钢/铝异种金属连接工艺的研究现状

近年来采用钢与铝异种金属连接结构的产品越来越多,采用钢铝异种金属焊接可以减轻结构部件的重量,实现轻量化。但钢铝焊接时易出现裂纹、金属间化合物等,严重影响了焊接接头质量。笔者阐述了近年来国内外钢铝异种金属之间各种焊接工艺（压焊、钎焊、熔焊、搅拌摩擦焊）的研究现状,认为激光熔-钎焊方法既易于控制焊接热输入,又能较好的控制钢铝金属间脆性物质层,是一种实现钢与铝异种金属连接的具有前景的工艺。     

铝/钢异种金属电弧熔钎焊研究现状

铝合金和钢在高温下易反应生成多种金属间化合物,使铝/钢的焊接一直是焊接领域的一大难题。控制接头界面处金属间化合物的生成及其尺度,是成功进行铝/钢焊接的关键。电弧熔钎焊是解决铝/钢异种金属焊接全面走向工程应用的最具希望的几种焊接方法之一。文中综述了近年来铝/钢电弧熔钎焊研究的发展现状,分析了铝/钢电弧熔钎焊焊接性,重点探讨了控制金属间化合物生长的方法,包括减小焊接热输入、降低热源能量密度、添加具有抑制金属间化合物生长的合金元素、采用中间层等;总结了改善液态金属润湿性和铺展性的方法,包括采用镀层/覆层、采用钎剂、采用辅助磁场、进行预热或辅助加热等。最后提出了若干铝/钢电弧熔钎焊需要进一步解决的问题。     

铝与钢异种金属电弧熔-钎焊研究与发展现状

铝与钢的连接已成为焊接领域中的热点和难点问题,电弧熔-钎焊在铝与钢异种金属连接中受到了越来越广泛的重视和研究.文中详细分析了铝与钢异种金属的焊接性,金属间化合物层的存在是影响接头性能的关键因素,重点阐述了电弧熔-钎焊的工艺特点和钢表面镀层工艺的研究,电弧熔-钎焊过程兼备熔焊和钎焊的双重特点,铝侧为熔焊结合,钢侧为钎焊结合,指出了镀层工艺存在的问题,综述了铝与钢电弧熔-钎焊国内外最新研究进展,并对铝与钢电弧熔-钎焊的研究方向进行了预测.     

铝钢激光焊接研究现状

铝钢异种金属连接可实现汽车零部件的轻量化,但铝钢焊接产生的金属间化合物裂纹等严重地影响接头性能。本文介绍了铝钢激光焊的主要焊接方法,阐述了近年来国内外的研究现状。     

异种金属的焊接研究进展

本文对异种金属（铝-钢、铜-钢、钛-钢、Mg／Al、Ti／Al、Cu／Al）的焊接研究现状、异种金属的焊接应用、异种金属的焊接发展等方面进行了分析,希望对异种金属的焊接研究有所裨益。     

铝/钢异种金属旋转摩擦焊接研究现状

根据铝/钢异种金属焊接冶金特点及旋转摩擦焊接工艺特点,分析认为旋转摩擦焊最适合铝/钢异种金属轴对称件焊接的工艺。分别介绍了连续驱动摩擦焊和惯性摩擦焊接工艺对铝/钢异种金属焊接接头的组织和性能的影响。总结了铝/钢异种金属摩擦焊接技术研发中亟待解决的主要科学问题,铝/钢旋转摩擦焊过程中摩擦界面及其附近剧烈的塑性流变对IMCs生成的影响规律和机制需要进一步的研究;需要开发相应的工艺措施促进铝/钢接头界面上形成以Fe-Al IMCs为标志的冶金结合,并使IMCs层厚度均匀化。最终指明,研究揭示铝/钢摩擦界面IMCs生成机理、相的组成、形态、分布等冶金行为,对铝/钢旋转摩擦焊接头的组织性能调控具有重要意义,也是铝/钢异种金属焊接结构性能保证的理论基础。     

异种金属和镀层金属的焊接

不锈钢与钛合金异径转接管的焊接,钢铝异种金属连接方法现状分析,H69铜板与6063铝板的焊接工艺,钢铝异种金属的低能量焊接法.     

镀Zn钢-6016铝合金异种金属的激光熔钎焊及数值模拟

熔钎焊是抑制或减少钢/铝异种金属激光焊接过程中FeAl脆性金属间化合物产生的有效工艺方法。采用光纤激光器,不添加任何钎料,对1.2 mm厚DC56D+ZF镀锌钢和6016铝合金平板试件进行激光搭接焊试验,利用MATLAB软件,针对焊接过程的实际情况,在一定的基本假设下建立准稳态下钢/铝异种金属激光焊接熔池形状的数学模型,基于准稳态形状控制方程数值计算获得的熔池几何形状分布,结合试验来调整焊接工艺参数,获得最佳焊接成形,利用卧式金相显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪等手段研究焊接接头各区域的金相组织、主要元素分布与物相组成。结果表明:焊接激光束照射搭接在钢板上的铝板对接焊缝时,焊接功率和焊接速度对熔池几何形状的影响较大,随着激光功率的增大,熔深增加;而随着焊接速度的增加,熔深却变浅。当焊接功率为1 600~1 800 W、焊接速度v=30 mm/s、离焦量D=0 mm时,焊缝成形性良好,无明显裂纹、气孔等缺陷,焊接接头区域存在一个台阶状结构,在平台区域,钢/铝两钟金属存在明显的界限,界面结合依靠液态的铝在钢母材表面上的润湿、填充和铺展等作用;下凹区域,钢/铝熔合较好,Fe和Al元素的混合区宽度较大,未形成明显的FeAl脆性金属间化合物,Fe和Al的热扩散是该区域界面结合的主要原因。     

汽车制造中铝和钢异种金属间的点焊研究

以铝代钢是汽车轻量化的有效途径,其中铝/钢异种金属间的焊接是技术关键点.点焊方法灵活高效,是汽车制造过程中铝/钢焊接的一种有效方法.铝/钢异种材料的点焊方法有电阻点焊、搅拌摩擦点焊、激光点焊、胶接点焊等,其中工艺参数的选择是控制金属间化合物的有效因素.综述了各种点焊方法在工业实际生产中的优势与存在的不足,提出了点焊工艺在汽车制造领域铝/钢异种金属连接中的应用前景.     

铝合金／钢异种金属熔-钎焊研究现状

铝及铝合金与钢的异种金属连接问题一直是研究领域的重点和难点,异种金属熔-钎焊技术在铝合金与钢的连接过程中受到越来越广泛的重视。本文综述了铝合金与钢的TIG熔-钎焊、MIG熔-钎焊、CMT熔-钎焊、激光熔-钎焊以及激光＋MIG复合熔-钎焊的研究现状,并对比了各种焊接方法的优缺点。最后指出,在选择合适的填充材料的基础上,通过数值模拟方法优化工艺参数对促进异种金属连接的发展具有重要的指导意义。     

船舶焊接技术对焊接材料、焊接设备及焊接辅器具企业的需求

1 船舶工业的新形势 2006年是中国船舶工业贯彻实施"十一五"计划的开局之年,经各船舶企业的努力奋斗,使船舶工业呈现了持续、稳步、健康的发展势头.主要表现在全国造船完工量达l 452万载重吨,同比增长20%,新承接船订单达4 251万载重吨,同比增长73%.中国造船完工量占世界市场份额的19%,连续12年稳居世界第三,与韩国、日本等先进造船大国的差距大幅缩小;新承接船舶订单占世界市场份额的32%,位居世界第二;手持船舶订单占世界市场份额的24%.表1示出了中国2006年三大造船指标的比较.     

弧焊机器人焊接姿态与工艺参数联合规划

在现有Motoman UP20弧焊机器人系统上进行二次开发,将人工神经网络技术成功地应用于弧焊机器人焊接姿态与焊接工艺参数的联合规划中.利用MATLAB神经网络工具箱对试验数据进行训练和仿真.凭借人工神经网络自学习功能,建立了焊接姿态与焊接工艺参数联合规划数据表.利用MATLAB软件编制程序,自动提取典型的马鞍形焊缝几何位姿,结合已有数据表编制机器人作业程序,进行马鞍形焊缝工件试焊.所得的马鞍形焊缝成形良好,与人工神经网络的仿真结果相吻合.     

管道全位置自动焊机的专用电源及焊接工艺

为实现管道全位置自动根焊,突破了传统的气体保护焊"恒压、等速送丝"系统的电压和送丝速度(即电流)的搭配关系,采用短路能量与燃弧能量自适应调节技术,研制成功专用的电弧能量调节器,通过IGBT的高速开关作用调节短路过渡MAG焊接过程中短路能量和燃弧能量的分配,保证电弧在更低电压、更大电流条件下稳定燃烧,以适应管道全位置根焊在小熔池基础上的高能量输入,实现了长输管线的全位置立向下自动根焊工艺.结果表明,其焊接效率较传统的手工纤维束焊条或TIG焊接工艺打底有明显的提高.     

搅拌摩擦焊应用及焊接设备简介

介绍了搅拌摩擦焊的工艺过程，分析了搅拌摩擦焊焊缝及焊接过程的优缺点。对搅拌摩擦焊的应用和常用搅拌摩擦焊设备作了简要的描述。     

埋弧螺柱焊机及其在预埋件焊接中的应用

介绍了新研制的埋孤螺柱焊机的性能、特点及其应用范围。使用RSM3-3150焊机焊接的钢筋直径已达到Ф32mm。RSM3-2500已成功应用到国家体育场（北京鸟巢）预埋件Ф20mm钢筋“T型焊”,其焊缝外观、力学性能均达到了有关标准的规定。并进行了宏观金相和金相组织的检查。     

焊接结构材料与焊接材料的匹配

采用微合金化提高材料的综合机械性能和焊接性能是焊接钢结构材料发展的方向;采用低C、低SP和微合金化是改善强韧性匹配和提高焊接性能的重要途径。大量掺合金可制成各种焊丝、焊荆和焊条,啄满足不同需要。     

船用钢结构的激光焊接以及激光-MAG复合焊接

讨论了激光焊接和激光-MAG激光复合焊接技术及其在造船业中的最新进展,简要对比了带筋壁板结构的激光焊接特点和激光-MAG复合焊接的特点,并介绍了TWI在造船业采用激光焊接技术的研究进展.研究显示,使用光纤传输的Nd:YAG激光在造船业筋板结构焊接中有较大潜力.相对于激光焊接而言,激光-MAG复合焊接制造带筋铜结构有几个方面的优点:焊缝成形好,焊接生产率高,装配间隙的容许偏差较大.在焊接过程中,监测传感器有助于探测诱发焊接缺陷产生的各种因素.     

Numerical simulation for welding pool and welding arc with variable active element and welding parameters

Abstract

A numerical modelling of the welding arc and weld pool is established for moving argon shielded gas tungsten arc welding to systematically investigate the effect of the active element oxygen and the welding parameters on the Marangoni convection and the weld shape using FLUENT software. The different welding parameters will change the temperature distribution and gradient on the pool surface, and affect the strength of Marangoni convection and the weld shape. Under high oxygen content, the weld depth/width (D/W) ratio substantially depends on the welding parameters. A high welding speed or large electrode gap (arc length) will make the weld D/W ratio decrease. The weld D/W ratio initially increases and then remains constant around 0·5 with the increasing welding current. When the oxygen content is lower, the weld D/W ratio decreases with the increasing welding current. However, the weld D/W ratio is not sensitive to the welding speed or electrode gap. The predicted weld D/W ratio agrees well with the experimental results.     

填丝焊和自熔焊在TA2管头与管板焊接中的比较

基于优异的耐蚀性,钛制换热器的应用正日益兴起.换热管与管板的焊接是钛制换热器制造中最为复杂的技术.焊缝质量的好坏直接影响到整台设备的寿命.文中分别采取填丝和自熔两种方式进行焊接工艺试验,并对两种方式成形焊缝进行比较分析.     

带衬垫的管道环焊缝根焊技术及焊接工艺

针对我国长输管线施工中管道环焊缝根焊难的技术瓶颈,采用φ1 219 mm带衬垫的管道气动内对口器与PAW3000双焊炬管道自动焊机配套,进行管道环焊缝根焊技术和焊接工艺研究.分别以铬锆铜和在紫铜表层喷涂镍铬陶瓷复合层为衬垫材料进行焊接试验,并与无衬垫焊缝进行比较.结果表明,以这两种材料作为管道气动内对口器的焊接衬垫,采用自动焊接工艺进行管道环焊缝根焊,可以实现单面焊双面成形,不但可焊性好,焊缝成形美观,而且具有焊接效率高,焊接质量好等特点.焊接接头的各项性能检测指标与无衬垫相当.