镍基合金高速切削性能分析及参数优化

对镍基合金切削过程进行有限元建模和动态数值模拟,并结合高速切削试验平台,通过多元正交试验分析切削参数对切削力及刀具磨损的影响规律,得到基于切削用量的切削力和刀具寿命预测模型.最后应用遗传算法对切削参数进行合理选择与优化,试验所得数据为镍基合金高速切削工艺参数的选择提供了参考和依据.     

镍基合金复合钢板的焊接

环化塔预热器壳体的设计材料是Hastelloy C-276、Monel 400两种镍基合金复合不锈钢板,焊接是制造这台设备的关键技术.通过分析镍基合金复合钢板的焊接特点,指出镍基合金复合钢板焊接的关键是控制基层根部焊接时,焊缝金属中不要熔入复层合金成分;复层堆焊后的合金成分接近或达到焊材的化学成分,满足耐蚀要求.采用台阶式坡口形式,是避免根部焊缝金属互熔的最好措施;控制焊接线能量的多层焊是保证堆焊复层耐蚀性的关键.     

N08825镍基合金管道GTAW焊工艺的应用

N08825镍基合金管具有比普通耐酸碳钢管更加优异的耐腐蚀性能和力学性能,被广泛用于高含H₂S油气田介质输送。但镍基合金焊缝熔池高温流动性较差,焊接过程中易产生热裂纹、未熔合或内凹;背面焊缝高温下极易氧化,降低其耐腐蚀性能;焊缝导热性差,冷却时间过长易造成焊缝晶间贫铬,导致晶间腐蚀发生。文中为满足伊朗某油田高含H₂S原油输送要求,针对以上焊接难点,通过反复试验,选用合适的焊接材料,拟订了合理的气体保护方法、焊接工法、焊接工艺参数、焊缝冷却措施和焊后检测工艺,并对接头进行力学性能试验和耐腐蚀性能检验,结果表明,其力学性能和耐腐蚀性能均能满足设计和使用要求。     

脉冲TIG焊接工艺参数对Inconel601H镍基合金焊缝晶粒大小的影响

为了控制镍基合金焊缝晶粒粗大倾向,研究工艺参数对焊缝晶粒大小的影响,采用脉冲TIG焊对Inconel601H镍基合金进行焊接,焊后借助光学显微镜对焊缝横截面金相组织进行观察并计算晶粒尺寸.结果表明,在Inconel601H镍基合金的脉冲TIG焊中,焊接工艺参数对焊缝晶粒大小的影响方式不同.并且在参数的一定范围内,随着峰值电流、脉冲频率及占空比的提高,晶粒细化效果明显;但随着基值电流提高,晶粒趋于长大.因此,采用适当的焊接工艺参数可以有助于改善镍基合金焊缝晶粒粗大问题.     

坡口偏差厚板机器人多道焊接方法

厚板构件在工程机械及重工行业等领域应用广泛,但许多工况的坡口因为加工和组对等原因存在较大偏差. 针对工件加工和组对出现的坡口间隙不一致、坡口角度偏差和错边等三种典型问题,分别给出了应对方法和修正措施. 通过焊接摆动参数调整补偿坡口间隙不一致时造成的偏差,采用焊接参数和摆动参数调节实施联合补偿坡口角度偏差带来的影响,以焊道数量调整和焊接电流周期变化补偿坡口组对错边情况. 采用这些措施,利用焊接机器人进行坡口偏差工况焊接试验. 焊后接头填充饱满,焊缝外观无明显缺陷. 焊缝截面观察焊道排列整齐有序,未出现内部缺陷. 结果表明,采用坡口偏差修正方法拓宽了机器人厚板焊接对坡口偏差的适应性,为机器人厚板焊接现场施工提供基础数据.     

镍基合金油管实物性能试样焊接工艺研究

油井管实物性能检测是油井管产品使用的前提.本文针对镍基合金油管实物制备装配工艺进行研究,通过焊接方式将镍基合金油管与密封堵头进行连接,采用双相不锈钢焊条进行打底焊、抗拉强度高的不锈钢焊条进行填充盖面焊,焊后对其接头的显微组织、力学性能及全尺寸实物性能进行试验与分析.结果表明,焊接接头在靠近密封堵头侧为回火索氏体组织及上贝氏体组织,在镍基合金侧为奥氏体组织,焊缝组织为奥氏体和铁素体双相组织及少量碳化物.焊接接头的抗拉强度达到725MPa,断裂发生在镍基合金热影响区.焊缝具有较高的塑性,弯曲试验中焊缝未出现裂纹.焊缝区硬度最高,其次是镍基合金热影响区,镍基合金及密封堵头母材硬度分布均匀,镍基合金基体出现低硬度区,而在密封堵头侧熔合线附近靠近焊缝侧出现低硬度峰值.对采用焊接工艺制备的镍基合金油管进行全尺寸复合载荷实物性能检测试验,结果表明焊缝性能能够满足实物性能检测要求,未出现裂纹、泄漏、断裂等现象.     

厚板铝合金MIG+TIG双枪焊接工艺

针对厚板铝合金焊接采用MIG+TIG双枪焊接技术,设计V型、X型两种坡口形式,使用直径Ф2.0 mm的焊丝进行了工艺研究。通过对试板力学性能、无损检测等方面检测,研究发现,在此工艺条件下,X型坡口设计能够更好的满足检测试验,V型坡口则存在一定的风险。X型坡口铝合金焊缝平均抗拉强度为295 MPa,为母材强度的86.7%。     

高温合金高速切削性能分析及参数优化

对铁基高温合金切削过程进行有限元建模和动态数值模拟,并结合高速切削试验平台,通过多元正交试验分析切削参数对切削力及刀具磨损的影响规律,得到基于切削用量的切削力和刀具寿命预测模型。最后应用遗传算法对切削参数进行合理选择与优化,试验所得数据为镍基合金高速切削工艺参数的选择提供了参考和依据。     

ENiCrMo-3等级镍基合金单层带极电渣堆焊工艺研究

针对产品技术要求中ENiCrMo-3等级镍基合金堆焊层厚度大于等于4.5 mm、堆焊层表面及堆焊层表面以下3.2 mm处化学成分需满足ASME规范Ⅱ卷C篇SFA-5.11 ENiCrMo-3和弯曲性能合格的条款,采用单层带极电渣堆焊工艺增加堆焊厚度的方法取代常规工艺中采用双层带极电渣堆焊的方法,在平板上和筒体内壁两种工况下进行堆焊试验,摸索出了ENiCrMo-3等级镍基合金焊带单层电渣堆焊焊接工艺参数。试验结果表明,除焊接热输入相关变量外,上坡量对焊缝成形尤为重要,对比平板堆焊和内径1 620 mm筒体内壁堆焊的焊接参数可知,单层堆焊厚度大于等于4.5 mm时,两种结构下的适用焊接参数差异较大,平板堆焊参数不能适用于筒体内壁堆焊。     

AP1000蒸汽发生器进出口接管超厚镍基合金预堆边焊缝的超声检测

针对镍基合金晶粒粗大,超声波检测时声衰减严重且信噪比低,无法在完全堆焊结束后按设计图纸要求的检测方法和灵敏度进行超声波检测的问题,根据AP1000蒸汽发生器进出口接管超厚镍基合金预堆边焊缝的特点,采用特殊的超声检测工艺,制作了平行和垂直于焊接方向的两种反射体,较好地完成了超厚镍基合金预堆边的超声波检测。     

高功率激光切割机厚板侧边悬空切割功能设计

随着高功率激光发生器的出现,以及新技术在激光切割行业的应用,加之国产激光发生器的快速崛起,购买激光切割机的门槛也逐年降低,配套高功率激光发生器的激光切割机能够满足厚板下料需求。摆动式平面坡口切割装置可以实现在同一台设备上完成下料和坡口加工,加工好的工件可以直接进入焊接工序,节省大量的人力物力,提高用户生产效率。但是带角度斜切变相增加了切割厚度,导致厚板坡口加工板材厚度受限。针对部分场景需要对厚板侧边进行坡口加工,设计一种悬空切割工艺,满足坡口加工需求。     

核电站堆内构件锁紧销点焊工艺

控氮不锈钢和镍基合金的材质性能优异,广泛应用于核电站内重要部件。通过分析讨论焊接工艺评定过程,详细阐述两种材质的焊接特性,并着重介绍了接头形式、焊材选择、焊接方法选择以及焊接参数设置,使用工艺评定试验来验证各项参数的合理性。在评定试件的破坏性试验过程中发现了镍基合金的焊接未熔合缺陷,经过对部件形状和工艺参数多方面分析后,找到缺陷产生的原因,针对性地调整工艺参数和操作方法,最终获得优质满意的焊缝。     

Canopy密封焊缝切割重焊工艺

针对三代核电反应堆压力容器驱动结构密封焊缝Canopy焊缝返修的问题,文中采用将失效焊缝切割后重新焊接的方式进行返修。文中对Canopy焊缝切割后重新焊接的返修工艺进行了研究,从切割至重新焊接工艺过程进行论述,并对重新焊接后的焊缝进行无损检验和微观组织分析。同时将重新焊接的焊接接头与采用相同的工艺仅经历一次焊接的焊接接头进行对比,从接头宏观结构、微观组织进行对比分析,从而对重新焊接的焊接接头的质量进行评价。试验结果表明,通过控制焊缝切割质量并对切割后的坡口进行修磨,可以采用原工艺进行焊缝的重新焊接,且重新焊接的焊缝无损检测合格,接头微观组织不存在有害的析出物,焊缝质量与仅进行一次焊接的焊缝质量相当,证明将失效的焊缝切割后重新焊接的方案可以用于Canopy焊缝的返修。     

焊接变形对核电厂控制棒驱动机构切割更换的影响及分析

核电厂控制棒驱动机构(CRDM)焊缝用于机构密封,在核电厂建造和运行在役阶段存在更换CRDM的情况,需要切割CRDM下部焊缝,修复切割坡口后重新安装或者采用新的CRDM部件重新焊接、检测。针对核电厂CRDM切割更换工作难点,通过CRDM标准试件切割和焊接试验,分析了焊接变形对CRDM切割、坡口修复、再焊接的影响,并对CRDM切割后的重新安装组对间隙和CRDM部件的选择方案提出建议,为核电厂CRDM切割更换提供参考。     

N08810镍基合金焊缝的超声检测

针对N08810镍基合金焊缝超声检测时信号衰减严重,信噪比低,从而影响缺陷的判定及定位、定量等难题进行了分析,并对该镍基合金焊缝超声检测用的探头、对比试块、信噪比及DAC曲线作了探讨。结果表明,研制的纵波双晶斜探头在粗晶N08810镍基合金焊缝的超声检测中效果明显,提高了检测信噪比及缺陷检出率,自行设计、加工制作的镍基合金焊缝对比试块符合检测要求,并对N08810镍基合金焊缝超声检测工艺进行了可检性评价,该工艺在工程实践中得到了应用,并取得了良好的效果。     

基于嵌入式DSP视觉伺服平台的管道MIG打底焊焊缝成形控制

针对坡口加工及焊接变形等因素引起的焊缝坡口宽度不确定性变化影响焊缝成形的问题,建立了基于嵌入式DSP(digital signal processor)视觉伺服平台的管道MIG打底焊焊缝成形控制系统.所设计的视觉伺服平台采用TMS320DM642实现焊接熔池区域图像的采集与处理,采用TMS320F2812实现焊枪位姿和焊接工艺参数的实时调整.设计了专门的图像处理算法,分离并提取熔池、焊缝和焊丝的位置信息.通过对焊缝坡口宽度变化的视觉检测,实时调节焊接速度、焊枪摆动宽度和中心位置等参数,获得了外观良好、X光检验合格的焊缝成形.     

镍基合金喷焊层的切削加工

研究了用立方氮化硼刀具加工轧机辊道镍基合金喷焊辊子的工艺特点，提出了刀具和机床的选用要点，用以车代磨的方法解决了镍基合金难磨削材料的加工问题。     

国产镍基合金电渣堆焊在反应器制造中的应用

为满足对苯二甲酸加氢精制反应器抗腐蚀要求,在壳体内壁堆焊镍基合金,确定了内壁堆焊时采用国产镍基合金EQNiCrMo-3焊带进行过渡,采用EQNi CrMo-4焊带进行表层电渣堆焊的工艺方案,进行了焊接工艺评定,得到最佳的焊接工艺参数。试验结果表明,国产镍基合金焊带堆焊工艺性良好,各项性能指标满足产品制造技术要求,并完成产品制造。     

焊后热处理对异种钢换热管对接焊缝的影响

低合金钢SA-213 T22与镍基合金Incoloy800H材料用于核电换热设备的设计和制造,两种材料之间的异种钢对接焊缝的性能和质量是影响换热设备性能和使用寿命的关键。通过试验对比两种材料异种钢对接接头焊态和热处理态的金相组织变化和力学性能变化,了解焊后热处理对异种钢对接焊缝的性能影响,制订合理的制造工艺,并成功应用于核电换热设备异种钢换热管的焊接。     

钢结构数字化全功能焊接机器人研制

针对钢结构复杂现场的自动化焊接作业需求,开发出四自由度移动焊接机器人.在机械方面进行了小型化、轻量化、模块组合化的设计,解决现场高空作业的快速安装调试和高空搬运的需求;在控制方面,采用焊缝再现示教、参数管理专家数据库、坡口规划数据库等技术,解决野外作业的坡口轨迹跟踪、焊接参数和电源参数的协调控制、大厚钢板坡口自动排道的多层多道焊接等实际问题,并进行了大量焊接试验、工艺评定和产业化推广,建立样板工程.结果表明,所开发的机器人实现了真正意义的钢结构数字化全功能焊接,机器人结构简单轻便、自动化程度高、焊接成形好,焊接质量满足工艺要求,适合于现场安装焊接作业.