高频复合双钨极氩弧焊电源研制

提出了一种优质高效低耗的新型非熔化极高频复合双钨极氩弧焊方法,并研制出新型高频复合双钨极氩弧焊电源,能同时输出两路电流波形:一路为高频方波脉冲电流,脉冲频率0～80 kHz,脉冲基值0～300 A,峰值0～400 A,占空比0～100%,电流变化率大于50A/μs;另外一路为变极性方波脉冲电流,频率0～100 Hz,电流幅值0～500 A,占空比0～100%,电流变化率300 A/ms。采用并联结构的主电路拓扑及DSP+SG3525A的模数混合控制系统,通过软件编程实现焊接电流给定信号与PWM信号的同步输出,可实现高频方波脉冲电流和变极性方波脉冲电流的同时输出。测试结果表明,设计的高频复合双钨极氩弧焊电源达到了预期设计目标。     

口腔修复用铸造钴铬合金等离子焊接工艺研究

试验研究了钻铬合金口腔修复材料微束等离子弧焊的可行性。焊接过程电弧稳定，焊接接头熔合良好，未见裂纹、未焊透、夹渣、气孔等缺陷。力学性能与显微组织分析表明：焊缝与母材均为铸态的树枝状晶粒，几乎无焊接热影响区，接头成分均匀，焊缝与母材强度基本一致。微束等离子弧焊在口腔材料修复领域具有很好的应用前景。     

牙科用钴铬合金的微束等离子焊接研究

探讨了以手工方式进行铸造钴铬合金口腔修复材料微束等离子电弧焊的可行性，试验过程电弧燃烧稳定，焊接接头充分熔透，母材与焊接连接良好，未见气孔，裂纹等缺陷。显微组织显示：焊缝与母材均为铸态的树枝状晶粒，几乎无焊接热影响区，焊接接头的电子能谱成分扫描、机械性能、显微硬度测试显示，接头成分均匀，焊缝与母材强度相当，微束等离子焊在口腔修复领域的应用前景明显优于其他熔化焊接方法。     

铝合金双面同步平-仰焊接头成形机理与力学性能

采用双面同步平-仰焊工艺,对8 mm厚5083铝合金进行试验研究,分析了熔池的成形机理,并测试了接头的力学性能.结果表明,工件熔透时形成“公共熔池”,当破坏力大于维持力时,熔池液面下凹,下凹程度随热输入的增大而增大,弯曲液面产生附加压力,压力值与液面的凹陷程度成正比,最终熔池受力达到平衡,形成上凹下凸的“倒拱桥”形接头;双面同步平-仰焊的熔化效率达到了17.29%,远高于单面弧焊的2.20%;接头的平均抗拉强度与断后伸长率分别为275.14 MPa和14.73%,达到母材的90.70%和53.18%.     

基于CMT增材成形的焊接摆动及道间偏移研究

以基于CMT增材成形的焊道与焊层为研究对象,引入了焊接摆动,分析了摆动幅度对焊道精度的影响;建立了焊道搭接模型,分析了焊道间偏移量对焊道成形的影响。结果表明:在其他工艺条件不变的情况下,加入适当的焊接摆动,可以提高熔池的流动性,降低焊道的高度,增加焊道的宽度,扩大焊道的铺展,提高焊接的精度;加大摆动幅度,焊道的宽度增大,焊道表面的接触面变大,熔池冷却过程中散热的速度变快,组织中铁素体减少,贝氏体增多;在理想状态下,最优偏移量L_0=2M/3+N/3(其中,M为焊宽,N为摆宽);在实际搭接条件下,焊道间偏移量稍小于理想最优偏移量时,约L=0.9L0时,焊道间成形最佳。     

高氮钢双面双弧TIG焊接接头组织性能研究

采用双机器人协同双面双弧TIG焊接方法,通过使用不同比例混合的Ar-N_2保护气对高氮奥氏体不锈钢进行TIG焊接,分析了焊接接头显微组织、硬度和力学性能,研究了N_2的加入对焊接接头组织性能的影响。结果表明,焊缝凝固模式始终为A模式,但是N_2的加入会改变焊缝区微观组织形貌;硬度测试显示,焊缝区硬度值均低于母材硬度值并高于热影响区硬度值;接头抗拉强度先增大后减小,拉伸断口为韧性断裂,且均断裂于焊缝位置;     

高氮奥氏体不锈钢与603马氏体高强钢焊接接头组织及性能

高氮奥氏体不锈钢与603马氏体高强钢因优越的力学性能在装甲防护领域具有广阔的应用前景。根据“低强匹配”原则,采用ER307Mo奥氏体不锈钢焊丝对30 mm厚的高氮奥氏体不锈钢和603马氏体高强钢脉冲熔化极惰性气体保护焊对接焊接,并分析焊接接头微观组织及力学性能。研究结果表明：试验得到了表面成形良好、内部无裂纹、未熔合等缺陷的焊接接头;焊缝组织主要为奥氏体以及被奥氏体基体包围的铁素体树枝晶,高氮奥氏体不锈钢熔合线附近组织主要为奥氏体,603钢熔合线附近组织主要为条片状马氏体、贝氏体以及回火马氏体;接头的断裂形式以韧性断裂为主,存在少量的解理断裂特征,能谱仪点扫描结果表明,韧窝中心的第2相粒子为富Fe的碳化物;焊接接头的平均抗拉强度达722 MPa,平均断后延伸率达20.2%;焊缝金属的动态屈服强度为913 MPa,最大工程应力为2 045 MPa,抗冲击性能优于603钢母材。     

无熔深熔覆铜工艺

针对钢表面熔覆纯铜层,提出了感应、电弧、连续炉和熔铸“熔覆铜”的工艺方法。SEM组织分析检测表明,这些工艺实现了钢基体与熔覆层的无熔深焊接,熔覆层与钢基体有良好的冶金结合,界面无未焊合、夹渣等缺陷。力学性能试验表明,焊接界面结合剪切强度超过了熔覆层的强度。EDAX面、线扫描和成分分析表明,钢基体未发生熔化,基体与铜熔覆层的过渡区域宽仅几十微米,熔覆层中基体成分含量小于1％。     

异种钛合金协同送丝等离子增材制造试验

采用双丝协同等离子增材系统实现了TC4-TA2异种钛合金的增材成形,期望制备的增材构件具有良好的沉积形貌及优异的力学性能. 采用了体视显微镜、扫描电镜、EDS、XRD、拉伸及硬度等测试方法分析其组织及性能. 结果表明,增材构件中存在两种微观组织形态,即分布在沉积层交界处的α相集束组织和分布在沉积层中心的α + β相片层组织. 构件在竖直和水平方向上的抗拉强度分别为998和1 037 MPa,断后伸长率为9.2%和5.7%,断裂呈现为脆性解理断裂. 试验结果证明,等离子增材制造技术能够实现异种钛合金协同增材成形.     

熔化极电弧增材制造18Ni马氏体钢组织和性能

采用熔化极电弧增材工艺制备了成形良好的18Ni马氏体钢单墙体,研究了增材构件热处理前、后的组织力学性能. 结果表明,增材构件的微观组织主要是柱状树枝晶,沉积态增材构件组织和力学性能存在局部差异:构件组织顶部为马氏体,硬度平均值为360 HV;中部和底部区域则为马氏体和奥氏体且中部硬度平均值为468 HV,略高于底部硬度平均值437 HV;构件纵向抗拉强度(1375 MPa)高出横向抗拉强度(1072 MPa)约28.3%,对应的断后伸长率分别为1.1%和0.8%. 对增材构件进行825 ℃保温1 h的固溶热处理后,析出相重新溶入奥氏体,构件组织转变为马氏体,硬度值下降(平均值为328 HV),变化波动小;纵向和横向抗拉强度相当,分别为1025 MPa和1034 MPa,断后伸长率分别为6%和14%.