10 mm厚304不锈钢的单道次焊接接头,采用光学显微镜和扫描电子显微镜观察了试样的显微组织,利用显微硬度计测定了焊接接头的硬度分布曲线,通过电化学试验测试了不同溶液中焊接试样的普通电化学特性,进一步测试了焊接接头在3.5%NaCl溶液中的微区电化学特征。综合分析结果表明,两种大功率激光焊接接头显微硬度相差不大,9.5 kW大功率激光接头的显微组织更均匀,在3.5%NaCl溶液中耐蚀性较好,而在10%HCl溶液中的耐蚀性则较弱,在10%NaOH溶液中,两种试样均基本不发生腐蚀,两种大功率焊接接头随浸泡时间变化的微区电化学测试整体变化趋势差异不大。     

304不锈钢钢管焊接断裂原因分析

通过超声波检验、化学成分分析、金相检验、硬度测试等方法对304不锈钢钢管焊接断裂原因进行了分析。结果表明:由于冷却较为缓慢,造成热影响区附近铬贫化,使焊缝热影响区碳化物沿晶界析出,造成的晶间腐蚀是304不锈钢钢管焊接断裂的主要原因。     

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%。     

工艺参数对304不锈钢薄板激光焊接接头组织及力学性能的影响

研究了不同焊接参数对0.8 mm厚304不锈钢薄板激光焊接接头显微组织和力学性能的影响.结果 表明:焊缝区组织为树枝状的δ-铁素体析出在奥氏体基体上,焊缝边缘处的组织形貌为垂直于熔合线生长的柱状树枝晶.当焊接功率为1200W,焊接速度为1200mm/min,离焦量为+3 mm,送丝速度为1300mm/min时,获得的焊...     

310不锈钢焊接接头组织及性能研究

采用氩弧焊+手工焊焊接工艺对310不锈钢进行焊接,研究了其焊接接头的组织与性能。结果表明,采用此工艺能得到优良的焊缝力学性能,抗拉强度达到560 MPa以上,弯曲试验合格,-104℃低温平均冲击功达到34 J以上,满足相关标准,且抗晶间腐蚀能力较强。最后通过硬度及金相分析,确定了最佳固溶热处理温度为1040℃。     

不锈钢电子束钎焊接头显微组织和力学性能研究

采用BNi-2及BПP-1钎料电子束钎焊1Cr18Ni9Ti不锈钢,并分别对接头进行了显微组织和力学性能分析.结果表明:2种钎料形成的接头显微组织主要都是固溶体,BПP-1钎料形成的接头抗剪强度比BNi-2钎料的高,这与其各自的组织有关.     

304不锈钢K-TIG焊接工艺

通过采用不同板厚的304不锈钢进行平板焊接试验和对接性试验,旨在研究不锈钢K-TIG焊接工艺的特点。针对3 mm, 5 mm, 8 mm, 10 mm厚304不锈钢平板进行焊接试验,得出了不同板厚的K-TIG临界焊接电流。进一步研究了不同焊接电流对8 mm不锈钢板对接焊缝熔深的影响,当焊接电流400 A时,焊接电流相对较小电弧穿透能力偏弱尚不足以贯穿母材;当焊接电流增加到495 A时,电弧作用力增加穿透母材形成穿透的焊缝。对不同参数下的焊接电弧形态进行了观察,结果表明,提高焊接电流电弧收缩程度增加;提升钨极高度电弧收缩程度减小。