电子束焊接过程温度应力场三维有限元仿真

利用MSC．MARC有限元分析软件，在考虑电子束焊接匙孔效应基础上，采用双椭圆热模型，通过增大热传导系数、降低弹性模量和屈服强度的方法来模拟焊接过程中流体的流动效应，并采用自编子程序模拟了热源移动的过程，给出了铝锂合金电子束焊接过程中的温度应力场分布。计算结果表明：铝锂合金电子束焊接时，电子束热源对焊缝热冲击较大，焊缝附近处最高温度可达1300℃左右，三维方向上存在巨大温度梯度，成为热应力集中产生的根源。同时分析了焊缝不同位置处的等效应力演化过程，发现焊缝初始端应力剧烈振荡，处于复杂的三维应力状态，且自始至终高于焊缝的其他位置处的应力分布，成为接头区域薄弱环节。     

超声复合焊接系统声场模拟及焊接电弧压力分析

提出了超声复合焊接空间中声场参数的分析方法,根据超声复合焊接特性构建了分析模型,利用COMSOL有限元分析软件模拟分析了声场参数随着发射端半径的变化情况,同时模拟分析了声场参数在不同电弧空间高度的变化规律.采用静态小孔法对不同焊接参数下稳定燃烧的直流U-TIG焊和普通TIG焊的电弧压力分布进行了测量.结果表明,U-TIG焊电弧压力峰值明显高于普通TIG焊,复合电弧能够提高焊接时熔池表面上方的电弧压力水平,但是随着电流增加,U-TIG焊和普通TIG焊电弧压力峰值的差值减小.分析认为大电流时,弧柱中心区域温度很高,电流密度很大,使TIG焊电弧压力峰值明显升高,而U-TIG焊电弧等离子流力受到气体流量的限制,电弧压力峰值增幅减小.     

辅助TIG电弧对铝合金/不锈钢MIG熔-钎焊接头形成机制及显微组织的影响

利用一种新型的复合熔-钎焊工艺焊接铝合金和不锈钢。在MIG熔-钎焊工艺中,因钢的导热性差而导致焊缝钢侧的温度梯度变化剧烈,利用TIG电弧加热钢侧可改善这一现象。TIG辅助电弧改善了熔融金属在钢基体上的润湿性,使熔融金属能充分地在钢侧焊接坡口区正面及背面充分润湿,所得接头成形良好;增加了金属间化合物层内Cr、Ni的含量,提高了其力学性能;同时,改变了化合物层的形貌,增强了其与焊缝的结合强度。TIG辅助焊接工艺下获得接头的平均拉伸强度（146.7 MPa）明显高于无辅助TIG电弧下接头的拉伸强度（96.7 MPa）。     

TA15钛合金与304不锈钢的电子束焊接

对TA15钛合金和304不锈钢的电子束焊接进行了研究,对接头显微组织、相组成和显微硬度进行了分析.结果表明,TA15与304不锈钢电子束焊接性较差,在较小的热应力下即在焊缝内产生大量裂纹.焊缝内生成连续分布的化合相,主要包括TiFe2,TiFe,Cr2Ti等,脆性化合物的产生是裂纹形成的根本原因.焊缝区内显微硬度明显高于母材,且TiFe2的硬度高于TiFe相,贯穿裂纹在TiFe2相富集的区域产生.二者的直接电子束焊接难以实现,需要添加中间层以改善焊缝的冶金条件,改变化合物的种类和分布,从而实现可靠连接.     

石英纤维复合材料与因瓦合金的胶接辅助钎焊连接分析

通过表面涂覆活性胶改性的方法,实现了石英纤维复合材料与因瓦合金的胶接辅助钎焊连接.结果表明,含有钛的液态活性胶在焊接加热过程中与石英纤维复合材料表面纤维发生反应,并通过Ag-Cu共晶钎料层、铜中间层与因瓦合金获得致密连接,接头产生TiO,TiC,CuTi,Fe2Ti等化合物,其结构可表示为QFSC/TiO+Si+TiC+Cu(s,s)/CuTi+Cu(s,s)+Ag(s,s)/Cu(s,s)+Ag(s,s)+Fe2Ti/Invar.由不同钎焊温度接头的剪切性能对比试验得出,在850℃保温15min时的接头抗剪强度达到最大值44MPa.表面涂覆活性胶对钎料润湿的促进作用、活性金属元素Ti与复合材料纤维的化学反应及接头焊缝区产生的化合物生成相是影响连接性能的主要因素.     

母材微量元素对6063铝合金接触反应钎焊的影响

采用铜中间层对6063铝合金进行了接触反应钎焊连接,分析了接头的典型界面结构,着重研究了铝合金母材中微量元素对界面及接头力学性能的影响行为.结果表明,接头界面相主要有Al2Cu,α-Al,Mg2Si,ω-FeCu2Al7.Fe元素导致较高连接温度下ω-FeCu2Al7板条相的生成,影响接头强度.Mg,Si元素以Mg2Si形式富集在钎缝中心,并随保温时间的延长而加剧富集.接头抗剪强度受控于界面产物的种类及形貌、等温凝固的程度.在570℃/60min时接头平均抗剪切强度最高,可达105.3MPa.     

TC4/Ti60合金钎焊接头界面组织及力学性能

采用TiZrNiCu非晶钎料实现了TC4和Ti60异种钛合金的真空钎焊连接,利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)等分析手段研究了钎焊工艺参数对接头界面组织结构及力学性能的影响. 结果表明,TC4/TiZrNiCu/Ti60钎焊接头的典型界面结构为:TC4/α-Ti+β-Ti+(Ti,Zr)2(Ni,Cu)/Ti60. 随着钎焊温度升高或保温时间延长,片层状α+β相逐渐填充整条钎缝,(Ti,Zr)2(Ni,Cu)相含量减少且分布更加均匀. 接头室温抗拉强度随钎焊温度或保温时间的增加均先增大后减小,在990 ℃/10 min钎焊条件下所获接头抗拉强度达到最大为535.3 MPa. 断口分析结果表明,断裂位于钎缝中,断裂方式为脆性断裂.     

AgCu钎料钎焊TC4钛合金与QCr0.8铬青铜接头界面结构及性能

采用AgCu28钎料实现了TC4钛合金与QCr0.8铬青铜的真空钎焊,利用SEM, EDS以及XRD等分析方法确定TC4/AgCu/QCr0.8接头的典型界面结构为TC4钛合金/CuTi +Cu3Ti2 +CuTi2/Ag(s,s) +Cu4Ti/Ag(s,s)+Cu(s,s)/QCr0.8铬青铜. 研究了工艺参数对接头组织和性能的影响. 结果表明,随着钎焊温度和保温时间的增加,钎缝中银铜共晶组织减少,钛铜化合物增多. 接头抗剪强度随钎焊温度的升高先增加后降低,在钎焊工艺参数为890 ℃/0 min时,获得最大抗剪强度449 MPa.保温时间的延长使得接头脆性钛铜化合物增多,接头性能下降,因此随保温时间延长接头抗剪强度显著降低.     

钢侧偏束电子束焊接纯铝/Q235异种金属接头试验

采用钢侧偏束电子束焊接方法对铝/钢异种金属接头进行了连接,对接头组织和相组成进行了分析,并对接头抗拉强度进行了了测试.结果表明,钢侧结合良好,焊缝组织均匀,铝侧熔合区存在过渡层,其内有金属间化合物层存在.适当的钢侧偏束量能够提高接头强度,在文中试验范围内,在偏束量为0.5 mm时获得了相对最高的抗拉强度69 MPa.金属间化合层的存在弱化了接头强度,断裂呈脆性特征.     

TC4钛合金真空钎焊接头组织与高温性能

采用高钛含量的粉状Ti-Zr-Ni-Cu钎料实现了TC4钛合金的真空钎焊,分析了不同工艺参数对接头高温(600℃)抗拉强度的影响,并借助扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和X射线衍射分析等方法研究了钎焊接头界面组织,确定了界面反应产物及其形态分布.结果表明,在界面反应层中生成五种产物:钛基固溶体、Ti₂Ni,Ti₃Al,CuTi₃,Zr₂Ni.随着钎焊温度和加热时间的增加,接头抗拉强度呈现先增大再降低的趋势,当钎焊温度为950℃和保温时间为30 min时,获得最大高温(600℃)抗拉强度为387 MPa的钎焊接头.