一种新型堆焊热源——碳极氩气拘束电弧

从降低堆焊稀释率和硬质合金烧损率，提高堆焊熔敷率的角度出发，用电弧等离子体光谱多线诊断装置对碳极氩气拘束电弧物理特性进行了测试，将测得的谱线光强信号经光电倍增管作光电转换与放大，然后将转换后的电信号输入A/D装置，变成数字量后，输入微机处理，以获得温度，成分，压力及其分布，结果发现，碳极氩气拘束电弧温度比自由碳极电弧温度高，电弧气氛具有一定的还原性，电弧温度，压力分布均匀，上述特点有利于提高堆焊质量。     

高速带极单层电渣堆焊技术及质量控制

高速电渣堆焊技术堆焊层的增碳作用极小,由于堆焊时无电弧,母材熔深较浅,减少了因低合金钢母材熔化引起的堆焊层增碳作用,可以显著提高堆焊层的耐腐蚀性能;同时,由于电渣焊剂的碱度高,氧化性小,并在焊剂组分中加入某些成分改善熔池冶金物理化学反应,有利于防止某些与氧亲和力强的合金元素烧损。通过对高速单层带极电渣堆焊用钢带、焊剂及有关工艺的试验研究并进行了筒体鉴证件的堆焊。     

Ni-Al粉末直流TIG电弧堆焊层的稀释率及其控制

为了控制直流TIG电弧粉末堆焊层的稀释率,获得Ni、Al含量较高的涂层,本文研究了堆焊规范对堆焊层的形状、稀释率和化学成分的影响规律,并从降低母材温度的角度出发,考察了辅助冷源对堆焊层稀释率的影响.结果表明,随着堆焊规范的减弱,堆焊层的熔宽和熔深减小、堆高增加,堆焊层的稀释率由70%降低到32%,有利于获得低稀释率的堆焊层.在本文试验条件下采用辅助冷源对母材进行冷却,使堆焊层的堆高增大、熔深减小、稀释率降低到21%.     

堆焊层化学成分对9CrMoV钢熔敷金属性能影响的研究

采用1CrMo堆焊材料对9CrMoV钢进行了埋弧焊堆焊试验,优化了堆焊工艺参数.针对不同堆焊层进行了化学成分分析,并研究了堆焊层化学成分对熔敷金属力学性能和金相组织的影响.结果表明:距离母材越远,母材对熔敷金属的稀释率越小,堆焊层合金元素含量越少,塑韧性越好;母材与堆焊层结合性能良好,没有产生界面分离现象.上述研究成果可为超超临界汽轮机转子轴颈堆焊技术提供理论依据和技术支持.     

无熔滴电弧热丝GTAW自润滑耐磨堆焊层组织及性能

目的采用无熔滴电弧热丝GTAW堆焊技术,在Q235钢表面堆焊具有自润滑功能的含石墨相耐磨合金。方法设计含有镍包石墨粉的药芯焊丝,并使用无熔滴电弧热丝GTAW堆焊技术和传统GMAW两种方法进行对比堆焊。焊后,采用销盘式摩擦磨损试验机对堆焊层进行对比摩擦磨损性能测试,利用光学显微镜、SEM和EDS研究堆焊层的微观结构及成分,并对磨损面形貌进行对比分析,探究自研焊接系统制备含石墨相堆焊层的工艺特点和堆焊层自润滑耐磨性能。结果无熔滴电弧热丝GTAW可以有效降低母材的稀释率,保证药芯焊丝自润滑石墨相过渡,且能提高熔敷率。堆焊层形成了Fe-Cr-B耐磨基体,并在晶界处分布大量的颗粒状石墨相。摩擦磨损实验中,堆焊层摩擦系数可低至约0.65,随着摩擦时间的延长,摩擦系数进一步减小,磨损面未发现典型犁沟,表面平滑且呈黑色,堆焊层具有自润滑功能,且摩擦系数与焊接参数有关。传统GMAW方法制备的堆焊层的摩擦系数为1.4左右,且随着磨损时间的延长,摩擦系数略有增大。结论无熔滴电弧热丝GTAW堆焊技术低热输入和高熔敷率的工艺特点适合堆焊,尤其适合防止焊丝化学成分烧损的堆焊。在合理控制工艺参数,焊接稳定的前提下,选择低辅助电流,可以成功制备含石墨相的自润滑耐磨堆焊层。     

耦合电弧热丝GTAW堆焊Inconel 625组织和耐蚀性

采用无熔滴耦合电弧热丝GTAW工艺将Inconel 625镍基合金堆焊在20钢表面,对堆焊层微观组织及稀释率对耐蚀性的影响进行了研究。结果表明,堆焊层主要由柱状树枝晶组成,无裂纹、气孔等缺陷;堆焊层与基体界面熔合良好,没有产生分离现象;该焊接工艺可有效降低堆焊稀释率;堆焊层中合金元素分布均匀,稀释率的增加使堆焊层中Fe元素含量增加,极大地降低了堆焊层的耐蚀性。     

新型等离子弧粉末堆焊机理

人们衡量堆焊方法一般总是从两个方面进行 ,一是熔敷速度 ,二是稀释率。在追求大熔敷速度的同时总是希望将稀释率控制得尽量小。目前 ,国内堆焊方法大都处于高熔敷速度高稀释率或低稀释率低熔敷速度的状态。熔敷速度的提高和稀释率的降低是矛盾的两个方面 ,二者相互制约。能否协调熔敷速度与稀释率之间的矛盾关系 ,是能否实现高效、高质的堆焊工艺的关键。等离子弧作为粉末堆焊的热源 ,其焰流特性参数是影响堆焊质量和效率的主要因素。本文从理论上定性分析了等离子弧的焰流特性参数和粉末在电弧中获得的动量和热能情况 ,阐述了实现高效、低稀释率等离子堆焊的机理 ,并据此提出了新型焊枪结构的设计原则 ,为进一步研制高效、低稀释率等离子堆焊系统奠定了理论及试验基础。     

旋转电弧GMAW堆焊短路过渡熔池动态仿真

为探究旋转电弧GMAW堆焊短路过渡时熔池的温度和对流分布规律,利用Flow-3D软件建立三维数学模型,采用球形旋转热源模型,考虑重力、熔滴拖拽力、表面张力、浮力作用,模拟了堆焊状态下,工件材料为Q235的旋转电弧GMAW短路过渡的熔池成形规律. 采用流体体积法追踪熔滴过渡和熔池表面的自由变形,并分析熔滴进入熔池时熔池内部温度场和流场的变化. 结果表明,熔池形成过程中,旋转熔滴对熔池有搅拌作用,并使熔池内部液态金属活性增强,流速变快,熔池内部液态金属体积变大,熔池的宽度变大. 模拟预测的焊缝尺寸、形状与试验吻合良好. 为优化焊接工艺参数、改善旋转电弧GMAW堆焊焊缝质量提供参考依据.     

脉冲激光与电弧布置方式对铝合金焊接熔滴过渡与焊缝形貌的影响

以2219铝合金为基板，研究了不同脉冲激光-电弧布置方式下的熔滴过渡与焊缝形貌特征，分析了熔深增加的机理. 结果表明，当脉冲激光照射母材时，脉冲激光主要提供对母材的热输入，母材温度的增加有助于促进熔滴铺展，稳定熔滴过渡过程；当脉冲激光照射熔滴缩颈时，主要提供对熔滴的力输入，蒸发反力的作用下形成"一脉一滴"，显著提高熔滴过渡频率与熔滴飞行速度，增加了熔滴对熔池的冲击力，熔深增加；当脉冲激光交替的照射熔池和熔滴时，一方面能够对母材进行加热，有助于熔滴的铺展，另一方面能够提高熔滴过渡频率，提高焊缝的均匀性.     

9CrMoV钢堆焊1CrMo金属堆焊层性能的研究

采用1CrMo堆焊材料对9CrMoV钢进行了埋弧堆焊试验,优化了堆焊焊接工艺参数。针对不同堆焊层进行了化学成分分析,并研究了堆焊层化学成分对熔覆金属力学性能和金相组织的影响。结果表明：距离母材越远,母材对熔覆金属的稀释率越低,堆焊层合金元素含量越少,塑韧性越好;且母材与堆焊层结合性能良好,没有产生界面分离现象。上述研究成果可为超-超临界汽轮机转子轴颈堆焊技术提供理论依据和技术支持。     

Monel400合金/16MnR基体堆焊工艺分析

采用ERNiCu—7镍基合金焊丝直接在16MnR表面堆焊Monel400合金.分别对钨极气体保护焊(GTAW)和熔化极气体保护焊(GMAW)及其二者组合施焊的堆焊层不同厚度处的化学成分进行分析比较,探讨了焊接过程中异种金属材料之间基本元素的相互稀释及其扩散的趋势和程度,分析了堆焊界面弯曲性能、宏观及微观组织.结果表明,GTAW+脉冲GMAW的组合方法焊接,堆焊层厚度大于2.5mm时,影响堆焊层腐蚀性能的Fe,Ni,Cu等主要元素就能达到ERNiCu—7合金焊丝的标称合金成分要求;侧弯性能测试结果良好;焊接工艺性好,质量稳定可靠,生产效率高.     

超硬质相在高温磨损中的行为及抗磨性

通过高温硬度、高温磨损试验,研究了铁基Ｃｒ－Ｍｏ－Ｗ－Ｖ－Ｎｂ系高温耐磨料磨损等离子弧粉末堆焊合金,可以替代价格昂贵的镍基和然基等离子弧堆焊合金。同时系统地研究了合金元素及其硬质相在高温磨损中的行为及堆焊合金抗磨性。即Ｃｒ７Ｃ３「（Ｃｒ,Ｆｅ）７Ｃ３」、ＣｒｅＣ「（Ｃｒ,Ｆｅ）３Ｃ」、ＷＣ、Ｗ２Ｃ、ＮｂＣ、Ｖｃ硬质相对堆焊层的组织、硬度和耐磨性的影响规律。结果表明：硬质相的形态、数据和大小不同对堆     

Special features of formation of wear-resistant layers in mechanised surfacing of steel with aluminium

The processes of mechanized surfacing of heat- and wear-resistant intermetallic alloys of the iron–aluminium system is investigated. It is shown that arc surfacing with spray transfer of aluminium results in a stable process and the chemical composition of the deposited layer and a shorter surfacing time. To produce the deposited layer with the optimum chemical composition and service properties, it is proposed to deposit initially aluminium and then the steel electrode wire.     

Al-Mg-Si6082合金氩弧焊焊接接头的气孔与合金元素烧损

对3和10mm厚的Al-Mg-Si6082合金分别进行了TIG焊和MIG焊,获得了成形良好、表面无缺陷的焊接接头.通过对焊缝进行金相试验,研究了TIG焊和MIG焊时焊缝中气孔的种类与差异,并分析了产生气孔差异的原因;通过对Mg,Si合金元素成分含量的测定,揭示出了Mg,Si合金元素氩弧焊时的烧损规律.结果表明,MIG焊时,焊缝中易出现皮下气孔、肩下气孔和心气孔;Mg,Si元素在焊缝中部的烧损最为严重,越靠近热影响区元素的烧损程度越轻;Mg元素的烧损率明显高于Si元素;MIG焊时,Mg,Si元素的烧损率与弧长成反比.     

合金元素过渡及对堆焊金属硬度的影响

为明确不同合金元素在堆焊金属中的作用,设计了12种碱性药皮堆焊焊条,利用光电直读光谱仪、洛氏硬度计对堆焊金属的成分及硬度进行了测试,分析了C、Ti、Nb、V的合金过渡特点及其对堆焊金属硬度的影响规律.结果表明:C元素过渡波动较大,Nb、V过渡较稳定,各种元素的过渡相互影响;C、V固溶强化作用大,能够提高堆焊金属硬度,而Ti、Nb主要形成碳化物,含量过多时会减弱碳的固溶强化作用,使硬度降低.     

工艺参数对空心阴极真空电弧电子温度影响

为了研究空心阴极真空电弧等离子体特性,通过光谱仪获得了空心阴极真空电弧的发射光谱分布,同时利用相对强度法计算了电子激发温度.结果表明,空心阴极真空电弧等离子体主要由氩离子、氩原子构成;随着放电气压的降低和焊接电流的增加,空心阴极真空电弧的离子浓度逐渐增加;在一定气体流量下,空心阴极真空电弧的电子激发温度随着焊接电流的增加而升高;在低气体流量、大焊接电流时,电子激发温度较高;随着放电气压的升高,空心阴极真空电弧的电子激发温度逐渐降低.当焊接电流较大和气体流量较低时,空心阴极真空电弧的轴线附近的氩离子谱线强度较高,并且其径向分布梯度较大.     

基于Elman网络算法的Inconel625合金堆焊稀释率的控制

文中建立了5-8-3结构的反馈Elman神经网络模型,以电弧长度、焊接电流、焊接速度、送丝速度和保护气流量为输入量,堆焊焊缝的熔宽、熔高和稀释率为输出量进行堆焊仿真计算分析.计算结果表明,Elman模型的预测结果比BP和GRNN神经网络更精确.建立了以电弧长度（X）、堆焊电流（Y）和送丝速度（Z）为空间坐标,堆焊稀释率δ等于f（X,Y,Z）为目标函数的四维图像来确定δ≤5%的堆焊工艺窗口.分别进行Elman模型仿真计算和堆焊工艺试验,得到的稀释率δ分别为2.55%和3.32%,仿真计算的稀释率的相对误差约0.8%,证实了Elman模型预测的Inconel625合金堆焊工艺窗口的可行性与可靠性.     

金属基陶瓷复合等离子弧堆焊层组织与耐磨性能

等离子弧堆焊镍基钴基合金粉末时外加纵向磁场,对两种合金陶瓷复合堆 焊层进行硬度和磨损试验及显微组织分析.结果表明,施加磁场时的堆焊层性能比无 磁场作用的堆焊层性能高.钴基合金的最佳焊接电流和磁场电流分别为160 A和3 A. 此时堆焊层组织晶粒细化效果最明显;而镍基合金为140 A和1 A,此时堆焊层Cr7G3截 面的六角形陶瓷硬质相数量最多且均匀分布,说明Cr7G3硬质相的轴向平行方向一致, 因而硬度和耐磨性最好.随着磁场电流的继续增大,由于电磁阻尼占主导地位,这两种 合金的性能均下降.     

铸铁喷焊组织及力学性能研究

为了解决铸铁焊补中焊缝处存在白口、淬硬组织以及裂纹等问题,采用氧乙炔火焰喷枪喷焊自熔性合金粉末F101和Ni60焊接球墨铸铁和用铸铁焊条Z308电弧冷焊球墨铸铁,并对试样进行抗拉强度、硬度测试和金相组织观察。结果表明:用铸铁焊条电弧冷焊后焊缝有白口、淬硬组织及裂纹;用Ni60合金粉末喷焊后熔合区硬度出现突变,硬度高达701HV,与母材硬度值差别很大,用F101合金粉末喷焊后热影响区及焊缝处硬度值与母材差别不大;金相组织观察表明焊缝与母材除了机械结合外,还有冶金结合。喷焊的焊缝无裂纹,且结合强度高于铸铁焊条的焊缝。