不同预热温度下马氏体钢焊接性及力学性能研究

针对火箭发动机在重复利用中机架等结构焊接件的可靠性提升问题，用G232焊条焊接10Cr13Ni2马氏体钢，通过冷裂纹敏感性、拉伸、冲击试验，研究在不同工艺对钢材的焊接性及焊接接头力学性能的影响，获得最佳焊接工艺对焊接接头受力载荷的影响。结果表明：预热温度为0～250℃时，接头产生冷裂纹倾向小；预热温度由150℃升至250℃时，焊接接头抗拉强度增加，断口由韧性的韧窝-准解理断裂变为接近脆性的韧窝-准解理断裂，经610℃回火后抗拉强度下降；3种工艺对焊接接头热影响区冲击韧性影响均小。     

薄壁钛合金T形接头摆动激光填丝焊组织与性能

在摆动激光填丝焊接中,热输入是影响焊接接头组织与性能的关键因素,因此开展热输入与组织和力学性能的相关性研究,为进一步提高薄壁钛合金接头的力学性能提供数据支撑及相关理论依据。采用摆动激光填丝焊对2 mm厚的TC4钛合金T形接头进行焊接试验,对比分析不同位置的微区组织与力学性能。研究结果表明：焊缝表面成形良好,无未熔合、气孔、夹渣等焊接缺陷;焊缝组织主要由α′马氏体和初生β相组成,并有少量的孪晶和位错产生;热影响区主要由母材中未发生相变的α相和α′马氏体组成;焊接接头硬度值在286～413 HV之间浮动,其中焊缝区硬度值最高,与母材相比硬度值约提升38%,随着焊接热输入增大,相变生成α′马氏体越多,显微硬度增大;焊接接头平均抗拉强度为1 076 MPa,略高于母材,拉伸试件断裂位置为母材,断口呈现出韧性断裂特征;焊接接头平均剪切强度为679 MPa,剪切试件断口起裂位置为焊缝内部,焊缝区断口呈沿晶断裂特征,热影响区断口呈解理和准解理穿晶断裂特征。     

TC4钛合金激光-MIG复合焊接研究

通过激光-MIG复合热源焊接参数优化,获得15 mm厚钛合金对接焊接接头,利用金相分析、拉伸试验和显微硬度对焊接接头的显微组织和力学性能进行研究。结果表明:坡口角度60°,钝边5 mm焊接过程最稳定,打底层焊缝熔深和熔宽随激光功率和焊接电流的增加而增加,随焊接速度的增加而减小;采用摆动焊接进行填充和盖面,焊接过程熔滴过渡稳定,无焊接缺陷,焊缝由单一的α'马氏体组成,热影响区显微组织为初生α相和α'马氏体;接头抗拉强度高于母材,断后伸长率为11.5%,略低于母材,拉伸试样断裂在母材处。焊缝区显微硬度最高,热影响区居中,母材最低。     

MB8镁合金及其焊接接头显微组织及力学性能的研究

通过TIG电焊机对MB8镁合金板材进行焊接,研究MB8镁合金母材及其焊接接头的显微组织和力学性能,分析焊接接头的硬度分布和应力集中系数。试验结果表明:接头焊缝区、热影响区、母材区的组织分别为粗大铸造柱状晶、大小不一的等轴晶和细小均匀的晶粒;焊缝区硬度值最低,母材区硬度值变化幅度较小,最高达48.2HV;TIG焊接接头的力学性能远低于母材,接头焊缝及近缝区晶粒粗大,焊趾处存在应力集中,同时伴有焊接残余拉应力,这些因素是导致焊接接头力学性能降低的主要原因;母材及焊接接头的拉伸断口均呈现撕裂棱形貌,表现为脆性解理断口。     

焊接方法对WH80钢焊接接头组织及力学性能的影响

针对WH80钢,采用3种不同的焊接工艺方法,选取合适的焊接工艺参数,成功制备3组焊接接头。通过金相组织观察、显微硬度测试、冲击性能测试及冲击断口扫描分析试验研究不同焊接方法对WH80钢焊接接头组织及力学性能的影响。结果表明:不同焊接工艺下焊接接头各区域显微组织形态及晶粒大小各有不同,焊接接头硬度差异明显,焊缝区硬度均高于热影响区;3种焊接方法相比,SMAW的焊缝硬度值最高,GMAW的次之,SAW的最低;GMAW与SMAW的常温与低温冲击韧性相对较高,SAW的最低。     

低成本TC4钛合金单丝MIG焊工艺与性能研究

针对中厚度低成本TC4钛合金板,用单丝MIG工艺研究有无保护装置、不同层间温度、有无焊接摆动等参数对接头质量的影响,用拉伸、显微硬度、金相、扫描等试验测量和分析接头性能与组织.结果表明:单丝MIG焊显著提高钛合金焊接效率,无保护装置的接头内部有裂纹和气孔,层间温度低的接头抗拉强度和韧性更好,摆动与不摆动拉伸性能相当.真空电子束冷床熔炼的母材为片层组织,热影响区是残留α相和α'马氏体相组成的混合组织,焊缝区为α'马氏体相.焊缝区显微硬度最高为349HV,热影响区比焊缝区低24HV,母材比焊缝区低44HV.     

TC4钛合金窄间隙激光填绞股焊丝焊接特性研究

研究了窄间隙激光填丝焊过程中激光功率、焊接速度、送丝速度、离焦量等对TC4钛合金焊缝成形的影响规律,并进行20 mm厚TC4钛合金板的工艺验证及焊接接头的组织性能分析。结果表明：在圆形摆动的激光束模式下,焊缝熔深主要受激光功率和离焦量的影响,焊接速度和送丝速度对熔深的影响较小;焊缝熔宽、焊接速度和送丝速度的关系紧密,受激光功率和离焦量影响较小;用激光功率为4 kW、焊接速度为0.42 m/min、送丝速度为3.5 m/min、离焦量+15 mm的工艺参数得到的焊缝成形良好,无明显外观缺陷,获得的焊接接头力学性能较优异,热影响区主要由针状α’马氏体+初生α_p相组成;焊缝区由粗大的原始β柱状晶粒和内部网篮状针状α’马氏体组成,焊接接头的平均抗拉强度为940 MPa,拉伸断裂位置为母材区。     

基于应变分布的建筑焊接钢筋断裂参量统计

为确定钢筋焊接接头断裂参量,提高焊接质量,提出基于应变分布的断裂参量统计方法。对焊接接头设计应变分布—损伤耦合有限元,开发弹塑性损伤有限元程序UMAT,计算接头断裂参量的统计分析,对裂纹在焊缝、熔合线、热影响区计算J积分参量及COD断裂参量。结果表明:在热影响区中,接头裂纹J积分值为8 N/m,与其焊材为5 N/m、母材为4 N/m的计算结果差别较大,说明裂纹在热影响区更易断裂。随载荷提高,裂纹COD值按母材、熔合材料和焊接接头的顺序依次增加,焊接接头COD值与熔合材料更接近。计算得出的焊接接头J积分参量及COD断裂参量接近工程测算值,说明统计计算准确。     

超声冲击对焊接残余应力影响的研究进展

残余应力对焊接结构的力学性能具有重要影响,概述了超声冲击处理对焊接接头残余应力的影响。超声冲击处理可以降低焊趾部位的应力集中,降低或消除残余拉伸应力,甚至在焊缝及其附近区域形成残余压应力,从而提高焊接接头的疲劳性能及耐磨性等。指出在超声冲击改善焊接接头残余应力方面研究目前存在的问题,展望了今后该研究领域的发展动向。     

TIG熔修对焊接接头的金相组织及断裂韧性的影响

通过采用TIG熔修技术 ,对船体结构焊接接头焊趾处进行TIG熔修效果的试验研究。试验结果表明 ,该技术不但可以改善焊趾部形状 ,实现焊缝到母材的光顺过渡 ,降低应力集中 ,而且可以改善焊接热影响区的金相组织 ,从而提高了船体结构焊接接头的抗断裂韧性 ,特别是结构的抗爆炸冲击性能。同时 ,TIG熔修技术还具有工艺简单、操作方便、劳动条件好等优点 ,具有重要的推广价值和广泛的应用前景     

X100管线钢焊接接头强韧化研究

X100管线钢匹配其专用焊丝在不同热输入下进行埋弧焊接试验,获得的焊接接头焊缝区组织均为准多边形铁素体、无碳贝氏体的整合组织,区别在于相比例、大小、形态和分布的不同;焊接热输入为15.75 kJ/cm,焊接熔池场温度最适宜,焊缝区准多边形铁素体含量为70.5%,无碳化物贝氏体为28.8%,所得焊接接头强韧性最优异。研制渣系中MnO严格控制在8%最适宜;Al2O3控制在22%~28%,能起到有利脱渣的作用,不会增加焊缝氧含量和接头氧化物夹杂的含量。     

AZ31B镁合金薄板交流TIG焊接接头组织和性能研究

采用交流TIG焊对2.0 mm厚的变形镁合金AZ31B薄板进行焊接试验,利用扫描电镜、能谱分析、剪切试验对焊接接头的显微组织、元素分布、断口形貌、接头强度等进行分析。结果表明,焊缝区镁元素存在一定的氧化烧损,焊缝剪切强度为21 MPa,剪切强度值较低,焊缝接头断口有明显的河流花样,呈现脆性准解理断裂形式。     

AZ31B镁合金薄板交流TIG焊接接头组织和性能研究

采用交流TIG焊对2.0mm厚的变形镁合金AZ31B薄板进行焊接试验,利用扫描电镜、能谱分析、剪切试验对焊接接头的显微组织、元素分布、断口形貌、接头强度等进行分析。结果表明,焊缝区镁元素存在一定的氧化烧损,焊缝剪切强度为21MPa,剪切强度值较低,焊缝接头断口有明显的河流花样,呈现脆性准解理断裂形式。     

某型动力调谐陀螺的承载能力分析

挠性接头是动力调谐陀螺中最薄弱的部分,对某型的动力调谐陀螺的承载能力进行了分析,建立了陀螺的离散动力学模型,给出了冲击响应及随机激励响应的求解方法。根据各个部分的响应确定了在冲击载荷和实测随机载荷作用下挠性接头的危险局部的应力变化历程,给出了陀螺所能承受的极限冲击载荷,并运用累积损伤理论对挠性接头的疲劳寿命进行了估算。     

中厚度高氮钢双丝MIG焊接头组织和性能研究

采用双丝熔化极惰性气体保护焊接(双丝MIG)方法,对厚20、40 mm的高氮奥氏体不锈钢板进行了焊接。研究了焊接接头的组织、硬度、力学特性及断口形貌。结果表明:高氮奥氏体不锈钢双丝MIG焊接热影响区和焊缝的组织为奥氏体+少量δ-铁素体,显微硬度明显低于母材;20 mm厚板双丝MIG焊接接头抗拉强度和韧性优于40 mm厚板;拉伸和冲击断口形貌为明显的韧窝。     

AZ31B镁合金FSW接头与MIG接头性能对比研究

采用FSW和MIG焊接方法对AZ31B变形镁合金进行焊接试验。结果表明:FSW接头的焊核区受摩擦热、机械搅拌和热塑流动的综合作用,形成粒度细小、晶界明显的等轴再结晶晶粒,平均直径约为5μm;MIG接头的焊缝区在电弧的高温热作用和急速冷却作用下,形成晶界明显的等轴晶,平均尺寸约为20μm;FSW焊接接头力学特性优于MIG,平均抗拉强度达到249.8 MPa,为母材抗拉强度的96.1%,平均伸长率为11.6%;两种接头的断裂面与拉伸方向的夹角约为45°,FSW接头断裂位置在热影响区,断面上有尺寸相差很大的韧窝,而MIG多出现在焊缝区,断面上有韧窝和撕裂棱。     

我国微米级超细晶粒钢焊接技术的研究现状

介绍了微米级超细晶粒钢的主要特点及其焊接性试验研究。微米级超细晶粒钢的焊接问题主要表现为焊接热影响区(HAZ)的脆化和局部软化,严重影响了焊接接头与母材性能的匹配。采用低热输入的焊接方法,可以适当减小焊接HAZ宽度,并避免焊接热影响粗晶区的晶粒过度长大;焊接热循环参数对其焊接接头的性能具有重要影响。向焊缝中添加稳定的第二相粒子,可促进针状铁素体组织的形成,有利于改善焊接接头的组织及性能,提高焊缝的强度和韧性。     

激光工艺参数对AM80镁合金焊接接头性能的影响研究

用激光对AM80镁合金进行焊接试验,研究激光焊接参数对AM80镁合金焊接热裂倾向及接头抗拉强度的影响,对焊接接头的显微组织、力学性能进行分析.结果表明:AM80镁合金脉冲激光焊接热裂倾向随脉冲时间的延长而降低,当脉冲时间为7 ms时,形成无裂纹焊接接头;影响接头抗拉强度最主要的参数为峰值功率,其次为离焦量;当激光峰值功率为2500 W,脉冲时间为7 ms,离焦量为1 mm时,焊接接头的抗拉强度达142.5 MPa,焊接接头断裂在焊缝中心位置,断口呈韧性断裂,焊缝中心显微硬度最高.     

30CrMnSi钢激光焊接工艺研究

为减小薄板30CrMnSi钢的焊接变形,提高焊接效率,采用CO2激光对其进行了激光焊接工艺研究。采用激光显微镜、扫描电镜仪对微观组织进行了表征,采用显微硬度计、材料试验机等仪器对性能进行了测试。研究发现,激光焊接后的焊接接头分为焊缝区、热影响区、母材以及焊缝与热影响交界区和热影响与母材交界区5个部分。焊缝与热影响交界区显微硬度最高,母材显微硬度最低。焊接速度越快,焊缝的显微硬度越高,焊缝越窄。焊接速度越快焊接变形越小,激光功率4 kW、焊接速度8 m/min条件下,100 mm长度范围内的变形0.1 mm.激光焊接接头的抗拉强度高于母材110~170 MPa,母材为韧性断裂,断口呈典型的韧窝形态,热影响区发生脆性断裂,断口呈准解理断裂,随着焊接功率和速度的提高,热影响区的拉伸强度有降低的趋势。     

不同焊接工艺对厚板S620Q接头组织及性能的影响

采用实芯和药芯80%Ar+20%CO2气体保护焊对S620Q厚板桥梁钢进行焊接,研究不同焊接工艺对接头组织和力学性能的影响。结果表明:实芯焊缝的主要组织为针状铁素体(AF)+粒状贝氏体(GB),粗晶区(CGHAZ)主要组织为板条贝氏体(LB)+板条马氏体(ML)+GB;药芯焊缝为GB+少量AF,CGHAZ为ML+GB;两种工艺条件下接头均具有较高的强度,都达到了母材强度的85%以上;采用药芯焊接焊缝的硬度高于实芯焊缝;实芯焊缝中具有较高的AF,冲击值高于药芯焊缝,两者的冲击值在熔合区相差最小,药芯CGHAZ中ML+GB混合组织具有较高的韧性,其CGHAZ冲击值高于实芯。