西南技术工程研究所 高强精密惯性轴向摩擦焊技术

正利用飞轮储能,通过两焊件接触面的相对高速旋转摩擦将机械热能转化为热能,实现轴向连接的一种固相焊接技术。该技术可实现全自动化焊接、焊接质量好、生产效率高,绿色、环保。适用于高温合金与钢、不锈钢/渗碳钢等异种材料的焊接,镍基合金与钢焊接接头强度≥755MPa,不锈钢与渗碳钢焊接接头强度≥590MPa,焊件合格率达95%以上。     

西南技术工程研究所 高强精密惯性轴向摩擦焊技术

正利用飞轮储能,通过两焊件接触面的相对高速旋转摩擦将机械热能转化为热能,实现轴向连接的一种固相焊接技术。该技术可实现全自动化焊接、焊接质量好、生产效率高,绿色、环保。具有25T、60T、130T惯性轴向摩擦焊机。适用于高温合金与钢、不锈钢/渗碳钢等异种材料的焊接,镍基合金与钢焊接接头强度≥755MPa,不锈钢与渗碳钢焊接接头强度≥590MPa,焊件合格率达95%以上。     

不锈钢与渗碳钢惯性摩擦焊接头的组织与性能

目的 研究0Cr18Ni12Mo2Ti不锈钢与20CrMnMo渗碳钢的惯性摩擦焊焊接接头的组织与力学性能。方法 通过金相、能谱分析、显微硬度、拉伸试验对焊接接头进行组织与力学性能分析。结果 焊接试样上0Cr18Ni12Mo2Ti不锈钢一侧飞边尺寸比20CrMnMo渗碳钢一侧飞边小;焊接接头熔合区仅为50 μm,熔合线附近元素扩散层很窄,其中0Cr18Ni12Mo2Ti不锈钢仍为奥氏体组织,20CrMnMo钢组织由铁素体与珠光体转变为马氏体与索氏体,20CrMnMo一侧热力影响区组织为细小的片状珠光体与铁素体;焊缝区的显微硬度为358HV,高于2种母材;焊接接头抗拉强度大于590 MPa,断后伸长率大于32%,断裂位置均在0Cr18Ni12Mo2Ti不锈钢母材一侧。结论 采用惯性摩擦焊工艺可实现不锈钢与渗碳钢的高强连接。     

不锈钢零部件的焊修技术

金属材料在一定焊接条件下,出现焊接缺陷(尤其是裂纹)的程度和使用的可靠性,称为金属的可焊性。用钢的碳和合金元素含量评定钢的可焊性。选择药物涂层电极除了焊接性能的状态取决于接头及焊接工艺参数,主要取决于过渡焊条涂层心脏和组成的合金元素。因此,应根据维修部件和技术要求及材料来选择电极。本文介绍了不锈钢焊条的选用事项,不锈钢焊修的操作要点、不锈钢的焊接作业方法和不锈钢的点焊施工须知,以及不锈钢的异种焊接技术;同时提出了不锈钢件的焊接质量及其预防。     

铜与奥氏体不锈钢异种材料电子束焊接

目的研究不同参数下铜钢电子束异种焊接以获得符合要求的接头质量。方法以无氧高导热铜(OFHC)和奥氏体不锈钢(304)作为研究对象,控制扫描幅值、焊接速度等工艺参数,采用500 Hz真空电子束偏束"O"形扫描焊接的方式进行焊接。结果在电子束偏钢侧0.2 mm,电子束流为17 mA,聚焦电流为501 mA,焊接速度为600 mm/min的参数下,添加半径为1 mm,频率为500 Hz的圆形扫描波得到了抗拉性能为310.9MPa、硬度大于180 MPa的优质焊接接头。结论不同参数下的接头宏观均出现焊缝上表面下陷缺陷,接头铜侧热影响区存在大量颗粒状、块状、条状的铜钢固溶体析出相,接头钢侧热影响区存在宽度随扫描波幅值减小而减小的黑色过渡带。     

不锈钢/铝合金异种金属激光-MIG熔钎焊工艺研究

分别采用激光-MIG复合焊和单MIG焊,实现了2mm厚的304不锈钢和6061铝合金对接接头的熔钎焊,对比了不同焊接热源对接头显微组织、界面层化合物及力学性能的影响。结果表明,采用激光-MIG复合焊可以获得性能良好的不锈钢-铝对接接头。激光-MIG复合焊接头的界面层化合物为FeAl_2和Fe_4Al_(13),厚度约为5μm;而单MIG焊接头的界面层化合物厚度约为3μm,主要为Fe_4Al_(13)。激光-MIG复合焊接头的抗拉强度为105MPa,比单MIG焊接头提高了10.8MPa,达到铝合金母材的33.9%。接头试样拉伸断裂均起裂于钎焊界面处,并向余高处扩展,且由脆性断裂转变为韧性断裂。     

焊接温度对TM52/304瞬间液相扩散焊接头性能的影响

采用BNi2作为中间层,在焊接压力为1 MPa、保温时间15 min的情况下,对钢结硬质合金TM52和304不锈钢进行瞬时液相扩散焊连接(TLP),研究了不同焊接温度下接头的显微组织和不同区域元素扩散迁移及力学性能。结果表明,钢结硬质合金TM52与304不锈钢之间能实现较好地冶金结合;焊接接头界面主要由[Fe, Ni]、Fe_0.64Ni_0.36、Cr_0.19Fe_0.7Ni_0.11和Ti(O_0.19C_0.53N_0.32)组成;当焊接温度为1 110℃时,接头剪切强度、抗拉强度最大,拉伸断口呈明显的韧性断裂特征。     

铝/钢搅拌摩擦焊对接焊缝组织及机理研究

为了提高Q235钢板和6082-T6铝合金对接的连接强度,采用搅拌摩擦焊进行对接焊接.研究了不同尺寸和形状的搅拌头、转速、焊接速度和偏移量等对铝钢对接焊缝组织的影响,进而优化了搅拌摩擦焊工艺.实验结果表明:不同形状的搅拌头影响接头"钉子"形状,接头的不同位置处由于受到不同热循环和搅拌导致晶粒尺寸不同,从而影响接头的力学性能.当搅拌针旋转速度260 r/min,焊接速度16 mm/min,针头偏向铝侧0.2 mm时,所得焊缝的拉伸强度为141.204 MPa,为最佳工艺参数.在此最优参数下获得过渡层的厚度约为8μm,界面的主要成分是Fe Al3.     

硬质合金与钢焊接的研究进展

硬质合金与钢的连接可以实现高硬度、高强韧的理想结合,从而极大地拓展硬质合金的应用领域和应用范围。常用的连接方法主要有机械固定和焊接等方法,其中焊接方法因具有连接强度高、稳定性好和服役寿命长等优点被广泛应用。焊接中基于热源类型形成了多种焊接技术,各种焊接技术可获得相应的接头组织和性能以适用于不同要求。本文系统地介绍了当前国内外关于硬质合金与钢焊接的最新研究进展,包括钎焊、扩散焊、电弧焊、高能束焊、复合热源焊、摩擦焊以及电阻焊,对比了这些焊接方法及其焊接工艺对接头力学性能和微观组织的影响。其中,钎焊属于非熔焊接,因具有工艺简单、成本低廉的特点被广泛应用,目前的研究着重于开发各种新型钎料以改善其润湿性,从而提高焊接接头强度;而电弧焊、高能束焊、复合热源焊等熔焊可在焊接界面处产生良好的冶金结合,实现较高强度的连接。然而,熔化焊在界面处不可避免地产生了具有典型特征的η相,由于其脆性而恶化了接头性能。因此,本文综述了各种焊接方法对η相的生成原因及抑制机制,着重介绍了电阻点焊中η相的形核机理和长大模型,最后对未来硬质合金与钢焊接的研究重点和发展方向进行了展望。     

船用铝合金-钛-不锈钢复合过渡接头焊接试验研究

通过焊后无损检测、界面结合强度检测、组织观察对铝合金-钛-不锈钢复合过渡接头焊接工艺试验进行研究。结果表明,铝合金-钛-不锈钢过渡接头焊后组织和性能均符合相关技术规定,为铝合金-钛-不锈钢复合过渡接头工程应用提供一定参考。     

590 MPa级高强钢双面双弧立焊焊缝组织性能

为研究590 MPa级高强钢双面双弧工艺得到的焊接接头组织与性能的关系,采用钨极氩弧焊(TIG)与熔化极气体保护焊(MAG)方法获得成型良好的焊接接头,经过拉伸、冲击、弯曲试验及光学显微镜、扫描电镜、EBSD分析,对590 MPa级高强钢双面双弧立焊打底焊与盖面焊焊接接头的组织及性能进行了研究.结果表明:打底焊缝组织主要为贝氏体,盖面焊缝组织以贝氏体与针状铁素体为主;打底焊缝经历过一次热循环后组织得到一定程度的细化;打底焊缝硬度值与盖面焊缝相近,盖面焊缝热影响区最高硬度值高于打底焊缝热影响区最高硬度;2 mm坡口间隙性能较5 mm坡口间隙有较大提高,2 mm坡口间隙断口以韧窝断裂为主,5 mm坡口间隙断口以解理断裂为主.     

大线能量钢板EH40轧制工艺和焊接性能研究

目的 试制16、35和70 mm厚超大线能量焊接钢板EH40。方法 基于“新一代氧化物冶金技术”路线进行成分设计,通过研究连续相转变行为制定轧制工艺,最后测试试制板的微观组织、力学性能和焊接性能。结果 试制板组织为铁素体加少量珠光体,抗拉强度≥521 MPa,伸长率≥22%,?40 ℃冲击吸收能量≥167 J。焊接热模拟结果表明,线能量为100~400 kJ/cm时,模拟CGHAZ在?40 ℃下的冲击吸收能量≥56 J。分别采用三丝埋弧焊和气电立焊单道次焊透35 mm厚板,线能量>300 kJ/cm,焊接接头的抗拉强度≥520 MPa,焊接热影响区在?40 ℃下的冲击吸收能量≥79 J。结论 试制板EH40可满足超大线能量的焊接要求。     

316L不锈钢薄板焊缝成形及力学性能研究

目的 减少1 mm厚度316L不锈钢薄板在焊接生产过程中出现的缺陷等问题,并提高不锈钢薄板焊缝成形质量和焊接接头力学性能。方法 采用脉冲激光焊接技术实现对厚度1 mm的316L不锈钢薄板的精确焊接,并利用金相显微镜、维氏硬度计、万能拉伸试验机和扫描电镜对焊缝的表面形貌、微观结构、力学性能、断口形貌进行表征分析。结果 当激光功率为403 W、输出电流为150 A、焊接速度为150 mm/min、离焦量为−5.525 mm时,焊缝正反面的形貌规则无缺陷。焊缝区内的微观结构主要由δ-铁素体和奥氏体2种晶粒构成,相较于母材及热影响区,焊缝区晶粒尺寸更细小均匀,平均硬度为156HV,表现出更高的硬度特性。焊接接头的抗拉强度和屈服强度均值分别达到643.28 MPa和305.95 MPa,相对于母材的强度分别提高了7%和49%;平均断后伸长率为37.2%,达到原始母材伸长率的55%;断裂呈现韧性断裂的塑性变形和延展性特征。结论 优化调整焊接工艺参数后,1 mm厚度316L不锈钢薄板的焊缝成形质量提高,无缺陷且微观组织分布均匀,焊接接头强度显著提高。     

不锈钢激光-MAG复合焊接头微区性能研究

激光复合焊可用于不锈钢焊接,但激光复合焊接头热影响区小,组织变化梯度大.研究接头微区性能可以确定接头薄弱环节,为焊接接头的工艺评定和断裂分析提供理论依据.为此,本文对4 mm厚SUS301L-HT不锈钢进行激光-MAG复合焊接,采用维氏硬度、微型剪切和微拉伸等试验,研究了焊接接头焊缝、热影响区及母材的微区力学性能,并结合金相、断口扫描等分析了各微区力学性能的差异.结果表明：焊缝区域组织主要为柱状奥氏体树枝晶+少量的δ铁素体;母材的剪切强度和抗拉强度最高,分别为560和1 066 MPa,其次为复合焊接头热影响区,焊缝区域最差,接头硬度分布规律与各微区强度变化趋势一致;运用数学方法,得出了接头微拉伸强度与微型剪切强度、硬度之间关系的经验公式.接头各微区剪切断口和拉伸断口SEM分析呈现典型的韧性断裂特征.     

碳纤维感应元件厚度对碳纤维增强热塑性复合材料感应焊接接头力学性能及断裂形式的影响

利用碳纤维织物与树脂薄膜制备了0.2 mm、0.3 mm与0.5 mm 3种不同厚度的碳纤维感应元件，并开展碳纤维增强热塑性复合材料(Carbon fiber reinforced thermoplastic composite,CFRTP)感应焊接建模仿真与工艺试验。观察CFRTP感应焊接接头成形形貌，开展接头拉伸剪切强度测试与断口形貌分析，着重探究感应元件厚度对接头力学性能与断裂形式的影响。研究结果表明：碳纤维感应元件能在不引入异质材料的前提下实现CFRTP的高质量感应焊接，但接头界面温度分布具有明显的不均匀性；随着感应元件厚度的增加，过量的树脂会降低接头的成形效果、连接质量与力学性能，同时界面的有效连接面积也随之减小；当感应元件厚度为0.2 mm时，焊接接头的拉伸剪切强度最高可达23.77 MPa；焊接接头的断裂形式包括感应元件内聚破坏、母材表层自破坏、界面破坏和混合破坏，造成接头失效的断裂机制根据感应元件厚度的改变而发生变化。     

高碳铬不锈钢电子束焊接头性能研究

针对高碳铬不锈钢焊接接头性能差的问题,采用电子束焊接技术对厚度为5 mm的调质态的高碳铬不锈钢进行焊接。利用光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和拉伸试验机等设备对其接头进行显微组织与性能分析。结果表明,在加速电压150 kV、束流强度17 mA、焊接速度850 mm/min的条件下,可获得成形良好、无气孔和裂纹等缺陷产生的焊接接头。碳及合金元素以固溶态形式存在于焊缝中,熔合区均为马氏体和残余奥氏体,呈现出非平衡凝固组织,焊接热影响区中碳化物颗粒发生部分溶解。焊接接头硬度分布呈现典型的“M”型,焊接热影响区硬度最高,可达750HV;焊接接头抗拉强度为699 MPa,在焊接热影响区发生脆性断裂,接头的塑性变形能力急剧下降。     

氧化膜对6082铝合金搅拌摩擦焊接头疲劳性能的影响

对6 mm厚的6082-T6铝合金进行两种表面处理然后实施搅拌摩擦焊接,研究了对接面氧化膜对接头组织和疲劳性能的影响。结果表明,进行速度为1000 mm/min的高速焊接时,对接面未打磨和打磨的接头焊接质量都良好,接头强度系数达到81%;两种接头的疲劳性能基本相同,疲劳强度均为100 MPa;少数样品在焊核区外断裂,大部分样品在热影响区断裂。与接头相比,两种接头焊核区的疲劳性能有所提高,均为110 MPa,在疲劳测试中裂纹并未沿“S”线萌生和扩展。     

2A12铝合金筋板件T型搅拌摩擦焊工艺及焊后热处理

为评价2A12铝合金筋板件搅拌摩擦焊工艺并探寻提高接头强度的途径,进行了2A12铝合金筋板件的T型搅拌摩擦焊焊接工艺试验,并对不同人工时效热处理下焊接接头的微观组织及性能进行了研究.研究表明:采用T型搅拌摩擦焊即可实现2A12铝合金筋板件的成形,当搅拌头旋转速度为750 r/min、焊接速度60mm/min时,接头的抗...     

镁合金高转速搅拌摩擦焊工艺研究

目的 研究镁合金高转速搅拌摩擦焊工艺及其对组织与性能的影响规律。方法 采用光学显微镜观察以及拉伸性能测试等方法,探索了1.5 mm厚AZ31B镁合金高转速搅拌摩擦焊接工艺,对其接头组织与力学性能进行了测试分析。结果 采用6000 r/min转速时,随着焊速从600 mm/min降低至100 mm/min,焊接接头隧道型孔洞缺陷消失;采用600 mm/min焊速时,2000~4000 r/min转速范围内可获得无缺陷的接头。拉伸测试结果表明,6000 r/min-100 mm/min焊接工艺下接头的拉伸性能最优,抗拉强度为235.33 MPa,为母材强度的87.92%。结论 镁合金采用高转速搅拌摩擦工艺可获得无缺陷的焊接接头,且采用高转速匹配低焊速的工艺可使接头的拉伸性能得到提升。     

美国和日本的潜艇用钢及其焊接材料

本文综述了美国和日本的潜艇用高强度钢,包括屈服强度450~1100 MPa级的各钢种的化学成分和力学性能要求。在焊接材料方面,包括焊条、气保焊焊丝、埋弧焊焊丝和焊剂,除了列出各种焊接材料的熔敷金属化学成分和力学性能要求外,还给出了部分产品的实际成分和性能。并对最高强度级别的潜艇用钢焊接接头的强度匹配问题作了简要介绍。