国内电磁脉冲焊接技术研究进展与展望

随着汽车、轨道交通、核电、航天航空、家用电器等行业的迅猛发展,对轻量化连接技术需求更为迫切,电磁脉冲焊接技术作为一种可靠的异种金属焊接技术,越来越受到关注和重视,已经成为焊接工艺研究的一个热点。对近5年来国内电磁脉冲焊接技术进展情况,从工艺参数和接头性能、新工艺方法的开发、数值建模与模拟仿真技术,接头界面形貌与结合机制四个研究方向进行了综述和分析,对今后的技术发展进行了展望,并提出了相应的建议。

     

电磁脉冲焊原理及应用

电磁脉冲焊是利用电容器组通过感应线圈放电而产生的电磁能进行焊接的，可用于连接管材与管材或管材与棒材芯子。用这种方法很容易焊接软金属和高导电材料。本文详细讨论铝管与棒材芯子焊接接头的形成条件，同时还介绍了铝管和不同金属棒材的焊接实例。     

铜-铝电磁脉冲焊接界面形成过程的原子扩散行为

电磁脉冲焊接技术以高压脉冲放电驱使异种金属可靠连接而备受关注,但其界面结合机制尚不明确.该文搭建了铜-铝电磁脉冲焊接综合试验平台,捕获了焊接的动力学过程,得到碰撞点速度与碰撞角度的变化规律.在此基础上,构建了基于分子动力学模拟的电磁脉冲焊接典型界面(平直界面与涡旋界面)形成过程的对应模型,探究了焊接中的原子扩散行为,并根据模拟结果计算了典型结合界面的扩散层厚度,同时采用透射电子显微镜分析了结合界面的微观结构.研究结果表明,剧烈碰撞驱使界面材料塑性变形,界面材料塑性形变形成冶金结合和机械咬合是铜-铝电磁脉冲焊接界面的结合机制,且涡旋界面处的原子扩散厚度大于平直界面.该文可为深入理解电磁脉冲焊接机理和调控焊接效果提供科学依据.     

放电电压对镁-铝磁脉冲焊接中金属射流及结合界面的影响

电磁脉冲焊接技术以高压脉冲放电驱使异种金属可靠连接而备受关注,但其界面结合机制尚不明确. 该文搭建了铜-铝电磁脉冲焊接综合试验平台,捕获了焊接的动力学过程,得到碰撞点速度与碰撞角度的变化规律. 在此基础上,构建了基于分子动力学模拟的电磁脉冲焊接典型界面(平直界面与涡旋界面)形成过程的对应模型,探究了焊接中的原子扩散行为,并根据模拟结果计算了典型结合界面的扩散层厚度,同时采用透射电子显微镜分析了结合界面的微观结构. 研究结果表明,剧烈碰撞驱使界面材料塑性变形,界面材料塑性形变形成冶金结合和机械咬合是铜-铝电磁脉冲焊接界面的结合机制,且涡旋界面处的原子扩散厚度大于平直界面. 该文可为深入理解电磁脉冲焊接机理和调控焊接效果提供科学依据.

     

电磁脉冲焊接技术研究现状及发展趋势

文中重点介绍了电磁脉冲焊接技术的原理和特点,并对国内外平板搭接、管/棒套接等电磁脉冲焊及其数值模拟的相关研究进行了较为系统的阐述,最后根据电磁脉冲焊接技术的研究现状对其今后的发展趋势进行了展望。     

焊接工艺裕度及其与焊接质量保证的关系

提出和建立一个新概念－焊接工艺裕度。焊接工艺裕度是指一种焊接工艺方法，在一定的焊接工艺条件下（包括焊接方法、焊接材料、焊接工艺参数和结构形式等），使焊接接头达到产品或结构质量标准之能力的富裕程度。这是在焊接性概念基础之上发展的将焊接工艺与产品质量标准紧密结合的一个新概念。此外，文中对影响焊接工艺裕度的因素进行了讨论，而且给出了焊接工艺裕度指数的定义和进行焊接工艺评定的思路。并就焊接工艺裕度在焊接质     

放电电压和工件间隙对铜铝管焊接头性能的影响

分别采用6种不同的放电电压和工件间隙工艺参数组合进行铜铝管接头的电磁脉冲焊接试验,并对接头进行了室温冲击性能和120 h盐雾腐蚀试验。结果表明,随放电电压从3 k V增大到11 k V、工件间隙从0.00 mm增大到0.25 mm,接头冲击性能和耐腐蚀性能均先提高后下降。铜铝管电磁脉冲焊接时的放电电压优选为8 k V、工件间隙优选为0.15 mm。     

电磁脉冲焊接技术研究现状及发展趋势

主要对电磁脉冲焊接技术的原理和工艺设备进行了介绍,并对电磁脉冲焊接技术近年的国内外研究现状进行了阐述。最后,根据目前电磁技术的发展趋势对未来该领域的发展作出了展望。     

基于集磁器的电磁脉冲点焊设计及实验

阐述了一种基于集磁器的电磁脉冲点焊原理和实现方法,可用于金属板件的焊接。利用集磁器感应产生高强度磁场,高速变化的磁场在金属板件上形成涡流并产生巨大的洛伦兹力,推动金属材料快速移动并撞击另外一种金属以完成焊接。对集磁器进行了优化设计,详细介绍电磁线圈的形状、匝数和放电参数,并运用有限元法对电磁场、结构场等进行数值分析。以1 mm厚的1060铝板和316不锈钢板为对象进行实验,对焊接后的构件进行了宏观和微观分析,并进行强度测试。结果表明,该焊接方法能够完成铝板和不锈钢板的电磁脉冲焊接。     

热场辅助电磁脉冲焊接Al/Cu异种金属接头组织性能研究

采用热场辅助电磁脉冲焊接技术对Al/Cu异种金属进行焊接，对比分析了热场温度分别为室温、100℃和200℃条件下焊接接头的宏观形貌、界面组织及力学性能。结果表明：热场辅助电磁脉冲焊接技术能够实现Al/Cu异种金属的优质焊接；随着热场温度的增加，焊接接头有效结合区的尺寸增大。而波状界面形貌随着热场温度不同呈现不同的形态，室温下界面呈现正弦波和剪切波的混合波形，100℃下呈不规则的嵌入式波形形貌，200℃下的形貌与室温类似，但是界面反应层的厚度最大；三种温度下的界面反应区都检测到了Al-Cu化合物的存在。力学性能测试结果表明，随着热场温度的升高，焊接接头的力学性能逐渐提高。当加热温度为200℃时，焊接接头的抗拉剪力达到了4 076 N；所有试样都在界面处发生断裂，断裂区域存在断口形貌呈现“河流状”和韧窝结构混合形式，推断焊接接头的失效模式为韧脆混合断裂。在外场温度作用下，焊接接头的有效结合区增大，界面波形结构发生改变，进而有效地提升了接头的力学性能。     

大型方箱焊接构件的工艺制定与实施

结合实际工程介绍了大型方箱构件的焊接工艺试验，工艺方案确定，工艺规程编制，贯彻与实施，焊接检验等施工质量控制的情况，总结了严格执行工艺纪律，确保产品质量的经验，在一定程度上概括说明了大型方箱焊接构件工艺要点及施工质量控制的基本方法。     

电磁脉冲焊接铜铝异种材料接头的组织与性能分析

采用电磁脉冲焊接方法,进行T3纯铜与LF21防锈铝的异种材料焊接试验,并测试与分析了显微组织、物相组成、表面硬度和力学性能。结果表明,该方法可获得较高质量的焊接接头,接头抗拉强度为137 MPa,达到LF21防锈铝母材的110%,达到T3纯铜母材的51%;焊接接头由α-Al固溶体相、Cu相和Cu Al2相组成。     

高压汽轮机汽缸调门座裂纹的挖补处理

崇明电力公司16号汽轮机调门座发生裂纹后，通过对该阀门座合金钢材料焊接性、再热裂纹敏感性的理论分析，为现场焊补工艺提供了预热湿度和焊后热处理的工艺依据。论文叙述了在现场施焊工艺中选择了与母材化学成分基本相同的超低氢电焊条和其它严格的焊接的工艺措施，确保了优质焊接质量。实践证明，采用此种焊接工艺方法是现实和可行的。     

地铁纯铜接地网放热焊接工艺参数优化方法研究

为有效提升地铁纯铜接地网放热焊接效果，需合理设置放热焊接工艺参数，文中研究了地铁纯铜接地网放热焊接工艺参数优化方法。以直径35 mm,壁厚3 mm,长度1 800 mm,w(Cu)高达99.98%的T2纯铜管为例，采用放热焊接工艺，用正交试验方法分析预热温度、焊接速度与焊接时间3个主要放热焊接工艺参数，优化纯铜管放热焊接工艺参数。试验结果表明：影响地铁纯铜接地网放热焊接效果的主次因素顺序为：焊接速度、预热温度、压紧力，三者对应的最佳工艺参数分别为0.6 mm/s, 100℃,0.43 MPa。优化放热焊接工艺参数后，焊接的地铁纯铜接地网放热焊接接头焊缝整齐、美观，无毛边及熔液喷溅现象，并且焊接切割面几乎无空洞出现，表面较为平坦，密实程度较高；焊接处的冲击吸收功最高可达91.6 J,抗压强度最高可达481.5 MPa,具有较好的韧性及抗压性能，焊接效果良好。     

中国机械工程学会焊接分会焊接生产制造与质量保证专业委员会新一届委员全体会议在炉召开

2004年8月9日首届焊接材料与工艺装备国际培训班开学式在哈尔滨焊接研究所举行。该培训班是由国家科技部主办、哈尔滨焊接研究所承办，面向发展中国家招收学员。培训的目的是向发展中国家介绍我国的焊接技术研究成果，使发展中国家的技术专家与技术人员实际了解我国目前在焊接材料与工艺装备方面的情况，熟悉和掌握我国焊接材料与工艺装备的技术特点及技术性能，初步掌握如何使用我国焊接材料与工艺装备。     

异种材料的搅拌摩擦焊接

进行了铝合金与工业纯铜、铝合金与低碳钢的搅拌摩擦焊接实验。实际焊接了对接接头、丁字接头、搭接接头，观察了焊接接头组织，测量了接头性能。结果表明，用搅拌摩擦焊方法代替熔化焊方法焊接异种材料，可以获得组织致密、无缺陷的接头，接头强度较高，且工艺适应性、结构适应性较好，焊接工艺参数、各组元在焊缝金属中的比例等对形成良好的焊缝有重要的影响。     

球墨铸铁与低碳钢摩擦焊接的研究

通过试验研究了铁索体球墨铸铁与低碳钢异种材料的摩擦焊接头的组织性能，探讨了其摩擦焊接性。结果表明，在合适的焊接工艺参数下，球墨铸铁与低碳钢的焊接接头成型良好，具有一定的强度，采用摩擦焊的方法焊接球墨铸铁与低碳钢是可行的。     

U肋板单元焊接工艺模拟试验及应用

针对大型钢桥U肋板单元的焊接工艺试验时间长、试验耗材多等问题，文中使用I肋模拟U肋进行U肋板单元的焊接工艺试验，试验过程中能快速发现存在的工艺问题，方便及时调整工艺措施或优化焊接参数。I肋试板安装过程简单，且可二次安装试焊，有效缩短U肋板单元的焊接工艺试验时间和减少试验材料的耗用。试验焊接工艺在全尺寸U肋试板上成功完成了标准规定的工艺评定试验，焊接工艺在产品上进行了实践应用，焊接效果良好，验证了该U肋板单元焊接工艺模拟焊接试验方法的可行性。     

直流铜母线的焊接工艺

阐述了直流铜母线工艺原理、制作流程及焊接工艺，采用氩弧焊接方法焊接铜母线的工艺，具有技术要求高、工艺简捷的特点，并在类似大型铜母线材料的焊接、制作及应用上取得了好的效果和显著的经济效益。     

T91与12Cr1MoV异种钢焊接分析

在青海桥头发电厂六期扩建工程中，其125MW机组锅炉的高温再热器管（T91钢），与低温段珠光体耐热钢12Cr1MoV进行焊接，焊接难度大，通过焊接工艺评定试验，最后确定用高强配比的焊接材料进行焊接。结合焊接工艺实例，研究分析了T91与12Cr1MoV异种钢的焊接工艺原则，在焊材选择、工艺参数选择等方面作了详细论述，对今后类似焊接工程提供参考和借鉴。