脉冲TIG焊接工艺参数对高温镍基合金焊缝组织的调控研究

镍基合金因其热导率小,焊接过程中接头在高温停留时间长,导致焊缝晶粒具有粗大倾向。为合理调控焊缝晶粒,本文利用脉冲钨极惰性气体保护焊(Pulse tungsten inert gas,PTIG)参数可调程度高、热输入相对较小的优点,采用优化之后的焊接参数对镍基合金Inocnel690平板进行堆焊试验。焊后采用光学显微镜和扫描电镜对焊缝的微观组织和析出相进行表征分析。结果发现不同的PTIG工艺参数对焊缝形貌和晶粒大小调控效果显著,且在合理的参数范围内,焊缝晶粒随着脉冲峰值电流、占空比和脉冲频率的增加有明显细化效果;而增大基值电流则不利于焊缝组织的细化。通过扫描电子显微镜(Scanning electron microscope,SEM)和能谱仪(Energy dispersive spectroscopy,EDS)分析,奥氏体晶界上的析出相为M_(23)C_6(Cr_(23)C_6)型碳化物,呈现连续分布;奥氏体晶内的析出相为典型颗粒状MC(NbC,TiC)型碳化物,弥散分布在枝晶间隙中,且在占空比较大的时候,MC型碳化物有长大成片状的趋势。     

不同电流密度下的TIG焊电弧行为分析

文中以TIG焊电弧为研究对象,通过流体力学和电磁学耦合理论建立了不同电流密度下的二维轴对称数学模型. 通过Fluent用户自定义函数(UDF)二次开发,对自由状态下的TIG焊电弧行为进行了数值模拟,获得了不同电流密度下的TIG焊电弧热场和流场的分布规律. 结果表明,TIG焊电弧阴极温度较高,在较大的电流密度下,阴极区域存在较大的电势差,等离子体受到向下向内的电磁力增大,造成其最大运动速度增大,对阳极造成了强有力的冲击,形成较大的电弧压力. 同时验证了TIG焊电弧的热场呈现典型钟罩形态,在焊接过程中氩气比热容在钟罩电弧内部存在带状低谷区域.