铝合金二元与三元气体保护焊技术比较

为认知铝合金三元气体保护焊接中微量氮气混入的重要性,研究了纯氩、氩氦二元气体保护、氩氦氮三元气体保护焊条件下铝合金焊接电弧形态、焊接接头宏观及微观组织、热影响区宽度的区别.试验结果表明,三元气体保护焊电弧收缩最为显著,焊缝晶粒最为细小,热影响区最窄,接头冲击韧性最高,焊接质量最高.纯氩气体保护焊焊接接头性能次之,氩氦二元气体保护焊接接头性能最低.结果表明,微量氮气的加入对于三元气体保护焊接质量提升是非常重要的因素.     

铝合金活性MIG焊接电弧行为及微观组织分析

提出了活性熔化极气体保护焊新方法,可增加焊接熔深,改善难熔焊接结构的熔合不良,获得高质量的焊接接头.对铝合金活性熔化极气体保护焊电弧状态进行了分析,发现活性熔化极气体保护焊电弧收缩,电流密度提高.对铝合金活性熔化极气体保护焊焊接接头微观组织进行了分析,与熔化极气体保护焊方法相比,结果表明,透射电镜和面扫描分析表明活性剂的添加没有改变强化相的种类,不会影响焊缝中各种组元的成分含量,同时也对Mn,Cr,Ti等元素的分布没有影响.     

铝合金三元气体保护焊工艺

氩氦氮三元混合气体保护焊工艺在铝合金焊接中表现出一定的性能优势。文中从电弧电信号、温度场特征等方面进行系统测试,总结三元保护气焊与纯氩保护气焊的技术特点差异,测试分析三元混合气体保护焊的冲击韧性、接头硬度、微观组织,与纯氩保护焊进行对比。试验结果及实际焊工操作表明,三元气体保护焊电弧更为集中稳定,焊接接头韧性更高,气孔率更低,接头软化改善明显,焊接熔深增大,电弧更易控制,可以获得优良的焊接接头。     

铝合金三元气体保护焊温度场及接头组织特征

针对铝合金三元气体保护焊力学性能提升原因分析的需求,使用测温系统采集铝合金纯氩气体保护、三元气体保护焊接的热循环曲线,分析焊接温度场特征的差异. 研究发现三元气体保护焊温度场更加集中,峰值温度更高,降温速率更快. 对纯氩气体保护、三元气体保护焊接头进行染色法观察发现,三元气体保护堆焊时晶粒更大,气孔率更低;对接焊时,三元气体保护焊接头的半熔化区存在晶界液化现象,三元气体保护焊的晶界液化现象更加严重,半熔化区宽度更窄. 结果表明,焊接温度场是引起焊接接头力学性能提升的根本原因.     

活性MAG焊电弧特征及熔池流动分析

提出了活性熔化极气体保护焊新方法,可增加焊接熔深,改善难熔焊接结构的熔合不良,获得高质量的焊接接头.对活性熔化极气体保护焊电弧状态和熔池表面形态进行了采集和分析,用钨粒子示踪法进行试验,分析了电弧形态和熔池流动.结果表明,活性熔化极气体保护焊电弧收缩显著,电弧形态更加集中,熔池内部液态金属的流动方向为从熔池周边向中心流动,熔池流动更为有序.对于钢的活性熔化极气体保护焊方法,熔池流动行为改变是增加焊接熔深的主要因素.     

微量氮对5086铝合金MIG焊接性能的影响

文中采用纯Ar,75% Ar+25% He,Ar+N₂三种保护气体对5086铝合金进行了MIG焊接,研究保护气体对5086铝合金焊缝熔深以及对接接头力学性能的影响,通过焊接过程高速摄像、XRD试验,探讨保护气体对5086铝合金焊缝熔深影响的机理.结果表明,纯氩气相比,氩气中加入微量氮气显著增加焊缝熔深进而提高铝合金MIG焊的焊接效率,同时其焊缝质量及力学性能未受影响.其原因为:氮化铝的出现将阴极斑点固定在氮化铝出现较多的焊缝区域,使电弧阴极区相对稳定集中,增加电弧能量密度;氮化铝可以抑制阴极区金属铝蒸汽所带走的阴极区能量损失.     

高强合金钢中厚板双丝焊接接头组织性能

针对轻型车辆中厚板高强合金钢高效化焊接特点,基于高效双丝熔化极气体保护焊系统,应用双电弧共熔池熔化极气体保护焊方法,采用奥氏体不锈钢焊丝进行高强合金钢的焊接工艺试验.确定了合适的焊接工艺参数,并对获得的对接接头的显微组织、成分及力学性能进行了分析.结果表明,采用双电弧共熔池熔化极气体保护焊工艺,能够获得良好的中厚板高合金钢焊接接头,力学性能满足使用要求.与焊条电弧焊和单丝电弧焊相比,焊接效率得到较大提高.     

7020铝合金应用于轨道车辆的焊接工艺研究

为了研究7020铝合金在轨道车辆行业应用的可行性,针对该合金的特点制订了18mm厚度的7020-T6铝合金的对接焊接工艺.在焊接试验过程中分别尝试采用了6系铝合金焊接常用的三元气(70％Ar+30％He+0.015％N2)和新应用的二元气(70％Ar+30％He)作为焊接保护气体,焊后进行了外观检测、渗透检测和X射线检测及理化检测.试验及检测结果表明,6系铝合金的焊接工艺基本适用于7020铝合金的焊接;采用三元气和二元气作为保护气体焊接的接头抗拉强度相当,分别达到282.5和280 MPa,明显高于20 mm厚6082铝合金焊接接头对应的261和237.5 MPa的抗拉水平,且弯曲性能均能达到标准要求,证明了7020铝合金在轨道车辆车体焊接中具有应用的可行性.     

7A52铝合金双丝焊接头的组织与性能

采用5A56焊丝对7A52铝合金进行双丝气体保护焊,对焊接接头的力学性能和显微组织进行了研究。结果表明,7A52铝合金焊接性能较好。因焊丝合金化学成分和结晶过程的影响,焊缝处是合金接头的薄弱环节。对于中厚7A52铝合金板,采用双丝气体保护焊方法可得到优良的焊接接头。     

304不锈钢三元保护气体MAG焊工艺及其接头组织和力学性能

采用MAG焊在对接接头形式下,分别选用二元保护气体(Ar+O2)和不同比例的三元保护气体(Ar+CO2+O2),在4mm厚的304不锈钢板上进行焊接工艺试验。焊后观察并测量焊接接头,比较不同保护气体下的焊缝外观成形质量,测量焊缝合金元素及氧的含量,并测试了焊接接头的硬度、拉伸、弯曲以及低温冲击性能。     

高速列车用厚板铝合金CMT焊接工艺

针对低热输入、高质量焊接技术的需求,研究厚板铝合金多层多道冷金属过渡技术(cold matal transter,CMT)焊接工艺和脉冲MIG焊接工艺的区别,对CMT焊接和脉冲MIG焊接进行热循环曲线测量,焊接接头拉伸、弯曲、硬度等常规力学性能试验和接头微观组织分析.结果表明,铝合金厚板焊接时相对脉冲MIG焊接方法,CMT方法焊接温度场低,焊接接头软化明显减弱,冲击韧性得到提高,厚板多层多道焊接接头组织明显改善,晶粒明显细化.试验表明CMT焊接方法可获得相对脉冲焊接更加优良的铝合金焊接接头.     

高强铝合金高频脉冲钨极氦弧焊的研究

本文对高强铝合金LD10的高频脉冲钨极氦弧焊进行了探讨。对采用这种工艺的原因,试验用的大功率晶体管电源,焊接工艺方法及它的优点进行了阐述。试验表明,采用该工艺焊接5mm厚的高强铝合金LD10 不需开坡口,焊接接头可用单面一次焊接双面成形;外形美观,内部质量优良。由于该工艺方法具有频率高,穿透力强的特点,因此可以提供比交流氩弧焊和直流氦弧焊较大的深宽比,较小的焊缝横断面,较细的显微组织及性能优良的焊接接头。     

焊接参数对铝合金激光——MIG电弧复合焊缝熔深的影响

以5A06(LF6)铝合金为研究对象,研究了铝合金激光-MIG电弧复合焊(HYBRID焊)时焊接参数的变化对焊缝熔深的影响规律,并将焊接参数的变化对激光-MIG电弧复合焊、MIG电弧焊、激光焊的焊缝熔深的影响进行了综合比较分析.结果表明,若以等效于激光焊熔深的MIG电弧功率为分界线,可以把MIG电弧的功率分成高、低能量两个区,当激光与低能量电弧区的电弧复合时,激光对焊缝的熔深起主导作用,HYBRID焊的熔深大于该区的MIG电弧焊;当激光与高能量电弧区的电弧复合时,电弧对焊缝的熔深起主导作用,HYBRID焊缝主要体现为MIG焊缝的特点,加入激光的优势主要体现在增加焊接速度方面,即高速焊时也可获得良好的焊缝成形.     

YAG激光与脉冲MIG复合焊接

研究了YAG(掺钕钇铝石榴石 ,Nd 3:Y3Al5O1 2 )激光与脉冲MIG电弧复合焊接铝合金的新工艺 ,设计制造了复合焊接机头 ,探讨了各种规范参数对焊缝成形的影响规律及激光与电弧的复合作用。结果表明 ,在比较宽的参数范围内YAG激光 -脉冲MIG复合焊接铝合金焊缝成形美观 ,无气孔等缺陷 ,熔深与激光单独焊比增加 4倍 ,与脉冲MIG焊接比增加 1倍以上 ,焊速显著提高 ,是一种理想的焊接工艺。     

Effect of process parameters of micro-plasma arc welding on morphology and quality in stainless steel edge joint welds

Abstract

The effects of the process parameters of micro-plasma arc welding (micro-PAW) on the morphology and quality of stainless steel edge joint welds were investigated. Micro-PAW was applied on type 304 stainless steels to produce an edge joint weld. Welding experiments were carried out for various combinations of arc current, welding speed, arc length, shielding gas, and clamp distance, with all other operating conditions held constant. The experimental results indicated that the collimated shape of the low current plasma arc was mainly responsible for the low sensitivity of the weld morphology to variations in the nozzle standoff distances. The arc voltage increased with increasing quantity of added hydrogen in the argon shielding gas. It was also found that satisfactory edge joint welds can be formed using a clamp distance of 0.35 mm, and that the edge joint penetration on a 0.1 mm thickness stainless steel is about 60% of the clamp distance.     

超声电弧对6061铝合金MIG焊接头组织和性能的影响

为了改善铝合金MIG焊的接头质量,利用外接超声激励装置在MIG焊接电弧中激发出超声,并研究了超声激励频率对6061铝合金对接焊缝的成形、气孔分布、显微组织及力学性能的影响规律. 结果表明,超声电弧可以有效的细化焊缝组织、减少焊缝气孔量,提升接头的强度. 与常规MIG焊接相比,在引入超声电弧后,焊缝的熔宽增加,焊缝中胞状树枝晶组织被细化,等轴晶区域占比增加,在激励频率为30 kHz时组织细化效果最好;随着激励频率的增加,焊缝中的气孔量逐渐降低,焊接接头的抗拉强度提高,当激励频率为50 kHz时,抗拉强度最高,达到235 MPa,为母材强度的73.4%,对应拉伸断口中韧窝的形态更加等轴化、分布更加均匀.     

异种钢LMHW与MIG焊接头力学性能对比分析

激光-MIG复合焊（LMHW）由于结合了激光和电弧两个独立热源各自的优点,极大程度地避免了二者的缺点,因此成为在汽车、船舶、石油化工等领域具有极大应用前景的新型焊接方法. 以25CrMo4和33MnCrB5-2异种钢试样为研究对象,对比研究了LMHW和MIG焊的焊接接头金相组织差别与硬度分布差异. 结果表明,LMHW焊缝成形均匀饱满,焊接成形效果好于MIG焊接. LMHW接头焊缝中心的组织比MIG焊的组织更细,整体硬度比MIG焊接头整体硬度高,接头的质量较MIG焊的接头质量好. LMHW的接头整体硬度高出MIG焊接头的整体硬度30%.     

7N01铝合金脉冲MIG焊与直流CMT焊多次补焊试验

高速列车用7N01铝合金有较大热裂纹倾向,而补焊时该问题更突出.分别采用脉冲MIG焊和低热输入直流CMT焊对4 mm厚7N01铝合金对接接头进行1次、2次、3次补焊,分析了补焊焊接接头的宏观成形、微观组织和硬度.结果表明,脉冲MIG补焊时下塌量和熔宽均大于直流CMT补焊,脉冲MIG补焊焊道与先焊焊缝微观组织界面明显,先焊焊缝晶粒粗大且晶界发生重熔,熔合区变宽,而直流CMT补焊焊道界面不明显,焊缝微观组织晶粒细小,熔合区无明显变化;脉冲MIG焊3次补焊后软化现象较直流CMT补焊严重.采用直流CMT焊进行7N01铝合金补焊,可有效降低热裂纹倾向并缓解接头性能下降.