Ti-6Al-4V超高频脉冲GTAW焊缝气孔分析

以Ti-6Al-4V钛合金为母材金属进行焊缝气孔研究,试验发现与常规电弧焊接(conventional GTAW, C-GTAW)相比,超高频脉冲GTAW(ultra high frequency pulsed GTAW, UHFP-GTAW)具有较好的焊缝气孔清理效果,可有效减少甚至清除气孔缺陷. 结合UHFP-GTAW电弧行为对焊缝气孔形成的气泡长大、脱离熔池壁面、上浮逸出等三个阶段分别进行分析. 结果表明,在高频脉冲电弧作用下,气泡受压,有利于气泡核长大;表面张力变大,有利于附着气泡脱离熔池壁面;Ti-6Al-4V钛合金熔池粘度随温度升高而减小,气泡逸出速度随之增大,有利于降低焊缝气孔敏感性.     

快变换超音频直流脉冲TIG焊

采用新型IGBT拓扑电路研制出一台电流快速变换的超音频直流脉冲TIG焊电源.该电源输出的最大脉冲电流频率30 kHz,脉冲电流变化率di/dt在50 A/μs以上.采用该电源焊接0Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢,并与常规直流TIG焊接头进行对比.分别对这两种接头进行x射线探伤检测,接头的抗拉强度测试,焊缝金相显微组织与拉伸断口SEM照片观察对比.结果表明,快变换超音频直流脉冲TIG焊能使奥氏体不锈钢焊缝的粗晶区变窄,细小等轴晶所占区域扩大,焊缝晶粒细化,焊接接头的抗拉强度与断后伸长率分别得到提高.

Abstract：

A current fast transform ultra-sonic pulse TIG power source based on new type IGBT topology was developed. The supremest output pulse current frequency is 30 kHz. The pulse current change rate is up to 50 A per microsecond. 0Crl8Ni9Ti auste-nitic stainless steel was welded by this fast transform ultra-sonic pulse TIG welding and conventional DC TIG welding respectively. These joints were analyzed by X-radial check-up, tensile strength and specific elongation detection, optical-microscope and scanning electron microscope to study the difference between joints welded by different welding technologies. The result shows that fast transform ultra-sonic pulse TIG welding can refine grain and narrow the width of the coarse grain zone. These indicate that welding quality is improved by introducing fast transform ultra-sonic pulse TIG welding technology.     

超声辅助钨极氩弧焊紫铜焊缝组织性能

针对钨极氩弧焊(GTAW)焊接紫铜厚板时热裂纹严重的问题,采用超声辅助GTAW新工艺研究紫铜板焊接工艺。通过动力学模拟得到超声辅助GTAW焊接时T3紫铜板振幅分布规律,确定焊接时超声入射的最佳位置,并发现超声功率越大,T3紫铜表面谐响应时对应的振幅越大。研究超声辅助钨极氩弧焊对T3紫铜焊缝显微组织和力学性能的影响。结果表明,经超声辅助后焊缝中热裂纹得到明显抑制,粗大柱状晶显著减少,焊缝中晶粒得到细化,等轴晶增加,有明显球化现象,出现明显亚晶界,在一定范围内,超声功率越大,细化效果越明显,亚晶尺寸半径越小。通过力学性能测试发现,焊接接头的硬度、屈服强度及延伸率与无超声作用时相比均有明显提升。     

脉冲TIG焊接工艺参数对Inconel601H镍基合金焊缝晶粒大小的影响

为了控制镍基合金焊缝晶粒粗大倾向,研究工艺参数对焊缝晶粒大小的影响,采用脉冲TIG焊对Inconel601H镍基合金进行焊接,焊后借助光学显微镜对焊缝横截面金相组织进行观察并计算晶粒尺寸.结果表明,在Inconel601H镍基合金的脉冲TIG焊中,焊接工艺参数对焊缝晶粒大小的影响方式不同.并且在参数的一定范围内,随着峰值电流、脉冲频率及占空比的提高,晶粒细化效果明显;但随着基值电流提高,晶粒趋于长大.因此,采用适当的焊接工艺参数可以有助于改善镍基合金焊缝晶粒粗大问题.     

脉冲磁场对焊缝凝固组织的影响

以AI - 4.5Cu低温合金作为焊材模拟工业生产中大壁厚钢板焊接过程,施加脉冲磁场作为细化焊缝区晶粒的外场作用源,研究了不同脉冲磁场施加方式、励磁线圈结构、脉冲磁场参数变化以及凝固工艺参数对焊缝凝固组织的影响.试验结果表明,施加脉冲磁场能改善焊缝凝固组织,使柱状晶向等轴晶转化,细化焊缝区晶粒;特别在E形线圈横向脉冲磁场作用下的焊缝凝固组织细化效果更为明显.     

高气压环境脉冲频率对超音频脉冲TIG焊接头焊缝成形和性能的影响

高气压环境会对焊接过程造成很大的负面作用,试验以焊接接头的熔宽、熔深、余高和维氏硬度作为主要评价指标,分析环境压力以及压力环境下脉冲频率对超音频直流脉冲TIG焊接头焊缝成形和性能的影响。结果表明,同一环境压力下,随着脉冲频率的提高,焊缝区的熔宽逐渐减小,熔深逐渐增加;随着脉冲频率的提高,热影响区的宽度和深度随之减小,热影响区的整体尺寸变小,表明超音频直流脉冲TIG焊在高压环境下具有减小热影响区的优势,进而提高焊接接头的质量。焊丝填充区的熔宽和熔深随脉冲频率的提高而减小,余高的整体变化不大,脉冲频率对焊缝余高的影响有限。在同种环境压力下不同脉冲频率得到的焊缝硬度曲线整体趋势相同,硬度值依次按焊缝区—熔合区—热影响区—母材顺序不断降低。随环境压力的提高,焊缝区金属冷却速率加快,焊缝中脆硬组织增加,进而使硬度增大。     

2A14-T6铝合金复合超高频脉冲方波变极性GTAW焊缝成形特征

以2A14－T6高强铝合金为对象,借助焊缝成形参数来评价复合超高频脉冲方波变极性钨极氩弧焊（HPVP-GTAW）焊缝成形的特征,研究了HPVP—GTAW过程中超高频脉冲方波电流参数对焊缝成形的影响．结果表明,与常规VP-GTAW电弧焊相比,在焊接过程中加入超高频脉冲方波电流可以提高焊缝熔透率,改善焊缝成形;在脉冲电流幅值和占空比一定时,脉冲电流频率对HPVP－GTAW焊缝成形影响显著;正极性持续期间有效电流保持基本一致（变化范围±5A）条件下,在一定范围内提高脉冲电流频率,增加脉冲电流幅值,同时减小占空比,可明显提高铝合金HPVP－GTAW焊缝的熔透率．     

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．     

焊接现场脉冲GTAW熔池图像动态检测

通过熔池的动态观测可以获得焊接过程的稳定性和连续性等信息.熔池的动态观测目前基本上停留在试验室阶段,焊接现场对熔池进行观测在改进工艺和指导生产等方面更具意义.针对焊接现场焊接电源不能修改,非计算机可控,电流电压波形未知等问题,在焊接现场建立了一套焊接熔池图像动态检测系统.根据焊接现场脉冲GTAW的特点,采用"外同步取像"方式确定了焊接现场取像的关键制约因素--取像时刻;并利用电弧光谱分析建立了减小弧光干扰的复合滤光系统;在适合的取像时刻,CCD摄像系统配合复合滤光系统,在焊接现场检测到了清晰的熔池图像.     

脉冲电流频率对TC4钛合金焊缝成形的影响

基于超高频脉冲钨极氩弧焊技术,完成了TC4钛合金焊缝熔透特性试验,研究分析了脉冲电流频率对焊缝成形参数的影响及其作用规律.结果表明,脉冲频率f≤65kHz时,熔深、熔宽随脉冲频率的变化趋势基本一致,与常规直流相比,熔宽至少降低了12%;当f处于20~40 kHz的范围内,深宽比上升趋势明显,脉冲频率进一步增加,深宽比的变化趋于稳定;f>70 kHz时,熔宽最大减小了约35%,熔深小幅增长,深宽比提高显著.结合电弧形态试验结果分析发现,超高频脉冲电流引起的电弧形态变化是焊缝成形随脉冲频率变化的主要原因.     

不同成形状态2195铝锂合金GTAW焊接头的组织与性能

采用喷射沉积2195铝锂合金旋态和锻态材料进行了GTAW对接焊,检测了接头抗拉强度和维氏硬度,观察了接头金相组织及断口形貌,对接头各区域进行了EBSD表征和微观特征量的统计分析,讨论了接头微观组织与力学性能的相关性.结果表明,旋、锻态材料具有良好的GTAW工艺性,接头抗拉强度达到了各自母材的71％和68％,断后伸长率达...     

低占空比下脉冲电流频率对Ti-6Al-4V焊缝组织性能的影响

采用超高频脉冲GTAW(ultra high frequency pulse gas tungsten arc welding,UHFP-GTAW)工艺在占空比20%的条件下完成了Ti-6Al-4V钛合金组织性能试验,以平均晶粒尺寸表征晶粒细化程度,研究了20%占空比条件下,脉冲频率对晶粒细化、组织特征及接头拉伸性能的影响规律.结果表明,与常规GTAW(conventional gas tungsten arc welding,C-GTAW)相比,UHFP-GTAW焊缝区以网篮状组织为主,热影响区α'相以短针状为主呈现;焊缝区平均晶粒尺寸最大减小了32%,晶粒显著细化;断后伸长率和断面收缩率最大分别提高了140%和275%,接头塑性明显改善.与50%占空比下平均晶粒尺寸减小率16.7%相比,晶粒得到进一步细化,同时平均断后伸长率及断面收缩率分别提高了22%,33%.     

电弧熔丝脉冲GTAW熔滴过渡行为分析

提出了电弧熔丝脉冲GTAW焊接工艺,在非熔化极与工件之间的GTA电弧加入脉冲电流,不仅具有传热与传质分离和无飞溅等优点外,同时通过脉冲GTAW控制熔池熔深与形状,减小热影响区,减少合金元素的烧损.结果表明,随着焊丝距离工件高度的减小,熔滴过渡形式从大滴过渡转为无飞溅搭桥过渡,并且距离越近,熔滴过渡频率越快.当焊丝距离工件一定高度,焊接过程一脉一滴时,存在一个最优的频率可以实现最小的熔滴尺寸.     

Mg-Gd-Y-(Mn, Zr)合金的显微组织和力学性能

采用溶剂保护方法制备了合金Mg-9Gd-4Y-0.65Mn和Mg-9Gd-4Y-0.6Zr,并挤压成棒材。通过光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜和透射电镜等分析研究了这两种合金铸态和变形态的显微组织和力学性能。结果表明:铸态含Mn合金的晶粒粗大,而含Zr合金的晶粒细得多,Zr能有效地细化Mg-RE合金的晶粒;热变形加工使两种合金的晶粒度大大减小,拉伸强度大幅提高,在同等加工条件下,含Mn合金形变细化晶粒作用更显著;两种变形合金都有非常高的室温和300℃高温强度,但含Mn合金的延伸率较高;含Zr变形镁合金适宜通过T5处理,而含Mn变形镁合金适宜通过T6处理提高其综合拉伸力学性能。     

2195铝锂合金超声TIG焊的组织与性能分析

采用了普通TIG焊和超声复合TIG焊对2 mm厚度的2195铝锂合金进行了平板对接焊,并对两种焊接接头的显微组织和力学性能进行了研究. 结果表明,由于超声的作用效果,超声TIG焊的焊缝具有更加致密的组织,熔合区附近的等轴细晶区区域较宽;拉伸性能测试表明,超声TIG焊接头具有较高的拉伸性能,接头强度系数比普通TIG焊提高6.7%,断后伸长率提高1.36%,拉伸接头均断裂在热影响区硬脆的晶界相内,显微硬度测试表明超声TIG焊接头受热影响软化区域较窄.     

基于超声搅拌的铝合金焊缝晶粒细化方法

细化焊缝晶粒可以显著提高焊缝的力学性能并可以有效防止凝固裂纹的产生. 由于板件在焊接过程中被牢固的固定在夹具上,通过超声振动待焊板件以细化晶粒的方法受到了很大的限制. 文中设计了一个全新的基于超声能量的焊缝晶粒细化方法,即将一根超声探针直接插入焊接熔池并进行超声搅拌. 结果表明,该方法在6061铝合金焊缝中得到了非常理想的晶粒细化效果. 晶粒细化范围随超声搅拌振幅的增大而增大,但晶粒尺寸随焊接速度的增大没有明显变化. 另外,6061铝合金超声搅拌焊缝的晶粒细化是通过异质形核和枝晶破碎两个机制共同作用实现的.     

Microstructure and properties of modified and conventional 718 alloys

Continuing the effort to redesign IN718 alloy in order to provide microstructural and mechanical stability beyond 650 ℃, IN718 alloy was modified by increasing the Al, P and 13 contents, and the microstructure and mechanical properties of the modified alloy were compared with those of the conventional alloy by SEM and TEM. The precipitation of the grain boundaries of the two alloys is different. The Cr-rich phase, Laves phase and α-Cr phase are easily observed in the modified alloy. The γ＂ and γ＇ phases in the modified alloy are precipitated in a ＂compact form＂. The tensile strengths of the modified alloy at room temperature and 680 ℃ are obviously higher than those of the conventional one. The impact energy of the modified alloy is only about half of that of the conventional alloy. Ageing at 680 ℃ up to 1000 h lowers the tensile properties and impact energy of both the conventional and modified 718 alloys, except increasing the ductility at 680 ℃. It is concluded that the modified alloy is more stable than the conventional one.