S271低合金钢堆焊镍基合金稀释率影响因素研究

针对核电站用S271低合金钢上堆焊690镍基合金,研究焊接速度、送丝速度和焊接电流对单层单道焊稀释率的影响。结果表明,焊缝稀释率与其均有关。当焊接电流与焊接速度一定时,稀释率随送丝速度增大而降低;当焊接电流和送丝速度一定时,稀释率随焊接速度的增加而增加;当焊接速度和送丝速度一定时,稀释率随焊接电流的增大而增大。但是在热输入一定和焊接电流电压保持不变的情况下,改变送丝速度与焊接速度几乎不影响焊缝稀释率。     

基于RSM的GH3128镍基合金MIG堆焊工艺参数优化

研究镍基高温合金GH3128表面上堆焊形貌并优化焊接工艺参数,为后续对焊和堆焊修复打下基础。采用通用旋转组合设计试验方案,基于响应面法建立了GH3128合金上MIG堆焊时焊接速度、送丝速度、焊枪角度与余高、稀释率之间的数学模型并对模型进行了验证分析。基于模型,分析了各个工艺参数对稀释率和余高的影响,并对焊接工艺参数进行了优化。研究结果表明:余高随着送丝速度的增加而增大,随着焊接速度的增大而降低,焊枪角度对余高的影响最小。稀释率受焊枪角度、焊接速度、送丝速度的影响依次减小。     

CMT Cycle Step工艺参数对焊缝表面特征纹路及成形尺寸的影响

采用CMT Cycle Step焊接工艺进行平板堆焊正交试验,研究了送丝速度、焊接速度、熔滴数量和间隔时间四个参数对焊缝表面特征纹路及成形尺寸的影响,建立了各参数与焊缝表面鱼鳞纹步长S、焊缝熔宽B、堆焊层厚度h之间的回归模型.结果表明,随着焊接速度、熔滴数量和间隔时间的增大,焊缝表面鱼鳞纹步长S呈逐渐增大的趋势.适当减小焊接速度和间隔时间,可有效减小焊缝表面高度差Δh,提高焊缝表面成形质量.随着送丝速度和熔滴数量的增大,焊缝熔宽B和堆焊层厚度h均逐渐增大;随着焊接速度的增大,焊缝熔宽B和堆焊层厚度h逐渐减小.根据理论分析和回归分析得到准确性较高的回归方程,为预测焊接焊缝成形以及优化焊接工艺参数提供理论依据.     

基于Elman网络算法的Inconel625合金堆焊稀释率的控制

文中建立了5-8-3结构的反馈Elman神经网络模型,以电弧长度、焊接电流、焊接速度、送丝速度和保护气流量为输入量,堆焊焊缝的熔宽、熔高和稀释率为输出量进行堆焊仿真计算分析.计算结果表明,Elman模型的预测结果比BP和GRNN神经网络更精确.建立了以电弧长度（X）、堆焊电流（Y）和送丝速度（Z）为空间坐标,堆焊稀释率δ等于f（X,Y,Z）为目标函数的四维图像来确定δ≤5%的堆焊工艺窗口.分别进行Elman模型仿真计算和堆焊工艺试验,得到的稀释率δ分别为2.55%和3.32%,仿真计算的稀释率的相对误差约0.8%,证实了Elman模型预测的Inconel625合金堆焊工艺窗口的可行性与可靠性.     

TC4钛合金微束等离子弧堆焊接头成形研究

分析研究了TC4钛合金薄板微束等离子弧堆焊工艺参数对接头成形的影响。试验结果表明,随焊接电流的增加,堆焊高度明显减小,堆焊宽度明显增加;随焊枪与焊件距离的增大,堆焊高度略微增加,堆焊宽度略微减小;随送丝速度的增大,堆焊高度和堆焊宽度均显著增加。热输入和稀释率是导致上述试验结果的主要原因。     

Tri-arc双丝电弧焊堆焊工艺研究

采用三电弧双丝电弧焊,利用耐磨堆焊Fe-Cr-C-B系药芯焊丝作双丝,在Q235钢表面制备不同焊接工艺参数堆焊层,分析堆焊层熔合比、组织结构及耐磨性。结果表明:三电弧双丝药芯电弧焊堆焊可在较大范围调整焊接参数,获得较小的焊缝熔深、较低稀释率和较高的熔敷效率,耐磨性优异;当三电弧电流为150 A、电压30 V、焊丝伸出长度15 mm、送丝速度6 m/min、脉冲频率70 Hz时,堆焊层熔合比为0.07,堆焊层HRC为65,磨损量最小,耐磨性优良。     

铝合金电弧增材制造焊道宽度尺寸预测

文中首先采用同一组焊接参数,在四种厚度基板上进行单道20层铝合金薄壁试样成型,发现不同厚度基板下试样稳定区的焊道宽度相同. 基于此结论,利用二次通用旋转组合方法设计试验样本,通过二次回归方程建立工艺参数(焊接电流、焊接速度、送丝速度、层间温度)与成型试样稳定区域焊道宽度尺寸预测模型,经验证发现模型预测效果较好. 结果表明,影响焊道宽度的主要因素有焊接电流、焊接速度和层间温度. 当电流小于95 A时,参数对焊道宽度的影响顺序为:电流大于焊接速度大于层间温度;当电流大于95 A时,顺序变为:电流大于层间温度大于焊接速度. 同时,焊接电流和层间温度间存在交互作用.     

TC4钛合金薄板等离子弧开槽堆焊工艺探究

采用微束等离子弧焊接方式对开槽TC4薄板进行了堆焊试验,以模拟TC4薄壁零件遭受刮削损伤时的焊接修复过程。分析研究了等离子弧焊接工艺参数对堆焊接头成形的影响,对最优工艺焊接的接头进行系列的性能测试。试验结果表明,送丝速度一定时,焊接电流越大,堆焊接头熔合区的高度越低,熔合区下垂部分越大;焊接电流一定时,送丝速度越大,则熔合区高度越高;大焊接电流下,送丝速度越大,则接头的熔合区越宽,热影响区也越宽,而小焊接电流下,随着送丝速度的提高,熔合区宽度变化较小,热影响区变窄。优化工艺后的焊接接头相对于母材抗拉强度更高,塑性稍差。焊缝缺口拉伸试样的断口在熔合区,断裂方式为准解理断裂。     

X65钢表面横焊堆敷Inconel 625合金焊缝成形及稀释率研究

采用热丝脉冲TIG焊在X 65钢板表面堆焊Inconel 625镍基合金,研究焊接参数对焊缝成形和稀释率的影响,为相应的复合管制造提供理论依据。研究表明:焊接电流对各个成形参量均有显著的影响,它的增大会导致熔宽、下淌角和稀释率的增加,而引起余高的减小;热丝电流的增加会明显增大稀释率,略微增大下淌角度和余高,对熔宽的影响不大;焊接速度的增加会引起余高、熔宽和下淌角的减小,而对稀释率的影响作用很小;送丝速度的增加会显著地使余高增加,而降低稀释率、减小下淌角,对熔宽的影响不显著。     

电子束填丝工艺对堆焊焊缝成形的影响

利用电子束填丝焊工艺在304不锈钢基体表面堆焊低碳钢焊丝获得堆焊层,并系统地研究了影响堆焊层成形质量的主要工艺参数.重点讨论了束流、焊接速度、送丝速度、填丝角度和填丝方位对堆焊层宏观质量的影响规律.结果表明,焊接热输入和送丝速度的匹配是决定焊缝成形的最主要因素,在相同工艺参数下,焊缝宽度取决于束流,束流越大,焊缝越宽,填丝角度影响着焊缝熔深,随填丝角度的增大,熔深逐渐增大,而采用前置填丝方位更易保证焊接过程的稳定及焊接精度.     

Prediction of dilution in GMA and UGMA stainless steel single layer cladding using response surface methodology

Abstract

This paper describes the use of a variant of GMAW process named as UGMAW (universal gas metal arc welding) process for single layer stainless steel cladding, which makes use of a specially designed torch to preheat the filler wire, using an auxiliary welding power source, before its emergence from the torch. The experimental work undertaken was that of single layer cladding of 12 mm thick low carbon steel with the austenitic stainless steel 316L solid filler wire of 1·14 mm diameter. Dependence of dilution was investigated using four factor five level central composite rotatable design to develop relationship for predicting dilution, which enables to quantify the direct and interactive effects of four numerical factors, namely, wire feed rate, open circuit voltage (OCV), welding speed, electrode stickout and one categorical factor, preheat current. External preheating of the filler wire in UGMAW process resulted in greater contribution of arc energy by resistive heating owing to which significant drop in the main welding current and hence low dilution values were observed. Numerical optimisation was carried out and the optimal solutions generated indicate that for same levels of dilution, higher deposition rates are achievable in UGMAW process, thus making it a good choice for low cost surfacing applications.     

Optimization of submerged arc welding process parameters for overlay welding

In this work, we evaluated the influence of welding variables on weld beads applied by the submerged arc process (SAW) with conventional current, aiming future application in overlays against corrosion. Segments of steel API 5L Gr B pipe as substrate, a 1.13 mm-diameter electrode wire of nickel alloy, classification AWS ERNiCrMo-4 (Hastelloy C-276) as filler metal, and a flux neutral, basic and crowded were used. The variables voltage, wire feed speed and contact tip to work distance (CTWD) were analysed, with the remaining parameters constant by an experimental design with full factorial design in two-level and central points. Statistically significant and predictor mathematical models for response dilution and average current were obtained. However, for the response reinforcement/width, the model was characterized as statistically significant, but not predictive, and containing a lack of fit. The CTWD was the most significant variable reducing the dilution.     

激光热丝焊表面修复成形质量分析和控制

激光热丝焊可精确控制热输入和高效熔覆金属,适合用于表面修复,但缺乏对激光热丝多道修复成形质量的研究. 基于响应曲面法(RSM)设计了激光热丝多道修复试验,选取激光功率、扫描速度、送丝速度和搭接率作为变化因子,成形系数、稀释率和未熔合缺陷比率作为响应. 结果表明,成形系数、稀释率和未熔合缺陷比率与工艺参数呈二次关系,适当降低送丝速度,提高激光功率、扫描速度和搭接率,有利于获得无未熔合缺陷、稀释率小且表面平整的多道熔覆层. 利用重叠等高线图,根据指定的质量要求进行多响应约束,可以预测相应的工艺参数窗口,达到控制激光热丝焊多道修复成形质量的目的.     

Microstructures and mechanical properties of bonding layers between low carbon steel and alloy 625 processed by gas tungsten arc welding

A filler metal wire, Alloy 625, was cladded on a plate of a low carbon streel, SS400, by gas tungsten arc welding, and the morphology of the weld bead and resulting dilution ratio were investigated under different welding parameter values (the input current, weld speed and wire feed speed). The wire feed speed was found to be most influential in controlling the dilution ratio of the weld bead, and seemed to limit the influence of other welding parameters. Two extreme welding conditions (with the minimum and maximum dilution ratios) were identified, and the corresponding microstructures, hardness and tensile properties near the bond line were compared between the two cases. The weld bead with the minimum dilution ratio showed superior hardness and tensile properties, while the formation lath martensite (due to relatively fast cooling) affected mechanical properties in the heat affected zone of the base metal with the maximum dilution ratio.     

高速CMT焊送丝速度和焊接电流波形参数的优化

在5 m/min的平均送丝速度、1.8 m/min的焊接速度下开展高速CMT焊正交试验,研究焊接工艺参数对焊接过程及焊缝成形的影响,分析高速下焊接过程不稳定的原因. 结果表明,峰值送丝速度、峰值持续时间tp和峰值电流Ip的影响作用依次降低. 焊接工艺参数匹配不合适时(包括焊机的专家参数),高速焊时频繁发生周期性“粘丝”现象,焊缝成形不均匀、咬边严重. 峰值送丝速度过快、高速下的熔滴后拖和熔池前部金属薄层温度过低是“粘丝”产生的主要原因. 通过合理匹配上述三个参数消除了粘丝并获得良好的焊缝成形.     

2A14铝合金激光-MIG复合填丝焊特性分析

针对2A14铝合金同时进行了激光-MIG复合焊和激光-MIG复合填丝焊试验,对比分析了激光功率、离焦量、焊接速度、焊接电流、光丝间距、填丝速度等工艺参数对两种焊接方法焊缝成形的影响规律.结果表明,铝合金激光-MIG复合填丝焊方法切实可行,工艺适应性良好,与铝合金激光-MIG复合焊相比,均能在较宽的工艺参数范围内实现良好的焊缝成形;相同试验参数条件下,铝合金激光-MIG复合填丝焊的焊缝成形特征与激光-MIG复合焊基本相同,但其熔敷速度明显大于激光-MIG复合焊,焊缝余高明显增加.     

无熔滴电弧热丝GTAW自润滑耐磨堆焊层组织及性能

目的采用无熔滴电弧热丝GTAW堆焊技术,在Q235钢表面堆焊具有自润滑功能的含石墨相耐磨合金。方法设计含有镍包石墨粉的药芯焊丝,并使用无熔滴电弧热丝GTAW堆焊技术和传统GMAW两种方法进行对比堆焊。焊后,采用销盘式摩擦磨损试验机对堆焊层进行对比摩擦磨损性能测试,利用光学显微镜、SEM和EDS研究堆焊层的微观结构及成分,并对磨损面形貌进行对比分析,探究自研焊接系统制备含石墨相堆焊层的工艺特点和堆焊层自润滑耐磨性能。结果无熔滴电弧热丝GTAW可以有效降低母材的稀释率,保证药芯焊丝自润滑石墨相过渡,且能提高熔敷率。堆焊层形成了Fe-Cr-B耐磨基体,并在晶界处分布大量的颗粒状石墨相。摩擦磨损实验中,堆焊层摩擦系数可低至约0.65,随着摩擦时间的延长,摩擦系数进一步减小,磨损面未发现典型犁沟,表面平滑且呈黑色,堆焊层具有自润滑功能,且摩擦系数与焊接参数有关。传统GMAW方法制备的堆焊层的摩擦系数为1.4左右,且随着磨损时间的延长,摩擦系数略有增大。结论无熔滴电弧热丝GTAW堆焊技术低热输入和高熔敷率的工艺特点适合堆焊,尤其适合防止焊丝化学成分烧损的堆焊。在合理控制工艺参数,焊接稳定的前提下,选择低辅助电流,可以成功制备含石墨相的自润滑耐磨堆焊层。