电弧能量匹配对前后列置双TIG高速焊接焊缝组织与性能的影响

对厚度为1.2 mm的304奥氏体不锈钢板进行前后列置双TIG电弧高速焊接工艺试验，通过对焊缝宏观形貌、组织和拉伸性能进行分析，评定前置电弧能量和后置电弧能量大小匹配对焊缝组织与性能的影响.结果表明，前置电弧能量较高的焊缝中心晶粒平均直径相比母材降低约33.9%，相比后置电弧能量较高的焊缝中心晶粒平均直径降低约26.1%，热影响区晶粒平均直径降低约18.1%.前置电弧能量较高焊缝相比后置电弧能量较高的焊接标准试样抗拉强度提高约7.9%，断后伸长率提高约33.3%，说明前置电弧能量较高有助于获得较高性能的焊缝.     

超声振动对304不锈钢窄间隙TIG焊接接头组织和力学性能的影响

针对304不锈钢窄间隙TIG(非熔化极惰性气体保护电弧焊)焊接焊缝晶粒粗大、接头拉伸性能较差等问题，采用将超声振动头施加在试板，在TIG焊接过程引入超声振动的方法对其进行焊接，研究了焊接接头的组织和力学性能。结果表明：引入超声振动后，在热力学和动力学综合作用下，焊缝熔深增加，焊缝区柱状晶向等轴晶转变速率提高，等轴晶占比增多，晶粒细化；与常规TIG相比，引入超声振动后改善了304不锈钢窄间隙焊接接头的焊缝组织，提高了其力学性能，焊缝区的硬度明显提高，接近于母材，焊接接头的抗拉强度和屈服强度也均高于常规TIG焊接接头，伸长率也得到提高；当超声振幅为40μm时，焊接接头的抗拉强度最高，为674 MPa,屈服强度也较高，为376 MPa,断后伸长率为25%。     

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%.     

不锈钢薄板(δ≤0.3 mm)的焊接工艺

研究了不锈钢薄板(δ≤0.3 mm)的TIG焊工艺,焊接电流为10～35 A,焊接速度为120～180 cm/min.通过力学性能试验,分析了焊缝的抗拉强度和断后伸长率与焊接工艺参数之间的关系,在焊接电流和焊接速度匹配的条件下,厚0.15 mm、0.2 mm、0.3 mm不锈钢薄板焊缝均可获得优良的抗拉强度和断后伸长率,性能指标与母材基本持平.金相检验表明,焊缝的金相组织为铸态奥氏体,组织粗大会导致焊缝的力学性能下降.X射线探伤表明,主要焊接缺陷是内凹,在焊接工艺参数合适的条件下,焊缝的一次探伤合格率超过95%.     

TC18钛合金手工TIG焊与电子束焊焊接接头的组织与性能对比

进行了TC18钛合金手工TIG焊和电子束焊工艺试验,对该合金在两种不同性能焊接工艺下焊接接头的组织和性能进行对比分析。结果表明,在相同的热处理条件下,TC18钛合金TIG焊焊缝得到口基体上分布着片状α组织,接头强度达到母材的80.5%,断后伸长率为母材的23.6%,焊缝具有较高的冲击性能,达到母材的95.2%,其热影响区的韧性为母材的44.7%;电子束焊焊缝得到β晶粒内分布着短片状α相组织,其接头强度与母材等强,断后伸长率为母材的29.7%,焊缝与热影响区具有相同水平的冲击性能,分别达到母材的55.5%和55.8%。     

高碳含铜TWIP钢TIG焊接头组织与性能

通过单向拉伸试验、显微组织观察、X射线衍射(XRD)和硬度测试对比研究了Fe-20Mn-3Cu-1.38C TWIP钢钨极氩弧焊(TIG)焊接接头固溶处理前后的组织和力学性能. 结果表明,固溶处理前焊缝组织为特定取向的柱状晶,整个焊缝组织晶粒粗大且分布着密集的颗粒状碳化物,热影响区(HAZ)在晶界有大量碳化物析出;固溶处理后,焊缝组织变为等轴晶,碳化物被完全固溶,焊接接头抗拉强度由953 MPa降为870 MPa,断后伸长率由41.85%提高至66.35%,低于母材性能(抗拉强度1 100 MPa,断后伸长率92.25%),但相比固溶处理前,综合力学性能显著提高;两种拉伸试样均断在热影响区,为典型韧性断裂.     

2219厚板铝合金VPTIG焊接接头组织及性能

针对15 mm厚板2219铝合金板材对接,提出了一种适合于大厚度铝合金的VPTIG焊接工艺方法,该方法通过设计新型坡口形式,优选“打底+盖面1+盖面2”的焊接工艺,实现单面焊双面成形。试验结果表明,焊缝成形良好,焊缝质量达到一级焊缝水平;焊缝中心组织为均匀等轴树枝晶,盖面焊缝比打底焊缝晶粒更加细小密集,熔合区中组织晶粒大小不一,其中在熔化边界存在一个狭小的非枝晶等轴区,热影响区晶粒则发生了明显的长大;接头常温抗拉强度能达到母材的60%,断后伸长率大于4%,断裂路径均沿打底焊缝和盖面焊缝熔合区,与熔合区组织不均匀、溶质偏析造成熔合区性能薄弱有关。     

不同焊接工艺下2219铝合金TIG焊接头性能分析

针对2219铝合金的对接TIG焊,采用单面两层焊和两面三层焊的工艺方法开展了对比试验,分析了焊接接头形貌和组织性能。研究结果表明,两种工艺方法均可以获得良好的焊缝成形,力学性能满足结构设计要求;两面三层焊比单面两层焊的焊接接头抗拉强度和断后伸长率的平均值分别提高了1.7%和33.3%,抗拉强度基本相同,断后伸长率得到了大幅提升;相比于单面两层焊,两面三层焊的背部封底焊接增加了背部焊缝宽度,背部熔合线的形状以及与水平方向的夹角都发生了变化;两种工艺方法的焊接接头各区域组织特点鲜明,相同区域的微观形貌相差不大;在焊缝背部相同位置,两种工艺方法的硬度值曲线走向趋势相同,封底焊增大了过时效软化区的宽度,提高了焊接接头的断后伸长率。     

土建钢结构用铁素体不锈钢的TIG焊接与腐蚀性能研究

对土建钢结构用铁素体不锈钢进行了TIG焊接处理,研究了焊接电流对焊接接头显微组织和力学性能的影响,并考察了不同腐蚀介质中TIG焊接头的耐腐蚀性能。结果表明,随着焊接电流的升高,焊接接头的抗拉强度和断后伸长率都表现出逐渐降低的趋势,在焊接电流为45A时取得最大值;不同焊接电流下焊接接头都由焊接热影响区、熔合区和焊缝区组成,随着焊接电流的增大,焊接接头宽度、热影响区粗晶区尺寸和焊缝区柱状晶尺寸有所增加;当腐蚀介质为3.5%NaCl时,焊接头的耐蚀性能与母材相当或者略低;当腐蚀介质为3.5%NaOH溶液时,焊接头的耐腐蚀性能明显低于母材;铁素体不锈钢TIG焊接接头不适于在碱性条件下使用。     

随焊超声冲击对2A14铝合金TIG焊接接头显微组织和力学性能的影响

为了改善2A14铝合金TIG焊接头的显微组织与力学性能,在TIG焊过程中,利用超声变幅杆对焊缝进行超声冲击,超声通过固体母材和焊缝传入熔池内,影响熔池的流动及凝固,从而达到细化焊接接头晶粒和提高接头力学性能的目的,利用激光测振仪对熔池表面的振动进行测量。结果表明:超声冲击使焊接接头的显微组织发生明显的变化,焊缝中心和熔合区的晶粒由柱状晶变为了等轴晶,晶粒尺寸减小,第二相尺寸变小且分布更加分散。超声冲击使接头抗拉强度提高,抗拉强度由246.18 MPa提高到265.50 MPa,断后伸长率由5.33%增加到6.47%。超声冲击使熔池的流动性增强,导致熔池内温度更加均匀;温度梯度减小,有利于等轴晶的形成及晶粒的细化。     

Al-Li-Cu合金搅拌摩擦焊与TIG 焊接头组织及力学性能分析

组织分析表明,Al-Li-Cu TIG焊焊缝和搅拌摩擦焊焊核区均由等轴晶粒构成,但前者的晶粒尺寸较后者的大;TIG焊接头热影响区组织粗化程度较搅拌摩擦焊严重;搅拌摩擦焊接头内存在一独特的热机影响区,该区内的组织发生了较大程度的变形。实验结果表明铝锂合金搅拌摩擦焊可避免形成TIG焊时的凝固裂纹等缺陷。搅拌摩擦焊接头的力学性能优于TIG焊接头,二者的拉伸强度分别为393MPa和337MPa,延伸率分别为14．4％和6．6％。     

2219铝合金不同气氛下TIG焊焊接接头组织性能

为研究氦弧TIG焊焊缝质量,对比分析了2219铝合金氦弧TIG焊与氩弧TIG焊焊缝成形及组织性能.结果表明,在背部熔宽相同的条件下,氦弧TIG焊焊缝正面熔宽、下塌量及热影响区宽度均小于氩弧TIG焊,氦弧TIG焊与氩弧TIG焊焊缝的微观组织及第二相组织基本相似,焊缝区晶粒为等轴晶,热影响区晶粒为粗大的板条状,组织为粗大的α铝基体与金属间化合物Al₂Cu及少量的共晶组织,焊缝区的第二相组织明显多于热影响区,无法发挥弥散强化的作用.氦弧TIG焊与氩弧TIG焊焊接接头的断裂方式均为韧性断裂,抗拉强度基本保持一致,氦弧TIG焊焊接接头的断裂总延伸率高于氩弧TIG焊,维氏硬度高于氩弧TIG焊焊缝的硬度.     

高端刀具异种钢A-TIG焊焊接性

针对高端刀具焊接时必须整体预热,接头质量不稳定的问题,采用A-TIG焊接方法对高端刀具中的430不锈钢刀背和3Cr13-1Cr17-3Cr13"三明治"复合不锈钢刀刃进行焊接.研究了活性剂对焊缝熔深﹑焊缝气孔﹑接头力学性能﹑微观组织及接头抗腐蚀性能的影响,并和常规TIG焊进行了比较.结果表明,利用A-TIG可以无需预热实现430不锈钢刀背和3Cr13-1Cr17-3Cr13"三明治"不锈钢刀刃的焊接,且单面焊双面成形,焊缝中未出现气孔、裂纹,接头抗拉强度可达606 MPa;接头热影响区非常窄,焊缝晶粒得到细化;活性剂的加入未降低焊接接头的抗腐蚀性能.因此,高端刀具异种钢A-TIG焊具有良好的焊接性,接头质量高.     

FSS/ASS厚壁异种钢“TIG冷焊 + UNGW”组合焊的接头组织与力学性能

为了有效解决铁素体不锈钢的焊接热影响区晶粒易粗化问题，以及奥氏体不锈钢焊接时在接头部分熔合区及其附近热影响区内因易形成蠕虫状δ铁素体而显著降低该区域耐腐蚀性的问题，提出了“TIG冷焊 + UNGW”的组合焊接工艺，并进行了1Cr17/1Cr18Ni9Ti厚壁异种不锈钢的焊接，同时对所得接头的显微组织、力学性能及耐腐蚀性进行了测试与分析. 结果表明，组合焊接头的1Cr17母材热影响区晶粒未发生粗化，并且1Cr18Ni9Ti母材部分熔合区及其附近热影响区内未形成蠕虫状δ铁素体；组合焊接头的抗拉强度优于1Cr17母材，并且1Cr17母材热影响区的冲击吸收能量与1Cr17母材相当；组合焊接头的熔敷层、1Cr18Ni9Ti母材、1Cr17母材、UNGW焊缝区及完整接头的耐腐蚀性呈依次下降的趋势.     

高强铝铜合金MIG焊工艺

研究了单脉冲、电磁搅拌、电磁搅拌和单脉冲复合作用对高强Al-Cu合金MIG焊焊缝组织及性能的影响.结果表明,普通MIG焊焊缝组织几乎由粗大、方向性很强的柱状晶组成,接头抗拉强度仅为286.5 MPa,断后伸长率为2.4%;单脉冲或电磁搅拌均能细化焊缝组织,提高接头力学性能;电磁搅拌和单脉冲复合作用降低了固一液界面前沿液相的温度梯度,增加了非均质形核率,促使柱状晶转变为细小均匀的等轴晶,细化了焊缝组织,显著提高了接头力学性能,接头抗拉强度高达326.0 MPa,断后伸长率为7.8%.     

双相不锈钢水下局部干法TIG焊接工艺

以核电厂定位销水下焊接为研究对象,研制双层气体保护的局部干法水下TIG旋转焊枪,运动轨迹通过直流电机带动钨极绕固定直径转动实现. 对核级材料Z2CN19-10控氮奥氏体不锈钢进行焊接,研究局部干法水下TIG焊接焊缝成形,优化工艺参数,结合热循环曲线及电弧形态,分析焊接接头显微组织及力学性能. 结果表明,当焊枪的内层和外层保护气均通氩气时,焊缝成形良好,电弧形态稳定;增大焊接电流或减小焊接速度均使焊缝熔深增大,熔宽增大;对比水下焊接接头和陆上焊接接头发现,水的快速冷却作用会促使熔合线附近的铁素体的形态由树枝状转变为板条状,奥氏体含量减少,焊缝中心晶粒细化;水下焊接接头的显微硬度和力学性能略高于陆上焊接接头.

     

现场用连续管全位置自动TIG焊工艺及接头组织性能研究

针对现场用连续管手工TIG对接焊焊接质量不稳定等问题,研究开发了全位置自动TIG焊工艺,采用该工艺对规格φ50.8 mm×4.11 mm 的QT900连续管进行了管-管对接焊,并对焊接接头的宏观形貌、显微组织及力学性能进行了分析。结果表明,采用该工艺获得的焊缝成形良好,焊核区、熔合区及部分相变区在相变再结晶作用下,其焊缝组织主要以等轴状铁素体、先共析铁素体、粒状贝氏体、粒状珠光体及板条状贝氏体为主,并且与母材晶粒相比尺寸显著细化。焊后试样接头显微硬度明显增加,抗拉强度与母材相比提高约2.6%,断裂位置均位于远离焊缝的母材区。细晶强化和相变强化是其硬度和抗拉强度提高的主要因素。     

Microstructure and Mechanical Properties for TIG Welding Joint of High Boron Fe-Ti-B Alloy

采用钨极气体保护焊,以基体金属作为焊接填料,可以成功实现对高硼Fe-Ti-B合金的焊接。对焊件的微观结构进行了分析,研究表明,高硼Fe-Ti-B合金的焊接质量良好,焊接接头处不存在裂纹、未熔合、未焊透等缺陷;熔合区和热影响区的微观结构与基体明显不同,但能谱分析表明其化学成分非常均匀。对焊件进行了力学性能测试。测试结果表明,相对于基体材料,焊件的屈服强度略有升高,但抗拉强度降低。尽管如此,焊后高硼Fe-Ti-B合金的抗拉强度高于580 MPa,屈服强度高于400 MPa,焊件的力学性能已达到一个较高的水平。