氮氩气体保护的TIG焊接电弧等离子体流场的数值分析

以直流TIG焊接电弧为对象,依据磁流体动力学理论构建电弧的数学模型,运用ANSYS有限元分析软件对二维稳态下轴对称的、氮氩混合气体保护的TIG焊接电弧进行了数值分析,得到了ψ(N2)50% Ar混合气体保护下焊接电弧的温度场、速度场的形态分布特征.分析表明,氮氩电弧的最高温度出现在近阳极区域,电流密度、等离子体速度和电弧压力的最大值均出现在近阴极区.同时分析了不同电流、弧长对阳极表面电流密度的分布的影响,随着电流的增大,阳极表面电流密度增大,而随着弧长的增大,电流密度减小.     

MGH956合金TIG焊原位合金化对其组织性能的影响

采用TIG焊对氧化物弥散强化(ODS)高温合金MGH956进行原位合金化焊接.在相同的焊接条件下,填加两种不同的填充材料:与母材化学成分相似的基体填充材料,以及在基体填充材料基础上加入了合金元素Al和Fe2O3的Al-Fe2O3填充材料.通过对比分析两组试样在焊接过程中发生的原位合金化反应机理,及其对焊缝微观组织和力学性能的影响,研究原位合金化反应对ODS合金TIG焊接头组织与性能的影响.结果表明:在填充材料中加入Al和Fe2O3合金元素时,焊缝处的气孔数量明显减少,气孔尺寸也较为减小;焊缝中原位生成了新的增强相颗粒Al2O3、TiC以及YAlO3,同时,基体中的纳米级增强相Al-Y复合氧化物团聚倾向降低.力学性能试验结果表明,填加Al-Fe2O3填充材料时焊缝显微硬度值明显提高,接头抗拉强度达到了578 MPa,为母材强度的80.3%.     

超声电弧对6061铝合金MIG焊接头组织和性能的影响

为了改善铝合金MIG焊的接头质量,利用外接超声激励装置在MIG焊接电弧中激发出超声,并研究了超声激励频率对6061铝合金对接焊缝的成形、气孔分布、显微组织及力学性能的影响规律. 结果表明,超声电弧可以有效的细化焊缝组织、减少焊缝气孔量,提升接头的强度. 与常规MIG焊接相比,在引入超声电弧后,焊缝的熔宽增加,焊缝中胞状树枝晶组织被细化,等轴晶区域占比增加,在激励频率为30 kHz时组织细化效果最好;随着激励频率的增加,焊缝中的气孔量逐渐降低,焊接接头的抗拉强度提高,当激励频率为50 kHz时,抗拉强度最高,达到235 MPa,为母材强度的73.4%,对应拉伸断口中韧窝的形态更加等轴化、分布更加均匀.     

调质处理对CLAM钢焊缝抗辐照性能的影响

焊接是聚变堆包层装配的重要手段,开展焊缝的离子辐照效应研究对于提高核反应堆核心部件的使用寿命具有重要意义. 为对比研究中国低活化马氏体钢(China low activation martensitic,CLAM)焊态焊缝和调质处理焊缝的离子辐照效应,试验采用150 keV的He+在室温下对CLAM钢焊缝进行离子辐照. 利用X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)和连续刚度纳米压痕技术(continuous stiffness measurement,CSM)等检测方法研究两种状态的焊缝辐照前后晶体结构和力学性能的变化. 结果表明,在15 dpa辐照剂量下,焊缝均出现了衍射峰的半峰宽宽化和衍射角向小角度偏移,以及焊态焊缝的衍射峰强度降低;焊缝的力学性能均有明显的辐照硬化和弹性模量降低. 但与焊态焊缝相比,调质处理后焊缝的辐照效应相对较弱,说明调质处理可以有效提高CLAM钢焊缝的抗辐照性能.     

Simulation analysis of double arc in plasma arc welding

Aimed at plasma arc welding, a mathematic model was established according to the theory of magnetic fluid dynamics. The model was numerically analyzed by ANSYS software. The temperature, current density and plasma velocity distributions of normal arc had been simulated and compared with those of double arc. The results show that the appearance of double arc has made the temperature of the nozzle rise up to 5 000 K. The appearance of side arc could make the current density of the main arc decrease, and also make the maximal temperature of the arc reduce.     

冲压圆点连接机理初探

对冲压圆点连接的机理和圆点处的金相组织进行了分析。冲压圆点连接可分为4个阶段 ,即板料初压入阶段、冲压圆点成形初期阶段、冲压圆点形成阶段、保压阶段。由于被连接的板料在冲压连接圆点处受挤压 ,所以在材料的连接处产生压应力 ,提高了连接的抗疲劳强度。此外 ,对冲压圆点连接的特点、应用范围及影响因素进行了论述     

基于有限元模拟的穿孔等离子超声电弧焊谐振频率的确定

根据穿孔等离子弧焊特点,首先利用改进型三维锥体热源模型建立准稳态条件下的三维熔池模型;然后在频率15～100kHz的范围内,对低活化马氏体钢（CLAM钢）穿孔等离子超声电弧焊接熔池模态进行分析,计算得到共14阶模态,分布于6个主要频率附近;最后分析了其中五阶模态的响应情况．结果表明,随频率增加,熔池局部的振动变形越来越剧烈,整体差异性增大．利用该方法可实现超声电弧焊接谐振频率的确定,文中也为超声电弧焊工艺优化提供了一定的参考,可缩短超声电弧工艺设计时间,降低研发费用．     

SiC_p/Al基复合材料等离子弧原位焊接研究

采用等离子弧原位焊接工艺研究了SiCp/Al基复合材料的可焊性。结果表明:以Ti为合金化填充材料,以N2+Ar为离子气,可以大大减弱SiC颗粒与基体Al之间的界面反应。通过拉伸试验、显微硬度测试、金相观察、扫描电镜、X射线衍射分析,对焊接接头进行了研究。得出焊缝表面的蓝黑色薄膜状物质为AlN和Al的混合物,焊缝中心新生相为AlN、TiN和TiC。探讨了接头力学性能不高的原因,并提出了在等离子弧焊条件下提高SiCp/Al焊接接头质量应采取的措施。     

CLAM钢激光焊T形接头残余应力及硬度分析

采用功率为4 kW的Nd:YAG激光器,对4 mm厚的CLAM钢板组成的T形接头,用不同的激光入射角度进行了激光焊接试验,对焊缝接头的宏观成形,残余应力的分布以及硬度变化进行观察和测试.结果表明,入射角度为14°时焊缝接头具有明显的未熔合现象,随着焊接角度的减小,采用12°和10°时完全熔合,接头表面的残余应力为压应力,入射角度为12°时翼板残余压应力比腹板的大,入射角度为10°时腹板的残余应力较大,接头截面的内部残余应力变化很大,焊缝区的硬度相对于母材有明显提高,焊接热影响区未出现软化现象.     

SiC_p/6061Al原位合金化焊接增强相界面微结构分析

以Al-5Ti-5Si药芯焊丝为填充材料的SiCp/6061铝基复合材料,在交流电弧超声作用下进行等离子弧原位焊接,利用TEM和HRTEM测试手段研究了焊后新生增强相与基体的微界面结构,结果表明:所有新生增强相尺寸都有所减小,并且新生相与铝存在Al3Ti(020)∥Al(002),Al3Ti[001]∥Al[100],AlN[100]∥Al[100]的位相关系。细小的Al3Ti,TiC,Si以及AlN相与基体的结合界面干净无任何反应物生成,与基体Al原子错配度低的新生相还可作为铝的异质形核核心,细化基体晶粒。焊接接头最大抗拉强度为92.69MPa,达到母材强度的62%。