基于均匀设计方法研究不锈钢焊条的药皮温升

为探索从药皮配方改善不锈钢焊条尾部发红开裂的技术路线，基于均匀设计计算机软件制作、研究了28个不锈钢焊条小样。试验中选定12种药皮辅料作为自变量，并把每个自变量分成7个水平；把焊接过程中焊条的药皮温升作为指标，并用热电偶和X—Y记录仪测定。通过数理统计给出了自变量及其交互作用对应于指标的数学模型和趋势图。它们揭示出多种药皮辅料对药皮温升影响的内在规律：①萤石或长石含量增加时（其它组分含量固定在中值），焊条药皮的温升减弱。②有些药皮辅料如云母、铁砂、白泥、大理石和金红石，对焊条药皮温升的影响呈交互作用形式。     

1Ni9钢匹配碱性焊条飞溅和脱渣性的回归分析

通过分析1Ni9钢各项基本性能及其焊接特性,结合风机叶轮焊接接头强韧性要求,依均匀设计法安排试验,最终确定17种碱性焊条药皮配方;按电焊条焊接评定标准判定每组焊条的焊接工艺性能。运用统计分析方法研究焊条工艺性能与药皮辅料之间的关系,给出数学模型与趋势图。结果表明:多种药皮辅料对飞溅、焊缝脱渣性等工艺性能的影响呈交互作用的形式;回归分析能够把多种药皮辅料交互作用对工艺性能的影响进行量化,并可得出辅料交互作用下各自最佳的含量范围。     

基于均匀设计法碱性烧结焊剂焊缝成形研究

采用均匀设计法研究了MgO-CaF2-Al2O3-SiO2碱性渣系烧结焊剂的焊缝成形;应用数理统计方法回归出了焊剂中各组分与焊缝成形的数学模型;获得了电熔镁、大理石、氟石、铝矾土、金红石与黏土的交互作用对焊缝成形的影响数据.试验结果表明:大理石与氟石共同作用对焊缝成形的影响为负相关;但大理石与铝矾土、金红石共同作用对焊缝成形的影响则为正相关.     

新渣系碱性焊条脱渣性分析

分析了多种国内外碱性焊条药皮渣系,设计了新的渣系.用均匀设计的思想方法和计算机软件来安排试验.选定9种药皮辅料作为自变量,并把每个自变量分成6个水平,共做了24个焊条小样.利用计算机统计分析脱渣性数据.结果给出了自变量与因变量之间的数学模型和趋势图.它们揭示出内在规律:多种药皮辅料对焊缝脱渣性的影响呈交互作用的形式,其中大理石与碳酸钡、硅灰石与铝镁粉、金红石与铁粉之间两两的交互作用都会使焊缝脱渣性提高;而铝镁粉与萤石、铝镁粉与碳酸钡之间两两的交互作用都会使焊缝脱渣性降低.     

基于响应面法设计的TC4钛合金激光焊复合活性剂优化

焊缝熔深和焊接成形系数是影响焊接效率的主要因素,文中采用Design-Expert V12的响应面法对TC4激光焊进行复合活性剂配方设计,研究活性剂对TC4激光焊焊缝熔深和成形系数的影响规律。结果表明,基于响应面法设计出Na2SiF6与Y2O3,Na2SiF6与TiO2,Y2O3与TiO2对焊缝熔深起正交互作用,Na2SiF6与Y2O3和Na2SiF6与TiO2对成形系数起正交互作用,涂覆优化的复合活性剂焊接TC4钛合金,焊缝熔深比未涂覆活性剂的增加了1.49倍,成形系数达到0.494;涂覆复合活性剂Ⅰ既能显著细化焊缝粗大的柱状晶,又能细化晶内针状马氏体α’相,热影响区宽度有所减小,焊缝表面成形质量优良,其焊接接头抗拉强度比未涂覆活性剂提高约5.53%,断后伸长率提高约1.5%。     

焊条药皮Al、Cu含量对X80钢焊接接头组织与性能的影响

通过改变药皮中元素的添加量控制Al和Cu在X80钢焊缝中的含量,利用能谱仪、光学显微镜、扫描电镜分析X80钢焊缝的成分和微观结构,采用力学性能和电化学测试方法研究了不同Al、Cu含量对X80钢焊接接头组织与性能的影响。结果表明：药皮中的Al和Cu均能较好的过渡到焊缝中,随着Al、Cu含量的增加,焊缝中针状铁素体先增多后减少,冲击性能和耐蚀性先上升后下降,断裂方式由混合型断裂逐渐转变为韧性断裂;适量的Al和Cu均能提高焊接接头的硬度和抗拉强度,当药皮中Al和Cu含量分别为4%和6%时,焊接接头的综合性能最优。     

铸铁同质焊条焊缝成形性能优化

针对现有微合金化铸铁同质焊条焊缝成形性能欠佳及焊缝表面存在针状气孔等问题,采用正交试验优化设计方法,通过改变药皮组分来调整药皮熔点和熔渣碱度,优化药皮组分,改善同质焊条的焊缝成形性能。结果表明,当药皮组分中含有大理石22%,萤石13%,白泥6%,碳酸钡14%和金红石10%时,药皮熔点为1 041℃,碱度为0.4。制得的铸铁同质焊条焊接工艺性优良,焊缝成形性好,表面无压痕,不产生针状气孔缺陷,可以满足铸铁件高性能和高质量焊接(补)技术要求。     

熔渣熔点对ENiCrMo-6焊条焊缝成形的影响

焊接熔渣的熔点对焊接冶金具有重要意义,它与焊缝金属熔点间的关系对焊缝成形影响较大。为了探究熔渣熔点对此种焊条焊缝成形的影响规律,以药皮辅料中主要的造渣剂-大理石、萤石、菱苦土、金红石加入量为试验因子,设计出四因素三水平的正交试验,测得各配方焊接熔渣的熔点,并观察相应焊缝成形的情况,分析熔渣熔点差异对焊缝成形的影响,得出四种辅料的最佳配比和最合适的熔渣熔点范围。     

E308焊条焊缝金属氧含量及其影响因素的试验研究

较低介绍了E308焊条焊缝金属氧含量的测试及结果,揭示了不同药皮类型和药皮含水量及不同焊缝金属锰含量,即不同药皮中金属锰加入量对焊缝金属中氧含量的影响规律。试验结果表明:试验4种药皮类型和11种E308焊条焊缝金属氧含量均在0.045%~0.112%范围内,氧含量较低;不同药皮类型和药皮含水量,在药皮中金属锰加入量相同情况下,对焊缝金属中氧含量无明显影响;焊缝金属中锰含量,即药皮中金属锰的加入量,对其氧含量的影响是明显的:随着锰含量的提高,其氧含量是减少的,反之则是增加的。因此,在设计E308焊条时,只要药皮中加入一定量的金属锰,即焊缝金属中锰含量大于1%时,就可减小焊缝金属中的氧含量,约0.075%。     

大理石、萤石对不锈钢焊条熔滴过渡及熔滴中夹杂物的影响

采用水中收集熔滴、光学显微分析、电子扫描能谱分析、计算机图像分析及平板堆焊等试验方法，分别研究了大理石、萤石对不锈钢焊条熔熵过渡行为，以及它们对熔滴中非金属夹杂物及焊缝中气孔的影响。结果表明焊缝和熔滴中的非金属夹杂物呈圆球形，它们是熔滴反应区化学反应的产物，属“内生”性质；药皮中大理石含量增大时，熔滴尺寸与熔滴中夹杂物含量的波动变化存在对应关系，焊条工艺性变差，焊缝中气孔敏感性未减小；药皮中氟化稀土和萤石比值增大，熔滴细化，熔滴中夹杂物含量增大，焊条工艺性能有所改善，焊缝中气孔倾向未减小。     

新渣系碱性焊条发尘量及发尘速率

基于均匀设计的思想方法安排试验,研究多种药皮辅料对焊条发尘量和发尘速率的影响规律.选定9种药皮辅料作为自变量,并把每个自变量分成6个水平,共做了24个焊条小样.记录焊接过程中焊条的发尘量和发尘速率,并在计算机上进行数据的统计处理.分析结果给出了自变量与因变量之间的数学模型和趋势图.结果表明,多种药皮辅料对发尘量的影响呈交互作用的形式,其中氟化钡与萤石、钛白粉与碳酸钡、金红石与萤石、铝镁粉与铁粉之间的交互作用都会使发尘量增加,而钛白粉与金红石的联合作用则会使发尘量降低.发尘速率也有相类似的结果.     

环保型碱性低氢焊条多项指标的并行优化

分析了多种国内外碱性焊条药皮渣系,设计了CaO-CaF2-BaO-TiO2-SiO2渣系.用均匀设计的思想方法和计算机软件来安排试验.选定9～11种药皮组分作为自变量,并把每个自变量分成五个水平,共做了29个焊条小样.把焊条交流稳弧性、飞溅、焊缝成形、脱渣、焊接发尘量和熔赋效率这六个指标作为目标函数,利用数理统计软件分...     

SiO2增加铝合金交流A-TIG焊熔深的机理

采用单组元活性剂进行铝合金交流A-TIG(Activating flux TIG)焊时,SiO2增加熔深最明显,对其增加熔深的机理进行了研究.进行正散焦真空电子束焊试验,SiO2对焊缝成形几乎没有影响;进行系列直流正接A-TIG焊试验,研究了活性剂对电弧的影响,发现SiO2使得氧化膜厚度增加,电弧极性区收缩,弧柱区扩展,电弧电压升高;进行氦气保护交流A-TIG焊试验,发现SiO2使活性剂或金属蒸发的区域变窄且蒸发量变小,熔池表面凹陷,并且在焊接过程中SiO2涂层始终存在于熔池表面,只在熔池凹陷中央区域出现很窄的裂缝,蒸气主要集中在电弧中下部.认为电弧极性区收缩和热输入增加是SiO2增加铝合金交流A-TIG焊熔深的主要机理.     

电压对铝合金微弧氧化陶瓷层形成的影响

研究了正向和负向电压对6063铝合金微弧氧化陶瓷层形成的影响,并结合微弧氧化过程中正向电流密度的变化,对影响机理进行了探讨.结果表明,提高正负向电压均有利于提高陶瓷层的厚度与均匀性当正负向电压从420V/120V提高到480V/200V时,陶瓷层厚增加了一倍;负向电压对陶瓷层形成的影响更加显著,当保持正向电压440V不变,负向电压从120V提高到200V时,层厚增加了约60%,均匀性明显提高.正负向电压提高时,通过试样的正向电量随之增大,而且与陶瓷层厚度之间有着较好的线性关系.正向和负向电压分别通过加快物质的迁移和强化膜层的击穿从而促进陶瓷层的形成.     

双钨极氩弧焊焊缝成形的数值模拟

采用数值模拟方法对双钨极氩弧焊的焊缝成形规律进行研究.考虑到两个电弧的相互吸引作用导致电弧偏转,仿真时采用倾斜热源模型.对比分析了单、双钨极氩弧焊的焊缝成形特点,研究了双钨极氩弧焊焊接过程中钨极间距、电流大小和匹配形式对熔池形状的影响.结果表明,相对于单钨极氩弧焊,双钨极氩弧焊的熔宽窄,熔深略小;随着钨极间距的增加,熔宽增加,熔深减小;随着电流的增大,熔深和熔宽都有一定程度的增加;两钨极上焊接电流的不同匹配形式会对焊缝成形产生影响.     

窄间隙TIG横焊侧壁熔合行为

开展了不同焊接工艺参数对窄间隙坡口上下侧壁熔合行为研究。结果表明,钨极位置对下侧壁的熔深影响比较显著,钨极位置在-1.5mm到-2.5mm时,焊缝成形比较稳定。其次是焊接电流对于下侧壁熔深影响较大,基值电流在150~250A时下侧壁熔合良好。送丝速度和脉冲频率对于焊缝表面弯曲程度和夹角α影响较大,送丝速度增加至3000mm/min之后,夹角α接近直角;脉冲频率大于10Hz,焊缝表面弯曲程度变得很小,夹角α接近直角,以上两种情况严重影响下侧壁熔合。钨极位置和电弧电压对上侧壁熔合行为影响比较显著,钨极位置为1。5mm时,上侧壁开始出现咬边现象。送丝速度增加至3000mm/min时,焊缝与上侧壁的夹角开始变小。     

水下湿法焊缝成形的响应曲面法建模及分析

水下湿法焊缝成形是影响水下焊接接头力学性能的重要因素.与空气中焊接相比,影响水下湿法焊缝成形的因素更复杂.在高压舱内进行不同水深湿法药芯焊丝焊接(FCAW)试验,通过响应曲面法(RSM)分别建立水下湿法焊缝的熔宽和余高与焊接参数之间的数学模型,分析了焊接电流、电弧电压和水深及其交互作用对水下湿法焊缝成形的影响.结果表明,水下湿法焊接时增大焊接电流和电弧电压都可以增大焊缝熔宽.熔宽随着水深的增大而减小,但随着水深的增大,水深对减小熔宽的作用逐渐减小.随着电流的增大,焊缝余高增大,且比电弧电压对余高的作用明显.     

不锈钢超高频直流脉冲GTAW焊缝成形行为

基于超高频直流脉冲钨极氲弧焊技术（UHF—GTAW,ultrahigh frequency pulsegas tungsten arc welding）,完成了0Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢焊缝熔透特性试验,研究分析了超高频脉冲方波电流对焊缝成形及熔池金属流动的影响规律．结果表明,在高频脉冲电流作用下,熔透率随频率增加而增大,在同等平均电流条件下,当脉冲频率达到80kHz时,熔宽减小,熔深最大增加了88．7％,熔透率显著提升,至少增大了24．6％以上．结合试验数据对熔池流动行为进行了理论分析,讨论了熔池内部电磁力对焊缝成形的作用及对流体的驱动效果．     

超声冲击处理工艺对Q345焊接热影响区残余应力的影响

目的降低Q345焊接热影响区的残余应力。方法假设Q345对接焊缝两侧热影响区对称位置的表面残余应力一致,并采用盲孔法测量进行验证。采用超声冲击设备对焊缝一侧热影响区进行不同工艺参数的冲击处理,并测量焊缝两侧的残余应力值。对比焊缝两侧残余应力大小,并以消减率评价残余应力的消除效果。结果焊缝两侧热影响区对称位置的表面残余应力差值不超过最大主应力值的7.5%。超声冲击处理使热影响区的表面拉应力转变为压应力,消减率达到88%~130%。冲击时间一定,冲击电流的增大使残余应力消减率增大,但消减率增加的趋势变小。冲击电流一定,冲击时间增大时,残余应力的消减率变化不明显。结论可以认为焊缝两侧热影响区对称位置的应力值相等。提高冲击电流能够提高冲击力,使热影响区发生更大的塑性变形及位错结构变化,进而提高残余应力的消减率。但由于加工硬化的影响,消减率增加的趋势减小。超声冲击电流一定时,冲击力是一定的,提高冲击时间对消除率并没有明显的影响。