薄板铝合金空间曲线焊缝CMT焊接试验研究

针对薄板铝合金三维曲线焊缝较大的残余应力和焊接变形,进行了冷金属过渡(CMT)无垫板自动焊试验研究,分析了电流、焊接速度、弧长修正、保护气流量对焊接过程的影响,进行了接头拉伸性能试验及焊缝微观组织研究,并焊接了变形小的产品。结果表明,利用合理的焊接参数,可实现厚度1.5 mm的5A06铝合金的无垫板CMT焊接,焊缝成形稳定均匀,焊接接头抗拉强度值达到347 MPa,接头断裂位置在热影响区。无垫板CMT焊接技术可用于薄板铝合金空间曲线焊缝的焊接。     

6061铝合金/Q235镀锌钢冷金属过渡熔钎焊接头的显微组织及拉伸性能

采用冷金属过渡(CMT)熔钎焊工艺对6061铝合金和Q235镀锌钢异种材料进行了对接焊,并对焊接接头的显微组织和拉伸性能进行了研究。结果表明:焊接接头表面成形质量良好;焊接接头由熔化区、热影响区和界面层等3部分构成;熔化区组织由α-Al固溶体和铝硅共晶组织组成,热影响区组织较母材的发生了粗化,界面层形成了金属间化合物(IMCs),界面层厚度约为8μm,且界面层向熔化区单向生长;6061铝合金母材侧的焊接热影响区的硬度最低(42HV),界面层的硬度最高(365HV);对接接头的抗拉强度为161 MPa,约为6061铝合金的0.69倍,抗拉强度明显高于搭接接头的。     

5083/6063不等厚铝合金双丝CMT角焊接头的组织与性能

对3mm厚5083铝合金和16mm厚6063铝合金进行双丝冷金属过渡(CMT)角接焊,通过分析焊缝成形性能和抗拉力确定了最佳焊枪角度、焊接速度以及后丝焊接电流等参数,研究了最佳参数焊接后接头的显微组织和硬度。结果表明:最佳工艺参数为焊枪角度60°、焊接速度2.0m·min-1、后丝焊接电流140A,所得焊缝表面过渡圆滑,无咬边、驼峰等缺陷,单位长度拉力最大,为548.7N·mm-1;5083铝合金侧熔合区和热影响区界线分明,热影响区中的杂质相在晶界上富集,6063铝合金侧熔合区较窄,焊缝组织由枝晶组成,且出现晶粒大小不同的条带组织;焊缝区硬度最高,熔合区和热影响区未发生硬化或软化。     

镁合金变极性等离子弧焊接头的微观组织分析

采用变极性等离子弧焊接实现了AZ31B变形镁合金板材的优质连接,焊后利用光学显微镜、电子探针 (EPMA)和X射线衍射(XRD)仪对焊接接头的微观组织、元素分布以及相组成进行了分析。结果表明,镁合金变极性等离子弧焊接头中没有明显的热影响区存在,接头成形好,焊缝组织均匀,晶粒细小;接头中主要的合金元素 Al、Zn在焊缝中分布均匀,没有发现区域偏析;接头中没有发现明显的Mg17Al12或其他杂质相的存在;由于焊接过程中存在着镁的蒸发、烧损,导致接头硬度值在沿焊缝的横向和纵向两个方向上都稍有变化。变极性等离子弧焊方法能够改善镁合金焊接接头组织并提高接头的性能,是一种理想的提高镁合金焊接质量的方法。     

铁素体不锈钢CMT焊接接头HAZ组织性能研究

针对铁素体不锈钢焊接HAZ晶粒易长大的问题,提出采用小热输入的CMT焊接工艺。通过分析接头HAZ的显微组织、显微硬度和冲击性能,探讨了4003铁素体不锈钢焊接接头HAZ组织和性能,并与常规MIG焊焊接接头试样的组织、性能进行对比。试验结果表明:采用CMT焊接工艺获得的接头HAZ粗晶区宽度为460μm,明显窄于MIG焊接接头的粗晶区宽度545μm;CMT接头强度与MIG焊接接头显微硬度值相近,但CMT接头HAZ冲击韧性较MIG焊接接头试样提高了16.28%。     

热输入对1 000 MPa级工程机械用钢接头组织性能的影响

采用三种热输入进行1 000 MPa级控轧控冷(Thermo mechanical control process, TMCP)高强钢的熔化极气体保护焊,利用金相显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜研究热输入对焊接接头组织和力学性能的影响。研究结果表明,三种热输入焊缝金属组织主要由板条马氏体和板条贝氏体为主、并含有少量残余奥氏体和粒状贝氏体;焊接热影响区粗晶区组织以板条马氏体和贝氏体为主,并含有少量粒状贝氏体。随着热输入的增加,焊缝组织中贝氏体板条粗化,马氏体板条减少,而粒状贝氏体逐渐增多,部分膜状残余奥氏体向块状转变;焊缝金属冲击韧度和硬度、接头强度逐渐降低,而接头热影响区冲击韧度先增后降;当热输入为15 kJ/cm时焊接接头强韧性匹配最佳。     

中碳调质高强钢薄板机器人焊接工艺试验研究

采用HCr21Ni10Mn7和H08Mn2SiA焊丝,通过机器人PMIG、MAG焊二种焊接方法在最优工艺参数下对中碳调质高强钢薄板的焊接性进行了对比研究。利用光学显微镜、扫描电镜、能谱等测试方法,对不同焊接方法的焊接接头组织成分、热影响区组织转变规律进行了研究。抗拉强度测试表明:奥氏体焊丝的机器人PMIG焊焊缝抗拉强度较高,满足接头性能要求。显微硬度测试表明:焊缝区硬度较低,热影响粗晶区硬度较高,热影响区软化区较窄。     

9Ni钢手工电弧焊和自动埋弧焊接头的组织及力学性能

采用手工电弧焊和自动埋弧焊分别对9Ni钢板进行焊接,通过拉伸、弯曲、冲击试验以及组织、断口观察等研究两种焊接接头的组织和力学性能。结果表明:两种焊接接头的焊缝组织均由奥氏体组成,热影响区均以马氏体为主;手工电弧焊接头焊缝的结晶形态呈树枝状,偏析程度较大,热影响区的马氏体粗大,自动埋弧焊接头焊缝的结晶形态为细小的胞状树枝晶,偏析程度较轻,热影响区的板条马氏体细小,板条束较多;两种焊接接头均具有良好的拉伸性能和弯曲性能,自动埋弧焊接头的低温冲击韧性优于手工电弧焊接头的;自动埋弧焊焊接接头冲击断口上的韧窝更大更深,且分布均匀。     

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;     

焊后冷却方式对S20433奥氏体不锈钢等离子弧焊接头性能的影响

对S20433奥氏体不锈钢板进行等离子弧焊接,研究了焊后空冷和水冷方式下接头的显微组织和性能。结果表明:与空冷方式下的相比,水冷方式下接头中铁素体含量较高,热影响区较窄;水冷方式下接头的硬度略高于空冷方式下的;空冷和水冷方式下接头的抗拉强度分别为693,667 MPa,空冷方式下接头与母材具有更好的强度匹配性;空冷方式下接头在弯曲试验后无裂纹出现,而水冷方式下接头在背弯试验时因氧化夹杂物的存在而出现裂纹,表明空冷方式下接头的韧性更好;两种冷却方式下接头均具有良好的抗氢致开裂性能;采用空冷的焊后冷却方式,接头的综合性能更好。     

焊接速度对TRIP590高强钢激光焊接接头组织与力学性能的影响

采用光纤激光器对1.5mm厚TRIP590钢板进行对接焊,观察了接头的宏观形貌和显微组织,测试了其硬度和拉伸性能,分析了焊接速度(0.050,0.067,0.083m·s~(-1))对焊缝成形、接头组织与力学性能的影响。结果表明:较低和较高的焊接速度均不利于焊缝成形,焊缝表面均有较大的凹陷,焊接速度对组织与性能影响不大;焊缝区和近焊缝热影响区组织主要为马氏体组织,该区硬度较高,约为母材的2倍;近母材侧热影响区组织主要为铁素体和马氏体组织,且距焊缝越远,马氏体组织越少,硬度也急剧下降;焊接接头的屈服强度和抗拉强度均稍高于母材的,塑性略低于母材的;接头均在母材区发生断裂,且为韧性断裂。     

热输入对铝合金/不锈钢双丝冷金属过渡熔钎焊接头组织及性能的影响

采用双丝冷金属过渡(CMT)熔钎焊工艺对5083铝合金和304不锈钢进行对接焊试验,在保证焊缝成形良好的条件下,研究了焊接热输入对接头金属间化合物(IMC)层厚度和拉伸性能的影响,并与单丝CMT熔钎焊接头进行对比。结果表明：双丝和单丝CMT熔钎焊接头焊缝获得良好成形质量的热输入范围分别为213.8～486.0,379.6～590.6 J·mm^-1;双丝CMT和单丝CMT熔钎焊接头界面处的IMC均为FeAl₃相;随着热输入的增加,单丝或双丝CMT熔钎焊接头IMC层厚度增加,抗拉强度降低;单丝CMT熔钎焊接头IMC层的最小厚度为9.59μm,此时接头的抗拉强度最大,为76 MPa,而双丝CMT熔钎焊接头IMC层的最小厚度为3.36μm,此时接头的抗拉强度最大,为109 MPa。     

不同冷却条件下激光焊接接头性能研究

分别利用焊后空冷和随焊水冷两种随焊冷却方式对2 mm厚低碳钢板进行光纤激光焊接。选择不同激光功率、焊接速度和离焦量进行试验。分析焊后空冷条件下和随焊水冷条件下两种焊接接头成形、金相组织和显微硬度。研究结果表明,随焊水冷条件下的焊缝宽度和热影响区宽度分别小于焊后空冷条件下的焊缝宽度和热影响区宽度;在热输入相等和正离焦的前提下,熔宽随着离焦量的减小而增大。两种冷却条件下的焊缝组织为板条状先共析铁素体和珠光体。随焊水冷条件下热影响区晶粒尺寸较焊后空冷下的晶粒有明显细化。空冷条件下焊缝中柱状晶的生长方向与焊缝中心线成70°~80°,而随焊水冷条件下的柱状晶生长方向几乎与焊缝中心线垂直。焊后空冷和随焊水冷的焊缝区域平均硬度分别为316.7 HV0.2和331.5 HV0.2,均高于母材硬度平均值181.8 HV0.2;同时,随焊水冷条件下焊缝硬度稍高于焊后空冷条件下的焊缝硬度。     

不同焊接方法下20Mn23Al无磁钢焊接接头的显微组织与性能

采用非熔化极惰性气体钨极保护焊-熔化极气体保护焊(TIG-GMAW)、非熔化极惰性气体钨极保护焊-手工电弧焊(TIG-SMAW)和非熔化极惰性气体钨极保护焊-埋弧焊(TIG-SAW)等3种焊接方法对12mm厚的20Mn23Al无磁钢板进行焊接,研究了不同焊接方法下焊接接头的显微组织和性能。结果表明:3种焊接方法下,接头焊缝的显微组织均由奥氏体、δ铁素体、碳化物组成,TIG-SAW接头焊缝的晶粒尺寸比其余2种焊接接头的大;TIG-SMAW接头焊缝的硬度最高,TIG-GMAW接头的次之,TIG-SAW接头的最低;TIG-GMAW接头的冲击韧性最好,TIGSMAW接头的次之,TIG-SAW接头的最差,TIG-GMAW、TIG-SMAW接头冲击断口均呈韧性断裂特征,而TIG-SAW接头的呈韧性和准解理混合断裂特征;TIG-GMAW接头的耐腐蚀性能最好,TIG-SMAW接头的次之,TIG-SAW接头的最差。     

炼油厂Cr5Mo工艺管线同质焊接接头与异质焊接接头的比较与选择

Cr5Mo 工艺管线同质焊接接头(用珠光体同质焊条热507焊接)与异质焊接接头(用奥302奥氏体不锈钢焊条焊接)的性能比较表明,同质焊接接头有较好的综合性能。但是,焊后热处理温度对同质焊接接头的性能影响很大。如果焊后热处理温度低于750℃,则焊缝金属的冲击功值很低。本文建议,当焊后热处理温度不能保证时,宁可选用奥氏体异质接头。     

机械振动对激光焊接接头组织的影响

振动焊接工艺能有效细化接头组织晶粒,降低残余应力,提高焊接质量。为了研究振动焊接工艺在激光焊接方面的应用,选用316不锈钢作为试验材料,利用机械振动辅助激光焊接的工艺方法,通过改变机械振动参数和焊接速度,利用光学显微镜和扫描电镜观察焊后接头组织,对比分析不同振动频率和焊接速度下接头的微观组织形貌。结果表明,机械振动可以细化焊后组织中形成的柱状晶,使柱状枝晶破碎且向不同方向生长,晶轴间与焊缝中心处的等轴晶增加。提高焊接速度后,振动的加入能够细化焊缝区出现的粗大柱状晶。同时,振动可以减少焊后在奥氏体基体晶界处形成的网状高温铁素体和点状碳化物,使其趋于弥散。试验还对焊接接头进行显微硬度测试,发现振动焊接下得到的焊缝区接头组织硬度较高,且较高共振频率下硬度增加明显。     

12Cr/30Cr2Ni4MoV异种转子钢焊接接头微区冲击韧性研究

采用窄间隙钨极氩弧焊(Narrow-gap tungsten inert gas,NG-TIG)和窄间隙埋弧焊(Narrow-gap submerged arc welding,NG-SAW)组合焊接技术制造了带有过渡层的异种转子钢焊接接头(12Cr/30Cr2Ni4MoV).采用微剪切试验获得了接头微区的剪切强度,通过分区测试法获得了微区韧脆转变温度FATT50,研究了显微组织对微区硬度、强度和韧性的影响.研究结果表明,焊接接头的硬度和剪切强度分布特征基本一致,热影响区力学性能梯度分布,熔合线界面两侧力学性能不匹配;过渡层存在局部弱化区,显微硬度为227 HV,为整个焊接接头最为薄弱的区域;由母材12Cr过渡至30Cr2Ni4MoV,接头微区脆韧转变温度FATT50逐渐降低;20℃下,母材30Cr2Ni4MoV 及其热影响区冲击韧性优异,裂纹萌生于基体/第二相界面,通过微孔聚集发生韧性断裂,其余微区均发生准解理断裂,焊缝冲击韧性最差.     

正火温度对钢轨窄间隙自动电弧焊焊接接头硬度和组织的影响

采用自动电弧焊焊接得到了PD3钢轨的窄间隙焊接接头,对其进行了温度为800～975℃的模拟正火处理,通过显微组织观察和显微硬度测试,研究了正火温度对接头硬度和组织的影响.结果表明:焊后未经热处理的接头焊缝组织为晶粒粗大的下贝氏体,熔合区附近晶粒更加粗大,并有一定量的残余奥氏体;随着正火温度的升高,焊缝组织得到细化,马氏...     

不同焊接速度下2024铝合金搅拌摩擦焊接头的显微硬度与拉伸性能

对5mm厚2024铝合金板进行了不同焊接速度(20～100mm·min-1)下的搅拌摩擦焊,研究了焊接接头的显微硬度与拉伸性能。结果表明:接头在垂直于焊缝方向上的显微硬度整体呈W形分布,焊核区显微硬度高于热影响区与热机影响区的,但仍低于母材的,热影响区和热机影响区过渡位置的显微硬度最低;随焊接速度的增大,焊核区的平均显微硬度升高,焊接接头的抗拉强度和伸长率均呈先增大后略微降低的趋势;当焊接速度为80mm·min-1时,抗拉强度和伸长率均达到最大值,分别为347.2MPa和7.8%;接头在热机影响区与热影响区边界发生剪切断裂,断裂位置与显微硬度最低位置相吻合,接头的断裂方式为韧性断裂。     

焊前预热对T2紫铜激光焊接接头组织和性能的影响

对2mm厚T2紫铜板进行了未预热和不同温度预热(100,150,200℃)的光纤激光焊接,研究了焊前预热对该焊接接头组织和性能的影响。结果表明:与未预热的相比,150℃预热激光焊接接头的熔深和熔宽较大,焊缝的等轴晶和熔合区的胞状晶粒均较粗大;预热激光焊接接头焊缝的电阻率与未预热的相比有所降低,焊前预热改善了焊接接头的导电性能;150℃预热激光焊接接头的显微硬度总体上高于100,200℃预热的,显微硬度均随距焊缝中心距离的增大先减后增,焊缝中心的最大;随着预热温度的升高,焊缝的自腐蚀电流密度先增大后减小,耐腐蚀性能虽先减小后增大,但相差较小。