CLAM钢穿孔等离子超声电弧焊接激励频率的优化

为了优化超声电弧焊接激励频率,针对穿孔等离子超声电弧焊接熔池进行了计算机模态分析.根据穿孔等离子弧焊接特点,利用特定的数值分析模型,通过ANSYS软件计算超声电弧焊接熔池模态,分析与模态频率相对应的熔池响应情况.最后,分别施加不同大小的超声电弧频率,以3组4.5 mm厚的中国低活化马氏体(CLAM)钢板为实验材料进行平板对接焊试验.结果表明:在谐振条件下,焊缝区面积增大,组织的细化效果较好,界面棒状碳化物生长得到抑制,同时焊缝区硬化现象得到显著改善;利用这种方法基本达到了超声电弧频率优化的目的.     

外加磁场下焊接技术的研究现状

近年来,磁控焊接技术受到了国内外研究人员的广泛重视。在焊接过程及焊后热处理过程中施加磁场,可以显著改善熔池金属的传质及传热行为,细化晶粒组织,减少成分偏析,促使第二相均匀化弥散分布,降低气孔、热裂纹等焊接缺陷的敏感性,显著提升焊缝力学性能。综述了国内外近年来磁控焊接技术的研究成果,对比了外加磁场与无磁场下焊接的特点,总结了Lorentz力、热电磁力、磁场力、磁Gibbs自由能对焊接过程的影响机制,以及磁场对焊缝微观组织、电弧形态、力学性能的影响规律。提出开发多尺度磁场下磁控复合焊接技术、磁控热处理技术结合焊接过程中电流场、温度场、应力场(应变场)有限元分析是将来磁控焊接技术的研究重点。     

超声对等离子电弧的影响及焊接试验研究

随着现代工业生产技术的发展,超声波在材料加工领域应用越来越广泛,相继出现了多种超声波与焊接相结合的方式,在一定程度上提高了焊接质量和生产效率,增强了焊接的适应性。详细介绍了一种超声电弧技术,即利用外加超声源调控等离子电弧作为相应热源进行焊接的技术。电弧试验研究显示,受超声调制的等离子电弧呈规则的圆锥形,压缩明显,电弧中心区压力增大。在焊接试验中,发现施加超声后,焊接熔滴尺寸更小,过渡频率明显增加,焊缝的熔宽和熔深都不同程度增加。利用该方法可以克服普通电弧焊接熔深浅、电弧能量不集中、焊接效率低等缺点。     

激光-电弧复合焊热源相对位置对焊接接头组织与性能影响规律研究

采用20 mm厚EH36钢板堆焊试验研究了激光-电弧复合焊热源相对位置对焊缝宏观形貌、组织、元素烧损和性能的影响规律。结果表明,与电弧引导激光焊接相比,激光引导电弧焊接的焊缝熔深小、熔宽大、熔合比小、焊道对称性差、合金元素烧损率小、显微硬度相对较低;激光引导电弧焊接时,焊缝区晶粒向熔池表面中心生长、晶粒相对粗大,电弧引导激光焊接时,晶粒向着焊缝中心生长、晶粒相对细小,这主要是由于两种热源相对位置不同使得进入焊缝的总能量和熔池流动方向不同造成的。     

超声振动强化搅拌摩擦焊技术的研究进展

针对笔者团队前期发明的超声振动强化搅拌摩擦焊(Ultrasonic Vibration enhanced FSW,UVeFSW)新工艺,从设备研发(超声振动装置的设计、超声振动参数的表征)、工艺试验(焊缝成形、微观组织、显微硬度、拉伸性能、疲劳性能)与机理探索(焊接载荷、焊接热循环、材料流动和组织演变)3方面,综述了UVeFSW新工艺的研究进展。结果表明,通过直接向搅拌头前方的待焊接工件上施加超声振动能场,改善焊缝成形,减少或消除焊接缺陷,拓宽焊接工艺参数窗口以及提高接头性能。     

异种钢激光-电弧焊复合焊接数值模拟

目的研究异种钢激光-GMAW复合焊接温度场以及应力场变化。方法运用ANSYS有限元分析软件,以5 mm厚D500钢和A514钢为研究对象,采用均匀分布的柱体热源与椭球热源组合的方法,建立了激光-GMAW焊接热源模型,对异种钢激光电弧复合焊接过程进行了模拟计算,并与实验所得的焊缝形状以及焊后残余应力进行了对比。结果结果表明,异种钢激光电弧复合焊接过程焊接变形以及残余应力实验结果与数值计算结果吻合较好。结论验证了锥体加柱体热源与椭球热源的组合热源模型在异种钢激光-GMAW复合焊接温度场及应力场模拟中的适用性,从而为不同焊接工艺条件下异种钢激光-GMAW复合焊接的焊缝形状和尺寸预测,提供了一种有效的途径。     

电弧超声在MGH956合金TIG焊接中的作用

为了改善MGH956合金的熔化焊接头性能,在其焊接过程中引入了电弧超声技术,以自制高Ni固体焊丝为填充材料对MGH956合金进行焊接,并与常规TIG焊进行对比,研究了电弧超声对焊缝组织和性能的影响.结果表明:电弧超声使焊缝组织得到明显细化,气孔数量减少;纳米Y2O3颗粒的聚集现象得到一定控制,且分布更加均匀;颗粒与基体Fe润湿性得以改善,使得两者界面结合良好,接头抗拉强度得到提高,达到615 MPa,同时焊缝的塑性得到明显提高,且使焊接接头由脆性断裂转变为完全韧性断裂.     

电弧超声激励频率对MGH956合金TIG焊接头的影响

为减少MGH956合金熔焊焊缝内的气孔量,利用高频调制TIG电弧激发超声电弧作用于MGH956合金的焊接,通过对比不同激励频率对焊缝气孔及性能的影响,分析了电弧超声激励频率对焊缝气孔及性能的作用机制及影响规律.运用理论计算的方法对焊缝中气孔的运动进行数学分析,理论计算结果与试验结果相一致.控制激励电流在15 A的条件下,激励频率为30 kHz时,焊缝的气孔量最少,且焊接接头强度达到最高,为521 MPa,达到母材的72%.实现了焊接接头断裂方式由脆性断裂转化为韧-脆混合断裂方式.     

激光-电弧复合焊接技术现状及其在钛合金领域的研究进展

综述了激光-电弧复合焊接技术的原理、特点、分类、应用以及其在钛合金焊接领域的研究进展,介绍了其在船舶制造、交通运输和油气管道工程领域的应用状况,展望了钛合金激光-电弧复合焊接技术的工程应用前景.     

电弧超声对焊接接头冲击韧性影响的研究

采用SEM断口分析技术，观察电弧超声埋弧焊焊接接头09MnNiDR钢的断口形貌，结合断口组织的能谱分析，探询电弧超声作用下09MnNiDR钢焊接接头冲击韧性下降的原因，即焊接过程中熔渣进入熔池并形成非金属夹杂。通过增加焊接热输入减少了焊缝中的夹杂，改进工艺后的试验结果证实电弧超声能够较大幅度的提高09MnNiDR钢焊接接头的冲击韧性。     

A comparative study of laser-arc double-sided welding and double-sided arc welding of 6 mm 5A06 aluminium alloy

In order to study the interactions between the two heat sources in both laser-arc double-sided welding (LADSW) and double-sided arc welding (DSAW), some welding characteristics including weld configuration, energy efficiency, weld microstructure and mechanical properties of the both processes were contrastively investigated. The results show that the weld cross-section of LADSW within the proper welding parameter takes on the combination of typical weld profiles of gas tungsten arc welding and laser welding, while the DSAW takes on a quasi-symmetrical shape. The energy efficiency of LADSW is higher than DSAW, probably due to the higher heat transfer efficiency in laser welding and stronger effect of laser on the arc. The weld microstructures of the both processes characterized by scanning electron microscope mainly consist of α and β phase, whereas the grain size and second-phase particle size vary a great deal for the different heat input. The tensile strength of LADSW is 91.7% of base metal, compared with that of 82.3% of DSAW, and the elongation is also higher than DSAW. The fracture micromorphology of LADSW indicates a more typical dimple fracture than that of DSAW. It is considered that the better mechanical properties of LADSW are attributed to the finer grain size.     

Comparative experimental study on the modification of microstructural and mechanical properties of friction stir welded and gas metal arc welded EN AW‐6061 O aluminum alloys by post‐weld heat treatment

In this paper, the effects of post‐weld heat treatment on modification of microstructures and mechanical properties of friction stir welded and gas metal arc welded AA6061‐O plates were compared with each other. Gas metal arc welding and friction stir welding were used as the applicable welding processes for AA6061‐O alloys. The applied post‐weld heat treatment consisted of solution heat treatment, followed by water quenching and finally artificial aging. The samples were classified as post‐weld heat treated and as‐welded joints. The microstructural evolution, tensile properties, hardness features and fracture surfaces of both as‐welded and post‐weld heat treated samples were reported. The results clearly showed that friction stir welding process demonstrated better and more consistent mechanical properties by comparison with the gas metal arc welding process. The weld region of as‐welded samples exhibited a higher hardness value of 80 HV0.1 compared to the base material. In addition, the feasibility of post‐weld heat treatment in order to enhance the mechanical properties and to obtain more homogeneous microstructure of 6061‐O aluminum alloys was evaluated.     

粉末熔池耦合活性TIG焊接方法

提出了一种新型活性焊接方法——粉末熔池耦合活性TIG焊(Powder pool coupled activating TIG welding,PPCATIG)。该方法采用双层气体进行焊接,内层利用惰性气体保护钨极,外层通过自动送粉装置将活性剂粉末随保护气体送入电弧-熔池区域,增加熔深,提高焊接效率,实现机械化自动化焊接。针对SUS304不锈钢进行了直流正接PPCA-TIG表面熔深,通过与传统TIG焊对比,研究了SiO_2活性剂对电弧形态、焊缝成形、组织和力学性能的影响。结果表明:SiO_2能使电弧等离子体收缩、熔池金属流态改变,并且焊缝熔深能达到传统TIG焊的3倍以上,焊接效率明显提高。焊缝组织主要为奥氏体和铁素体,铁素体形态以骨架状为主。焊缝抗拉强度略低于母材,但相比传统TIG焊,焊缝屈服强度略有提高,其焊缝低温冲击韧性达到了传统TIG焊的96.8%,表现出了良好的力学性能。同时,采用该方法可有效避免活性剂粉末对钨极的污染。     

超声振动辅助铝/钢激光–MIG熔钎焊外观成形、组织以及拉伸性能研究

目的 利用超声振动改善铝/钢对接接头界面的微观结构,降低气孔缺陷并提高接头力学性能。方法 通过超声振动辅助激光–MIG焊接方法实现铝/钢异种金属连接,采用光学显微镜观察焊缝形貌,采用金相显微镜和扫描电子显微镜观察焊缝和界面微观结构,利用拉伸试验机测试接头的拉伸强度。结果 超声振动的施加提高了熔融金属的润湿铺展性能,减少了焊缝中的气孔缺陷,并降低了界面层金属间化合物的厚度。带有余高和去除余高的接头拉伸强度由未加超声的175 MPa和154 MPa分别提高到189 MPa和172 MPa。结论 利用超声振动的声流、空化效应有效改善了熔融金属的润湿铺展性能和界面微观结构,并在一定程度上消除了气孔缺陷,进而提高了接头的力学性能。     

焊缝性能影响因素的研究进展

埋弧焊和氩弧焊的焊缝合金元素及其含量、热输入、晶粒长大、预热温度、冷却速度和峰值温度对焊缝组织与力学性能均有一定的影响。总结了国内外对焊缝组织和力学性能的各种影响因素的相关研究,研究结果表明合金元素(如Mn、Cr、Ni、Mo等)能明显提高焊缝力学性能,每种元素都有合适的添加范围;焊缝接头强度和韧性以及伸长率随热输入的增大而减小;冷却速度的范围是8～12s。通过控制添加合金元素可以有效提高焊缝力学性能并改善焊缝组织,控制合理的热输入范围和冷却速度可提高焊缝的韧性。     

590 MPa级高强钢双面双弧立焊焊缝组织性能

为研究590 MPa级高强钢双面双弧工艺得到的焊接接头组织与性能的关系,采用钨极氩弧焊(TIG)与熔化极气体保护焊(MAG)方法获得成型良好的焊接接头,经过拉伸、冲击、弯曲试验及光学显微镜、扫描电镜、EBSD分析,对590 MPa级高强钢双面双弧立焊打底焊与盖面焊焊接接头的组织及性能进行了研究.结果表明:打底焊缝组织主要为贝氏体,盖面焊缝组织以贝氏体与针状铁素体为主;打底焊缝经历过一次热循环后组织得到一定程度的细化;打底焊缝硬度值与盖面焊缝相近,盖面焊缝热影响区最高硬度值高于打底焊缝热影响区最高硬度;2 mm坡口间隙性能较5 mm坡口间隙有较大提高,2 mm坡口间隙断口以韧窝断裂为主,5 mm坡口间隙断口以解理断裂为主.     

Q345B钢焊缝金属的显微组织分析

采用E5015焊条以手工电弧焊对Q345B钢的角焊缝进行焊接,阐述了焊缝中宏观组织的层间偏析,结晶形态的层间、层内差异,微观组织的差异以及对性能的影响研究,以利于焊接工艺人员对焊接工艺及参数的选择。在多层焊的打底层中注重对于层间温度的控制,制定合理的焊接工艺参数进行现场焊接,从而保证产品的焊接质量。     

钛-铝异种材料的点焊技术研究新进展

钛合金和铝合金的应用在航空航天及汽车制造领域都在逐步增加,而Ti/Al异种金属复合结构中搭接连接无疑是不可避免的连接形式,因此对于钛/铝异种金属点焊技术的研究是非常必要的。由于Ti/Al两种材料的物理和化学性质存在巨大差异,导致两者的焊接尤为困难,目前能实现钛铝异种材料的高质量焊接的方法研究较少。先从钛和铝材料的本身特性入手,阐述目前3种常用的点焊技术:电阻点焊、搅拌摩擦点焊和超声波点焊的研究现状。主要涉及点焊接头成形、焊接参数、接头的组织特征以及力学性能,探究了各个方法的优缺点,并指出Ti/Al异种金属焊接质量的关键主要在于对金属间化合物的有效控制。为Ti/Al异种结构的连接提供合适的设计思路,并为新的连接方法提供借鉴思路。     

Study on arc and laser powers in the hybrid welding of AA5754 Al-alloy

In this paper a new generation of fiber laser assisted by a MIG source was used to weld AA5754-H111 aluminum alloy in 3 mm thick butt configuration. The effects of laser and arc powers on the weld geometry and properties were studied. Weld geometry and porosity were measured. The microstructure was investigated by optical microscope and Vickers micro-hardness was taken. The residual stress close to the heat affected zone was measured by the incremental hole-drilling method. Eventually, the tensile test was conducted in order to compare the mechanical properties of the weld with those of the parent metal.For the first time the sensitiveness of the hybrid welding of the 5754 aluminum alloy to the arc and laser powers was demonstrated. Higher laser power favored the stability of the process and provided good structural and geometrical properties of the weld. Further investigation can be performed in order to optimize the weld soundness and the energy efficiency of hybrid welding an aluminum alloy using a fiber laser.     

SiCp/Al复合材料焊接综述

为实现SiCp/Al复合材料的高质量可靠焊接,推广SiCp/Al复合材料在各领域的应用,调研了国内外SiCp/Al复合材料不同焊接方法的研究现状。在熔化焊方面,国内外学者通过调整工艺参数、在焊缝中加入Ti元素发生诱发反应等方法,抑制了焊缝中Al4C3针状脆性相的形成,从而提高了焊接接头的力学性能。在搅拌摩擦焊方面,国内外学者针对不同材料设计了专用的焊接搅拌头,以保证它们具备高耐磨性与足够的冲击韧性,在焊接过程中不出现破损情况;关注了焊接过程中焊接头转速、焊接速度、轴向力与热输入等因素,以获得力学性能优秀、晶粒细小均匀的焊接接头。在扩散焊方面,国内外学者探究了中间夹层对焊缝界面间原子相互扩散的促进作用;采取不同工艺参数,以外加超声或电子束表面加热等方式促进了原子间的相互扩散,以获得力学性能优异的焊接接头,提高焊接效率。在钎焊方面,国内外学者通过探究钎料与SiCp/Al复合材料之间的润湿性来组合钎料与钎剂,通过化学腐蚀处理表面暴露颗粒增强相、在复合材料表面电镀金属等方法来增大钎料与增强相的润湿性、解决钎料铺展受阻的问题,以进一步提高钎焊焊接接头质量。