焊接工艺对2024铝合金接头组织与性能的影响

研究了分别采用熔化极氩弧焊(MIG)和钨极氩孤焊(TIG)进行2024铝合金焊接的工艺,并对在两种工艺条件下获得的接头的力学性能和微观组织结构进行测试分析.试验结果表明,MIG焊接头的抗拉强度达到母材抗拉强度的60%以上,而TIG焊接头的抗扭强度只达到母材抗拉强度的50%,这是由于MIG焊接头焊缝组织要比TIG焊接头焊缝组织细小,晶界处共晶相数量明显减少,晶内析出了很多细小的共晶相,有利于提高接头强度;且MIG焊的热输入比TIG焊的热输入小,MIG接头软化程度也比TIG焊要小.因此在试验条件下,MIG焊工艺获得接头的性能要优于TIG焊接头.     

新书推荐：气体保护焊工艺基础及应用

本书旨在为广大焊接工作者提供一本反映气体保护焊工艺最新成果的实用参考书。该书从气体保护焊工艺的角度出发,系统地总结了焊接电弧、熔滴过渡与焊缝成形的基础理论知识,并针对钨极惰性气体保护焊（TIG焊）、CO,气体保护焊、熔化极氢弧焊（MAG／MIG焊）等气体保护焊工艺进行了详细的论述。本书理论知识系统、论述全面深入、资料丰富,做到了理论联系实际。     

不锈钢电弧辅助活性TIG焊

针对不锈钢,提出了一种新型活性YIG焊方法--电弧辅助活性TIG焊,即AA-TIG焊(arc assisted activating TIG welding).该焊接方法通过在正常TIG焊前以活性混合气体作为保护气体,采用小电流钨极电弧预熔待焊焊道表面,可使熔深显著增加,焊接效率大大提高,而且具有可全自动化焊接和工艺可重复性好等优点.分别采用O2+Ar,CO2+Ar,空气作为小电流钨极电弧的保护气体进行了单弧AA-TIG焊.与传统TIG焊比较,发现O2+Ar,CO2+Ar和空气都可显著增加熔深,减小熔宽,焊缝表面成形良好.采用CO2+Ar作为活性混合保护气体进行双弧AA-TIG焊,焊缝成形良好,熔深显著增加.熔深随着焊枪间距减小而增大.     

TC4钛合金电子束焊与TIG焊焊接接头的组织性能对比研究

针对TC4钛合金电子束焊及TIG焊焊接接头的凝固组织、微观相结构及接头静载室温拉伸性能进行了对比研究。结果发现,TIG焊接头热影响区内为较粗大的等轴晶,焊缝区内凝固组织为粗大柱状晶,柱状晶粒生长方向由最初的垂直于焊缝-热影响区界面逐渐转为垂直向上生长。电子束焊接头组织形态同样是热影响区为等轴晶粒形态,而焊缝区内为柱状晶粒,等轴晶和柱状晶粒的尺寸较TIG焊均明显减小,且柱状晶生长方向始终垂直于焊缝-热影响区界面。TIG焊焊缝区原始β晶内的微观组织由魏氏α板条、针状马氏体α’以及β基体组成,而电子束焊焊缝原始β晶内的微观组织由大量细长针状马氏体α’+β基体组成。力学性能测试结果表明,电子束焊焊接接头的强度略高于TIG焊,塑性显著优于TIG焊。     

GH3128合金激光焊接头组织与性能

采用激光焊方法对3 mm厚GH3128合金进行对接焊,研究焊接工艺参数对焊缝成形的影响,同时与非熔化极惰性气体保护焊(tungsten inert gas welding,TIG焊)进行显微组织及力学性能的对比分析. 结果表明,在激光功率4 kW、焊接速度1.5 m/min和离焦量 + 3 mm的焊接工艺参数下可以获得成形良好的焊缝. 激光焊与TIG焊焊缝区组织均由奥氏体γ' + 脆性碳化物组成. 与TIG焊相比,激光焊焊缝区的组织晶粒细小,且分布于枝晶间和晶界处的碳化物尺寸较小,激光焊接头室温抗拉强度低12%,高温抗拉强度相近,室温轴向低周疲劳应力循环次数高4.5倍. 与TIG焊相比,激光焊接头室温抗拉强度低和低周疲劳性能高,主要是受焊接过程元素烧损和碳化物尺寸的影响.     

6082-T6铝合金CMT+P焊与双脉冲MIG焊的接头组织及性能对比分析

对3 mm厚6082-T6铝合金型材采用冷金属过渡+脉冲焊(CMT+P)和双脉冲熔化极气体保护焊(MIG)两种焊接工艺进行了对接接头焊接试验,并对这两种工艺获得的焊接接头的力学性能和微观组织进行了评价。结果表明:采用CMT+P焊接工艺获得的焊接接头的强度优于双脉冲MIG焊接接头的强度; CMT+P焊焊缝软化现象较双脉冲MIG焊有明显改善; CMT+P焊焊缝熔合区比双脉冲MIG焊的焊缝熔合区窄,焊缝区晶粒更细小均匀,在双脉冲MIG焊缝热影响区产生晶间液化裂纹。采用CMT+P焊可以获得更优良的6082-T6铝合金型材焊接接头。     

工艺参数对TIG-MIG复合电弧焊接过程的影响

搭建TIG-MIG复合焊试验平台,分别改变焊接电流、焊枪夹角及电弧间距等参数进行系列焊接试验,研究了该复合焊工艺特点。结果表明,TIG-MIG复合焊能够实现纯氩气保护下的稳定焊接,并且TIG弧的电流需要大于MIG弧电流;焊枪夹角对焊接过程和焊缝成形影响不明显;电弧间距影响焊缝成形特点,试验确定间距约为5mm时焊接效果最佳。     

不锈钢高频复合双钨极氩弧焊接工艺方法

针对双钨极TIG焊存在的电弧压力小、焊缝熔深浅等问题,提出了一种新型焊接工艺方法——高频复合双钨极TIG焊(high frequency hybrid twin-electrode TIG welding, HFHT-TIG焊),在双钨极氩弧焊的一个钨极上通以高频脉冲电流,达到提高电弧压力和挺度、搅拌熔池、细化晶粒、改善接头组织和力学性能的目的. 采用HFHT-TIG焊进行了6 mm厚奥氏体不锈钢焊接工艺试验,并与双钨极TIG焊接头进行对比. 结果表明,HFHT-TIG焊能够显著提高电弧挺度和电弧压力,焊缝表面成形更佳,横截面对称性更好,焊缝区的树枝晶组织更加细小,断口韧窝更加均匀和细密,接头的抗拉强度和断后伸长率分别提高了12.1%和30.2%.     

CO_2+Ar非熔化极双层气保护焊中CO_2影响的研究

采用自主设计的双层焊枪,内层通少量Ar,外层通CO_2,实现了CO_2+Ar非熔化极双层气保护焊。在相同焊接参数下,对比CO_2+Ar非熔化极双层气保护焊和传统TIG焊的焊接试验,并进一步结合数值模拟获得电弧温度、气体质量分数分布以及工件表面的热流密度等信息,探究CO_2对电弧电压、形态和焊缝成形的影响。结果表明,与传统纯氩弧相比,外层CO_2的引入对电弧有压缩作用,电弧电压提高了约4.5 V,工件表面的最大热流密度提高了26%,相同焊接参数下,熔深可达传统TIG焊的3.6倍。     

Al-Mg-Si 6082合金氩弧焊焊接接头的力学性能与微观组织

对3mm和10mm厚的Al-Mg-Si 6082合金分别进行了TIG焊和MIG焊,获得了成形良好、表面无裂纹、气孔和咬边等缺陷的焊接接头。研究了TIG焊和MIG焊时焊接接头不同区域的显微组织特征,通过拉伸和硬度试验,分析了焊接接头的力学性能,并研究了TIG焊和MIG焊时焊接接头拉伸断口的微观形貌。结果表明,焊缝中心为细小的等轴晶,靠近熔合线的焊缝区为柱状晶,而热影响区出现了无沉淀析出带,且晶粒出现了不同程度地长大;MIG焊焊接接头的抗拉强度和伸长率均高于TIG焊;焊接接头的硬度沿焊缝中心呈对称分布,焊缝区的硬度几乎与母材相当。     

摆动操作对铝合金焊接接头组织和性能的影响

分别采用摆动焊与不摆动(直线)焊进行了12 mm厚7系铝合金的脉冲熔化极气体保护焊焊接,并对比分析了焊接接头显微组织和力学性能。显微组织分析表明,摆动焊时打底焊道只有少量柱状晶组织,其余均为较粗大的等轴晶组织,而不摆动焊打底焊道几乎全部为柱状晶组织,填充焊道和盖面焊道为较细小的等轴晶组织。力学性能测试结果显示,摆动焊接头抗拉强度、屈服强度均小于不摆动焊接;摆动焊时焊缝显微硬度值波动比不摆动焊大;摆动焊焊缝中心冲击功与不摆动焊差别不大,但热影响区的冲击韧性略高。以上结果是由于摆动焊接中热源沿焊缝方向移动速度慢,母材熔化多,热输入大导致的。     

TIG-MIG复合焊电弧特性机理分析

采用TIG-MIG复合焊电弧改善传统单一TIG及MIG焊的不足.基于PID闭环控制,实现恒流恒压外特性输出,从而实现TIG-MIG电弧复合.研究了复合电弧的电弧特性、熔滴过渡形式及不同极性接法对焊缝的影响.结果表明,TIG焊电弧对MIG焊电弧具有良好的维弧作用.TIG-MIG焊电弧复合熔滴过渡过程,TIG焊电弧稳定燃烧,为了保持最小的能量消耗而作用于熔滴上,对熔滴具有加热作用.直流反接具有良好的阴极雾化清理作用.TIG-MIG焊电弧复合能够有效降低焊接飞溅,促进焊缝铺展及成形,实现高效化、优质化的焊接.     

TATM700钢等离子-MIG复合焊接工艺

采用等离子-MIG复合焊接设备对12.5 mm厚的汽车结构件低合金高强度TATM700大梁钢进行了焊接工艺研究,分析了不同坡口形式下焊缝成形、焊缝组织及力学性能,并与药芯焊丝多层多道手工TIG焊的方法进行了对比. 结果表明,坡口形式对等离子-MIG复合焊接焊缝影响较小. 复合焊焊缝成形良好,截面形状合理. 焊缝组织由少量的侧板条铁素体和大量的针状铁素体构成. 接头强度和弯曲性能均优于手工TIG焊接,抗拉强度达到了母材的95%,但硬度略低于多层多道手工TIG焊接.     

基于纯氩保护气体的304不锈钢激光-CMT电弧复合热源焊接试验研究

利用高速摄像分别采集了纯Ar保护气氛下激光与CMT电弧复合前后的CMT电弧形貌。研究了在采用纯Ar保护气体焊接304不锈钢时的激光-CMT电弧复合热源焊接过程稳定性、焊缝成形、焊接效率、焊接接头的力学性能及组织特点,并将试验结果与304不锈钢TIG填丝焊进行对比。分析结果表明,纯Ar保护的激光-CMT复合热源焊接接头的综合力学性能与TIG填丝焊接头的综合力学性能具有相当的水平,但焊接效率可以提高5倍,因此在不锈钢、镍基合金等高性能金属材料的焊接中,用纯Ar保护的激光-CMT电弧复合热源焊接取代TIG填丝焊具有可行性。     

等离子——熔化极气体保护焊

绪言在等离子弧焊接中,压缩电弧保持在非熔化的钨极同喷口或工件之间的惰性气体中在熔化极惰性气体保护焊(MIG)中,电弧维持在工件和熔化电极之间,电极以焊丝形式送给。用冷的保护气体保护焊丝、电弧和焊道,以防止焊缝金属氧化和吸氮。而在等离子——熔化极气体保护焊(等离子MIG焊)中,焊丝的下部,脱离开的熔滴和MIG电弧被由钨极(位于焊丝旁边)所产生的高温等离子弧所包围。等离子弧的磁效应造成对焊接电弧的压缩,从而使焊缝得到较好的保护,电弧较为     

焊接工艺——熔焊

镁合金小孔变极性等离子弧缝焊工艺；SiO2活性剂对不锈钢钨极氩弧焊电弧现象的影响；铝脉冲MIG焊亚射流过渡的自适应控制；中厚板熔化极气体保护焊的数值模拟及实验验证；填加焊丝对碳化硅颗粒增强铝基复合材料钨极惰性气体保护焊焊缝成形及组织的影响[编者按]     

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%.     

气体熔池耦合活性TIG焊方法

提出了一种新型活性TIG焊方法——气体熔池耦合活性TIG焊,即GPCA-TIG焊.该焊接方法将气体分两层流动,内层气体采用惰性气体起到保护熔池的作用;外层气体则为含活性元素O的气体,将活性元素O引入熔池金属,达到增加熔深的目的.文中以SUS304不锈钢为焊接母材,研究了GPCA-TIG焊接法对焊接电弧及焊缝成形的作用,以及该方法主要工艺参数对焊缝熔深和深宽比的影响.结果表明,在相同参数下,与常规TIG焊方法相比,GPCA-TIG焊可不开坡口一次性焊透8 mm不锈钢板,焊接效率明显提高.同时采用该方法,可以有效避免钨极的氧化烧损.     

30mm厚钛合金TC4磁控电弧窄间隙TIG焊接接头组织及力学性能研究

对30 mm厚钛合金TC4板材进行磁控电弧窄间隙TIG焊接试验,并对其接头组织与力学性能进行检测分析,包括金相组织、拉伸强度、冲击韧性及显微硬度。通过优化焊接工艺试验,得到了外观成形美观、保护效果良好,未见宏观缺陷的窄间隙焊接接头。焊缝显微组织主要由片状α相、β相及细针状马氏体α′相组成。磁控电弧窄间隙TIG焊接中电弧在窄间隙坡口中进行周期性摆动,能够降低焊接热输入的同时保证侧壁充分熔合,得到的热影响区与常规TIG焊接方法相比要窄,宽度大约为1～2 mm。对接头进行拉伸试验,断裂位置均在焊缝处,断裂方式为韧性断裂,接头抗拉强度可达到母材的96%以上。接头热影响区硬度值最高,焊缝中心区显微硬度最低,整个接头的硬度峰值出现在热影响区的粗晶区,但未见明显的硬化及软化区域。     

钨极惰性气体保护焊和金属惰性气体保护焊AA6082-T6管状接头显微组织与力学特性的对比研究（英文）

采用钨极惰性气体保护焊和金属惰性气体保护焊两种工艺对T6态AA6082合金管进行焊接,比较所得焊接接头的显微组织特性和力学性能。利用光学显微镜,拉伸测试和显微硬度测试研究焊接工艺的影响。结果表明,由于形成了细小的等轴晶且枝晶间距较小,TIG焊接接头的拉伸强度比MIG焊接接头的拉伸强度高,强度可提高25%。在焊接效率方面,TIG焊接可得到更可靠的强度,与MIG焊接相比,其强度可提高25%。两种焊接工艺焊缝区的硬度都大幅度降低,这是由于高温时材料发生了相变。MIG焊接样品的硬度较低,为1.08GPa。MIG焊接接头的热影响区比TIG焊接接头的稍大,这是由于单位长度的热输出更大。