304不锈钢/T2紫铜电子束焊接熔池凝固行为及组织性能研究

采用电子束作为焊接热源,通过调节功率输出及不同的焊接偏置,研究了304奥氏体不锈钢与T2紫铜熔化焊的熔池凝固行为及组织性能特征。采用光学显微镜、扫描电镜、能谱、拉伸等分析测试方法对接头特征进行了表征,其结果表明,304不锈钢和T2紫铜电子束焊接可获得良好的焊缝成形,接头无明显气孔,微裂纹等缺陷。接头最高拉伸强度可达246 MPa,接近等强于铜基材。束流偏置对接头强度具有很大影响,铜侧偏置易引起铜侧热影响区晶粒粗大,钢侧偏置易引起熔合不良及热裂纹形成。钢和铜之间不形成脆性金属间化合物,焊缝的相组成主要为ε相、γ相及晶间α相。     

铜与不锈钢搅拌摩擦焊搭接接头的显微组织

采用搅拌摩擦焊方法实现T2紫铜和不锈钢异种金属的焊接,得到外观成形良好、变形小的搭接接头。通过金相、能谱扫描分析焊接接头组织。结果表明:紫铜-不锈钢搭接接头后退侧塑性较好的紫铜金属材料从上往下流动形成层状流线,在焊缝交界处与塑性较差的不锈钢金属材料形成具有模糊界线的区域组织;焊核区上表面组织为细小的等轴晶,紫铜侧组织由于受高温时间较长,为粗大的等轴晶,钢侧组织受搅拌针端部作用形成再结晶晶粒,交界处出现涡流交迭形状;前进侧有两种组织形貌,即铜基混合条带和钢基混合条带;紫铜-不锈钢异种材料焊接时在不锈钢侧存在搅拌头磨损后脱落的元素成分。     

紫铜换热管与不锈钢管板接头的TIG焊

通过焊接工艺评定试验及生产实践,确定了紫铜T2与不锈钢0Cr18Ni10Ti相焊时,采用与不锈钢、紫铜无限固溶的镍基焊接材料进行手工钨极氩孤焊的方法,用制定的工艺规范参数进行施焊,有效地改善了焊缝金属的力学性能,避免了铜的渗透裂纹的出现,获得了满意的焊接接头质量.证明所确定的焊接材料及焊接工艺是合理、可靠的.     

异种金属CO2气体保护焊接头的组织与性能研究

研究了采用CO2气体保护焊方法焊接异种金属紫铜-低碳钢、紫铜-不锈钢、低碳钢-不锈钢的可行性,并利用扫描电镜、光学金相显微镜、X射线衍射仪、拉伸试验机等分析测试手段,对获得接头的显微组织结构、化学成分、断口特征、力学性能等进行了系统分析研究.结果表明,在试验条件下,获得接头焊缝表面成形良好,界面连接处未发现有微裂纹、夹渣和未熔合等焊接缺陷,接头力学性能可满足实际使用要求.     

T2紫铜-45钢异种材料电子束焊的焊接接头强度与缺陷评定

焊接接头性能与缺陷一直是焊接领域的重要课题，文中针对T2紫铜-45钢异种材料电子束焊的焊接接头强度和焊接缺陷的问题，首先采用SEM观测焊缝区域的微观形貌，分析其组织构成，并通过标准拉伸和三点弯曲试验，得到接头焊缝区的界面强度参数；其次依据断裂韧性值，开展了针对该异种材料试样内部缺陷的缺陷评定. 结果表明，采用电子束焊加工该异种材料，焊缝内部存在宏观偏析现象. 此外，依据表征得到的T2紫铜/45钢异种材料界面强度参数，验收通过了基于BS7910标准的2A级缺陷评定.     

基于BNi76CrP粉末钎料的1Cr18Ni9Ti与T2异种材料真空钎焊工艺研究

采用BNi76CrP粉末钎料开展了1Cr18Ni9Ti与T2异种材料的真空钎焊工艺试验,研究了不同钎焊温度下BNi76CrP粉末钎料对1Cr18Ni9Ti不锈钢和T2紫铜的润湿性能和钎焊性能。结果表明:在960~980℃范围内BNi76CrP粉末钎料对1Cr18Ni9Ti不锈钢与T2紫铜具有良好的润湿性能,且随钎焊温度的升高润湿性呈逐渐增强趋势。在钎焊温度960~980℃下保温5 min时,得到良好的1Cr18Ni9Ti不锈钢与T2紫铜钎焊接头组织,接头具有良好的耐压性能和气密性能,未见裂纹、气孔等缺陷。     

T2紫铜/304不锈钢激光钎焊接头组织及性能

采用铜锰镍钎料,使用激光焊机对T2紫铜和304不锈钢进行了激光钎焊。通过扫描电子显微镜、拉伸试验机测试分析了搭接形式下的钎缝宏观形貌、焊接接头力学性能及钎料元素的扩散情况。结果表明,在紫铜/不锈钢的激光钎焊时,焊接电流对钎缝成形的影响最大、脉冲频率次之、脉冲宽度的影响最小,对应的正交试验极差分别为17.35,15.66,7.91;钎料与母材发生良好的扩散并形成固溶体;钎缝中Fe,Cr元素扩散明显并存在条块状铜基固溶体,在最优的焊接工艺参数下,钎焊接头的抗剪强度达到35.75 MPa。     

不锈钢法兰与紫铜管的焊接

某项目产品中的冷却器、加热器用于核电二期扩建工程中核岛通风系统,冷却器、加热器主体材料均为紫铜T2,而法兰则为不锈钢316L,见图1所示.该设备的难点在于不锈钢法兰316L与直径90 mm紫铜管T2焊接接头的综合性能能否满足产品的实际工况要求,不锈钢法兰316L与紫铜管T2的焊接结构如图2所示.针对此问题进行了一系列焊接工艺试验,选择了一种最佳的焊接工艺,并经实际工程投产运行,取得了较为理想的效果.     

316L不锈钢与紫铜磁脉冲焊接组织性能分析

为了得到316L不锈钢与紫铜磁脉冲焊接接头界面处结合方式、显微组织与性能,分别对常温和深冷处理后的磁脉冲焊接接头进行微观组织观测和力学性能测定. 结果表明,316L不锈钢与紫铜经磁脉冲焊接后接头界面处产生了由应力波引起的亥尔姆霍兹失稳效应,界面处呈现波浪状,结合方式为冶金结合. 经深冷处理后的焊接接头组织和性能与未处理前基本一致,深冷处理并不能使界面处组织和结合方式发生改变. 磁脉冲焊接过程中,铜管变形以径向和周向变形为主,界面处为变形孪晶组织,不锈钢以径向变形为主,界面处为变形奥氏体组织.     

不锈钢、紫铜、不锈钢三位一体的焊接

随着我国工农业的飞跃发展,异种金属,如紫铜与不锈钢、不锈钢与铝、铝与铜的焊接,在生产中不断出现。我厂革命职工,高举“鞍钢宪法”伟大红旗,在短短的几天时间内,成功地解决了不锈钢、紫铜、不锈钢三位一体的焊接关键,现将情况作一简介: 接头性能要求接头形式如图1所示。零件1与3的材料是ICr18 Ni 9Ti,厚度为3毫米;零件2的材料是T_4,几乎是实心紫铜元。焊后在零件     

低银BAg10CuZnSnInNd钎料组织与性能

研究了复合添加微量In和Nd元素对低银BAg10CuZnSn钎料熔化特性、润湿性能、显微组织及钎焊接头力学性能的影响.结果表明,In元素的添加可以显著降低钎料的固、液相线温度,而Nd元素对钎料的固、液相线温度没有明显的影响.适量In元素和Nd元素的添加可以显著提高钎料在304不锈钢和紫铜上的铺展面积,同时钎料的显微组织得到了明显细化,过量添加In元素和Nd元素后钎料组织中出现了富铟相和稀土相.当In和Nd元素的添加量分别为2%和0.1%时,304不锈钢/304不锈钢接头的抗剪强度达到最大值430 MPa,而304不锈钢/紫铜的钎焊接头发生断裂,且均断于紫铜处,说明钎焊接头的强度大于紫铜.     

T2紫铜-45钢电子束焊双材料界面性能与裂纹偏转

焊接接头性能与缺陷一直是焊接材料相关课题的重要方面,大量的研究描述了焊接材料的接头性能与特征,但异种焊接材料的界面与开裂问题研究并不充分. 文中对T2紫铜-C45钢电子束焊接双材料界面强度和裂纹开裂的问题,首先采用标准拉伸和三点弯曲试验,得到该材料焊缝区抗拉强度、屈服强度、弹性模量参数,并依此计算判断出断裂韧性值;其次对拉伸和三点弯曲试验试样的宏观和微观断口分析,表征其断口形貌特征,得出断口断裂类型为准解理和沿晶脆性复合断裂模式;基于试验分析结果对裂纹开裂偏转路径进行讨论,得出裂纹沿焊缝区扩展并偏向T2紫铜端;最后以实测参数为基准,基于ABAQUS有限元分析得出三点弯曲试验下焊缝区的裂纹扩展和偏转方向结果,为该种异种金属焊接材料接头性能的提升提供了依据.     

铝-铜异种材料搅拌摩擦焊接头组织及性能研究

采用搅拌摩擦焊对3 mm厚的T2紫铜和工业纯铝进行对接焊,结果表明:焊接前对T2紫铜进行退火处理,同时搅拌针相对于配合面向铝侧偏移时,可以减小搅拌针粘连问题,获得成形良好的焊接接头。搅拌区形成沿搅拌头旋转方向连续分布片层状与涡流状复杂结构。接头抗拉强度为112 MPa,为工业纯铝母材强度的86.2%左右,试样拉伸断裂位置位于搅拌区前进侧过度区域,断口SEM形貌呈现明显的脆性断裂特征;接头前进侧热影响区出现了不同程度的软化现象,焊核区最低硬度为51.02 HV,均低于两侧母材硬度。     

T2紫铜与304不锈钢薄板的电阻点焊研究

紫铜和不锈钢材料的薄板焊接是典型常见的异种金属材料连接。通过对T2紫铜和304不锈钢薄板的电阻点焊进行分析,利用弥散强化铜和钨烧结材料作为电极材料进行试验。通过优化工艺方法和措施,解决了T2紫铜与304不锈钢薄板的电阻点焊连接问题。     

强制冷却搅拌摩擦焊接工艺

搅拌摩擦焊接在工业生产中应用的主要问题之一,是焊接硬化状态材料时接头强度系数较低.简要分析了焊接热对接头强度的影响,提出了在搅拌摩擦焊接过程中进行强制冷却的工艺方法.对比了强制冷却对紫铜搅拌摩擦焊接头表面状况、硬度分布和接头性能的影响,建立了强制冷却搅拌摩擦焊接过程中焊接区温度的近似表达式.结果表明,在紫铜搅拌焊接过程中进行强制冷却,可以降低焊接过程中焊缝及热力影响区变形金属的温度,减小接头软化的程度和范围,提高搅拌摩擦焊接接头的性能.采用转速1 500 r/min、移动速度0.3 mm/s的强制冷却的工艺方法,得到的紫铜搅拌摩擦焊接头抗拉强度达269 MPa.     

黄铜-紫铜异种材料激光焊接试验研究

采用2 000 W Nd:YAG激光器焊接壁厚1.1 mm的黄铜与壁厚1.5 mm的紫铜搭接接头管材.研究结果表明:黄铜由于富含低熔沸点合金元素锌,易于实现激光深熔焊接,其深熔阈值低于铝合金.紫铜对YAG激光的反射率极高,虽然焊接困难,但采用黄铜在上、紫铜在下的搭接接头形式,激光束则深入到紫铜基体内部实现了深熔焊接.在合适的工艺参数下,可得到成形良好的焊接接头.     

铜激光钎焊研究

采用功率为400 W的Nd:YAG激光器对铜进行激光钎焊。通过优化焊接工艺参数,获得了成形良好的焊接接头。通过填充不锈钢钎料,实现小功率激光器焊接较厚紫铜的目的。焊接接头的拉力测试结果表明,铜钎焊接头的抗拉强度可达母材的80%以上。     

钛种板与铜耳的电阻钎焊技术

为实现钛种板与紫铜铜耳的焊接,采用自行改制的交流电阻焊机,使用银基钎料对钛板与紫铜进行电阻钎焊工艺试验.结果表明,选择合理的电阻钎焊工艺参数,可以实现钛与紫铜的良好焊接.焊缝微观结构通过光学显微镜、EPMA等进行分析,发现焊缝结合紧密连续,无明显焊接缺陷,钎料和母材元素相互扩散充分.另外对焊接电流、焊接时间、焊接压力等参数对接头力学性能的影响进行研究,结果在最佳工艺参数下得到的接头抗剪强度可达70 MPa以上.现有条件下使用功率为200 KVA的电阻焊机可以实现搭接面积为70 mm ×50 mm的钛种板和铜耳的焊接,并满足一定条件下的使用要求,直接应用于工业生产.     

316L不锈钢/T2紫铜热等静压扩散连接接头的微观组织与力学性能

采用热等静压(hot isostatic pressing,HIP)工艺对棒材316L不锈钢/T2紫铜进行连接,分析连接界面微观组织和力学性能.结果表明,在塑性变形和扩散反应的连接机制下,异种金属连接接头结合良好,两侧基体元素发生了明显的互扩散,最终形成了3.9μm厚的扩散层,扩散层分为两侧的扩散影响区(diffusion affected zone,DAZ)和中间反应层(reaction layer,RL),扩散层及其附近的T2紫铜侧有树枝状的γ-Fe相、条状α(Cu, Ni)相和不规则块状富Cr相析出.硬度试验结果表明,连接接头硬度要高于较弱T2紫铜母材,接头平均硬度为94 HV0.1,未出现硬度突变的现象,表明接头没有脆性金属间化合物生成,拉伸试验最终在T2紫铜母材断裂,断裂机制为韧性断裂,最大抗拉强度为165 MPa,接头及其附近析出相的弥散分布形成了第二相强化机制,阻碍位错的运动,最终使得连接接头具有较高的硬度和较好的结合强度.     

城市输水用Q235B+304不锈钢复合管环焊焊接工艺

不锈钢复合管内侧为具有耐腐蚀性能的不锈钢,外侧为具有一定强度的碳钢,成为新一代环保型输水管。为了研究8 mm+2 mm厚城市输水用Q235B+304不锈钢复合钢管的环焊焊接工艺,试验选用合理的焊接材料及坡口形式等,获得了复合板与复合板、复合板与碳钢板的焊接接头。通过拉伸、冲击、弯曲试验评价两种焊接接头的力学性能;通过检测接头不锈钢焊道化学成分,评估复合管焊接接头内侧不锈钢焊道的耐晶间腐蚀性能。结果表明,所采用的焊接工艺获得的接头力学性能满足技术要求且富余量较大,复合管接头不锈钢焊缝获得了A+(5%~10%)δ组织,耐晶间腐蚀性能优异。