电子束填丝工艺对堆焊焊缝成形的影响

利用电子束填丝焊工艺在304不锈钢基体表面堆焊低碳钢焊丝获得堆焊层,并系统地研究了影响堆焊层成形质量的主要工艺参数.重点讨论了束流、焊接速度、送丝速度、填丝角度和填丝方位对堆焊层宏观质量的影响规律.结果表明,焊接热输入和送丝速度的匹配是决定焊缝成形的最主要因素,在相同工艺参数下,焊缝宽度取决于束流,束流越大,焊缝越宽,填丝角度影响着焊缝熔深,随填丝角度的增大,熔深逐渐增大,而采用前置填丝方位更易保证焊接过程的稳定及焊接精度.     

聚焦电流对电子束填丝焊接焊缝几何特征的影响

通常情况下,电子束焊接工艺研究时将聚焦电流作为焦点位置的主要表征参数.电子束填丝焊接时,通过改变聚焦电流,可以控制束流的焦点位置.不同的焦点位置决定了束流到达工件表面时的能量分布,直接影响到焊丝及母材的熔凝状况,进而对电子束填丝焊接焊缝截面几何形状具有重要影响.通过改变聚焦电流、其余参数不变,能够得到聚焦电流与焊缝截面形状、焊缝横截面面积、熔深、表面熔宽、半熔深处熔宽、余高等焊缝截面几何参量之间的关系,对优化电子束填丝焊接工艺参数具有积极参考意义.     

丝束位向关系对电子束填丝堆焊焊缝成形的影响

对5种不同丝束空间位向关系下的焊接稳定性及焊缝成形特点进行了研究.结果表明,丝束空间位向关系通过影响焊接过程热量分配及焊丝熔化过渡特性,进而影响焊缝成形.自熔焊、丝束分离及丝束部分相交时,焊接过程稳定,焊缝成形良好,而丝遮挡束与非接触过渡条件下焊接过程不稳定,焊缝成形较差.熔深从大到小规律为自熔焊,丝束分离,丝束部分相交,丝遮挡束,非接触过渡丝束关系;除非接触过渡下的熔宽最小之外,其它关系下熔宽相当;余高从高到低规律为非接触过渡丝束关系,丝遮挡束,丝束分离,丝束部分相交,自熔焊.     

镁合金真空电子束深熔焊接及焊缝成形数值模拟

对10mmAZ61镁合金板材进行了真空电子束深熔焊接数值模拟研究.考虑到焊接过程中高温金属蒸气等离子体的热效应及真空电子束焊接"匙孔"深熔热效应特征,建立了高斯面热源与双椭球体热源复合的移动热源模型,采用数值模拟的方法研究了镁合金真空电子束焊接温度循环特征及不同焊接工艺对焊缝成形的影响.结果表明,建立的复合热源模型能够获得电子束深熔焊接的效果,并可模拟不同焊接工艺下的温度场分布与电子束热源作用下的焊缝成形,这也证明了该模型在AZ61镁合金电子束平板焊接的热效应模拟中有较好的适用性.     

16mm厚纯钼真空电子束焊接焊缝成形特征

采用真空电子束焊接方法对纯钼材料进行焊接,对焊缝成形特征进行分析。通过光学显微镜对焊缝微观组织进行分析,同时对不同焊接工艺参数下各个熔池形貌的比较,讨论了焊接速度、焊接电流对焊缝成形规律的影响。结果表明,采用真空电子束焊接的纯钼焊缝晶粒长大现象严重;焊接速度和焊接电流是影响焊缝熔深、深宽比的重要因素。     

国产厚板大功率激光填丝焊Y形焊缝的焊接工艺性

大功率激光的高功率密度特征使其成为船用大厚度材料高效焊接最有前景的方法之一.试验完成了10mm和12mm国产船用材料高功率CO2激光填丝焊的工艺设计,分析了焊接过程的光致等离子体行为.结果表明,当功率在13kW以上时随着焊缝熔深的增加斜率明显变缓;对于焊透的焊缝,仅仅用熔宽和熔深不能充分表征焊接参数对焊缝截面的影响;试验建立了激光填丝焊Y形焊缝形态模型,将Y形焊缝抽象成上半部分为梯形,下半部分为长方形的组合图形;在激光功率和焊接速度保持不变的条件下,研究了送丝速度和焊缝间隙变化时焊缝截面形态的变化规律.     

镁合金真空电子束焊接匙孔热效应数值模拟

分析了镁合金真空电子束焊接过程中的匙孔热效应特征,针对真空电子束焊接工艺建立了适用于镁合金焊接的复合热源模型.考虑到焊接过程中存在的高温金属蒸气等离子体及真空电子束焊接匙孔深熔效应特征,模型由高斯面热源和圆锥体热源复合而成,利用高斯面热源功率分配系数和圆锥体热源功率分配系数的不同取值,模拟电子束焊接的不同聚焦状态,并得到电子束聚焦状态与散焦状态下的焊接温度场变化,进而通过计算得到聚焦状态变化下的匙孔形状和焊缝成形.结果表明,模拟结果与其具有较好的一致性.     

激光填丝焊焊丝指向与焊缝成形关系的研究

针对首钢酸轧生产线激光焊接头断裂事故,发现焊缝成形存在不稳定缺陷。利用高速摄影手段,研究了焊丝指向对焊缝成形的影响规律。指出:当焊丝指向熔池中光束位置正下方时,焊缝成形最好,熔化焊丝过渡稳定顺畅;当焊丝指向熔池后方时,焊丝在进入熔池前已被全部熔化,熔滴经历产生、长大到滴落的循环,造成焊缝成形不稳定;当焊丝指向熔池前方时,焊丝熔化不够充分,也会造成焊缝成形的不稳定。分析确定,酸轧生产线焊缝成形不稳定现象由焊丝指向熔池后方所致。最终,制定了防止酸轧生产线焊接接头断裂的工艺措施,解决了接头断裂问题,每月为企业减少损失300多万元。     

电子束焊接铝合金焊缝表面成形表征量

基于图像传感方法,研究了铝合金电子束焊接过程特征区域LR(后长)和W(宽)的变化情况,通过分析LR和W的波动性与焊缝表面成形之间的对应关系,确定了电子束焊接铝合金焊缝表面成形表征量.结果表明,vRL(LR的变异系数)和vW(W的变异系数)均可表征焊缝表面成形.vRL是从焊接熔池运动变化的因变量角度进行表征,而vW是从焊接熔池运动变化的自变量角度实现表征,但二者的表征效果相同.     

低碳钢薄板送丝手工焊条电弧焊工艺研究

针对薄板焊接操作难度大,焊缝质量差,易产生烧穿、焊瘤等缺陷的现状,在对传统焊接工艺特点分析研究的基础上,结合气焊的特点,探索出了低碳钢薄板送丝手工焊条电弧焊新工艺。     

CO2气体保护氧化钛型药芯焊丝分析

分析了直径为1.2mm的490MPa氧化钛型CO_2气体保护药芯焊丝药芯粉填充的均匀性,测量了药芯率大小,对药芯粉中磁性与非磁性物质进行了分离,并测定了药芯粉所含元素和组成物相。此外,还进行了药芯焊丝的操作性能,焊缝金属力学性能试验。结果表明:氧化钛型CO_2气体保护药芯焊丝具有良好的焊接工艺性能和焊缝金属有很高的韧性。     

填丝脉冲GTAW熔池形状定义和图像处理

在填丝脉冲GTAW过程中,从熔池图像上可以观察到熔池形状的变化,如度、长度、后拖角和表面高度等。熟练焊工可以根据变化的情况实时地调整焊接规范,保证焊缝成形稳定,利用获得的焊接熔池图像,采用一定的熔池图像处理算法可以计算出熔池形状的特征参数,以满足过程建模和实时控制的要求。本针对填丝脉冲GTAW熔池形状变化的特点,提出了统一的熔池形状非线性拟合公式和熔池形状参数。设计了快速图像处理算法,满足在实际焊接过程中提取熔池形状参数的要求,试验结果证明,熔池形状非线性拟合公式准确,图像处理算法有效,为进一步焊接过程的建模和控制奠定基础。     

电子束横焊3mm纯铌板的熔池形态研究

高能加速器纯铌超导腔内导体,要求加工后的外表面光滑平整,以保证其特殊性能的要求。在电子束平焊全熔透情况下,超导腔焊缝正面在反冲压力作用下易发生未焊满及塌陷等缺陷。本文采用合适的电子束横焊工艺参数,得到了符合工艺要求的正面余高焊缝。并且建立了3mm厚的高纯铌板横焊过程的二维模型,针对不同的焊接参数分别设计了不同尺寸和形状的熔池,结合VOF算法,模拟焊接熔池里液态金属自由表面存在状态,得到了不同焊接参数下熔池的演变过程。实验结果显示,焊接熔宽随焊接线能量的升高而增大,数值模拟与实验结果较吻合。     

角接头激光无填充焊接成形试验研究

多边形异形管被广泛应用在航空等领域,为解决其角接头无填充焊接问题,分析了激光热源角接头形式,控制能量输入得到完全熔透模式。采用焊件背面辅以支撑以及先点焊后缝焊的方法,实现多边形异形管激光无填充焊接。试验得到连接质量满足技术要求的三边形、五边形和六边形异形管。角接头激光无填充焊接方法,为角接头焊接和异形管的成形提供理论基础和试验依据。     

Shape Character of Fusion-solidification Zone of EBW Joints for Titanium Alloy

Shape character of fusion-solidification zone of electron beam welding (EBW) joints was studied for TC4 alloy.Four typical shapes of the fusion-solidification zone were gained by appropriate welding processes.The shapes and dimensions of the fusion-solidification zone of TC4 titanium joints were apparently influenced by processing parameters,focusing state and power density distribution.Based on the analyses of processing parameters,focusing state and power density distribution,the integrated parameters of n1 and n2 were put forward,which represented the distribution and intensity of electron beam energy.And a series of the formulations are developed to predict the shape of fusion-solidification zone by the processing parameters.     

焊丝成分对LC9CS铝合金焊接热裂纹敏感性的影响

采用交流脉冲氩弧焊法,进行鱼骨状裂纹试验,探讨了焊丝成分对ＬＣ９ＣＳ超硬铝焊接热裂纹敏感性的影响。通过对裂纹开裂度、裂纹表面形貌和焊缝金相组织的分析,提出了通过研制合适成分的焊丝来提高超硬铝的可焊性,结果 含Ｍｇ、Ｍｎ、Ｚｎ的基础上,焊丝中添加适量的Ｔｉ、ＢＮ、Ｚｒ、ＲＥ等元素,可改善焊缝的组织形态,磊提高ＬＣ９ＣＳ超硬铝焊缝的抗热裂性能。结合合理的焊接工 骨状裂纹试样的理解工裂度可低于５％。     

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用斯太尔摩控制冷却轧制工艺生产的高碳索氏体盘条,其金相组织与其他工艺轧制的盘条(如热轧盘条)有显著的不同,为能准确地测量高碳索氏体盘条中的索氏体百分含量,以金属学与扩散相变理论为基础,深入研究了索氏体盘条金相组织的特殊性及各种组织的形态特征,按照组织的形态特征,将索氏体盘条中的组织划分成片状珠光体(粗珠光体)、层状索氏体(细珠光体)、珠光体索氏体过渡态组织(PS组织)及非索氏体组织4类.将过渡态组织划分成4种形式,给出了将过渡态组织划分为珠光体和索氏体的基本原则.     

Characteristics of Joint Welded by Laser Welding of Aluminium-Lithium Alloy with Filler Wire

The characteristics of weld shape,microstructure,mechanical properties and defects of 5A90 Al-Li alloy joint by laser welding (LBW) and laser welding with filler wire (LWFW) were studied and analyzed.The results indicated that the microstructure of joint by LWFW was fine-grained layer and the equiaxed grain in most of seams,which were similar to the joint by LBW.Compared with the joint by LBW,the microstructure of joint by LWFW tended to fine,and the range of the columnar crystals zone was prone to decrease.The Microhardness of the joint by LWFW (92.57HV0.2) was lower than that by LBW (95.65HV0.2),but the uniformity was better.The ultimate tensile strength of the joint by LWFW was lower than that by LBW slightly,which reached to 73.03% and 79.22% of the base metal respectively.However,the elongation of the LWFW joint was higher than that of the LBW joint significantly,which reached to 38.65% and 20.38% of the base metal respectively.The microstructure and mechanical properties of 5A90 Al-Li alloy by LWFW were better than that by LBW.The defects of joint were mainly forming defects which were caused by improper parameters and porosity inside the joint,which was caused by uncleaned surface and incomplete penetration.     

TIG焊活性剂对焊缝成形的影响

活性化焊接（A－TIG焊）在90年代末期受到国外的高度重视，同传统的TIG焊（钨极惰性气体保护电弧焊）相比，在相同的规范下活性化焊接能够大幅度地提高生产率、降低生产成本。中针对不锈钢和钛合金材料，研究了在A－TIG焊中单一成分的活性剂和涂敷量对焊缝成形的影响。试验结果表明，与无活性剂的焊缝相比，活性剂CaF2,SiO2,NaF,Cr2O3和TiO3都能够有效地增加不锈钢和钛合金焊缝的 熔深，随着涂敷量的增加，焊缝熔深也相应的增加，熔宽减小。但涂敷有CaF2活性剂的不锈钢焊缝成形不好，涂敷有Cr2O3的钛合金焊缝正面熔宽没有明显的变化。在不锈钢焊接中，活性剂SiO2的作用效果最好；而钛合金的焊接中CaF2的作用效果最好。电弧收缩和熔池表面张力的变化是活性剂增加熔深的主要原因。