碳钢爆炸焊界面形貌预测及影响因素分析

为完善爆炸焊波状界面形成机理和特性,并探究界面形貌的量化预测分析方法,文中以流体弹塑性模型为基础,结合多组钢/钢、钛/钢爆炸焊试验结果,定性地分析了基板材料强度与飞板冲击强度对爆炸焊界面形貌的影响,并定量推导了界面形貌的量化计算方法。结果表明,在相同的爆炸焊条件下,界面的波纹形貌受基板材料强度及飞板冲击强度的影响十分明显,且界面比波长随比强度的变化趋势存在明显的流动限拐点;拐点前比波长随比强度的增大而迅速上升,拐点后比波长受比强度的影响较小并随比强度的增大而逐渐平稳。以比强度为主要变量,结合流体弹塑性模型及可焊窗口理论构建的界面形貌预测计算公式在钢/钢、钛/钢材料的爆炸焊试验中均呈现了较好的定性分析效果;以比强度作为分析爆炸焊界面形貌主要特征变量之一的方法在性能与碳钢接近的金属中具有一定的参考价值。创新点： (1)完善了爆炸焊波状界面发展特性,并提出了界面比波长随比强度发展的过程中存在流动限拐点。(2)以流体弹塑形模型及可焊窗口理论为基础构造了爆炸焊界面比波长关于比强度的定量分析公式。     

低合金钢电子束焊焊接接头金相组织

焊接方法 :电子束焊母　　材 :低合金钢亲爱的焊接工作者朋友们 :从 1999年第 1期至 2 0 0 1年第 12期 ,《焊接金相》栏目共发表了 36组焊接金相组织图片 ,概括描述了不同焊接材料、焊接工艺及焊接方法对金相组织的影响 ,并展示了一些常见的焊接缺陷图片。该专栏暂告一段落 ,若焊接工作者朋友们需要了解特殊焊接材料工艺方法对组织的影响 ,可与哈尔滨焊接研究所金相室联系 ,共同商榷。联系人 :于　捷　郭力力　孙秀芳　电话 :0 45 1-6 336 43低合金钢电子束焊焊接接头金相组织$哈尔滨焊接研究所!(150080)@于捷 $哈尔滨焊接研究所!(150080…     

镁合金氦-氩混合气体TIG焊焊接接头组织分析

在氦-氩混合气体保护条件下，对AZ31镁合金板材进行了TIC焊接，获得了表面光滑、无堆高和无变形等缺陷的焊缝。金相观察表明，和母材区相比，热影响区晶粒粗大，但焊缝区全部由均匀细小的等轴晶组成。     

爆炸焊接有效多方指数γ及可焊窗口

基于对爆炸焊接复板运动形态的基本假定及爆炸气体动力学方程建立冲击波方程，将爆炸气体的作用视作固壁(基板)的正反射，建立运动冲波方程，根据现有的研究成果资料及爆炸焊接理论指导工程实践中存在的问题，从而推导出有效多方指数γ的限定使用范围，为金属爆炸焊接工程应用的参数计算提供可靠依据。以铝材作复板，低碳钢作基板以此作为金属爆炸焊试件，分别使用2号岩石硝铵炸药、泰乳炸药和梯恩梯炸药，利用列契脱飞板运动公式，可以计算出复板厚度与炸药厚度的近似关系式。     

基于不同算法的金属管棒爆炸焊接模拟

选取1060铝管/T2铜棒为爆炸复合棒制备材料,T2铜管/Q235钢管为爆炸复合管制备材料,利用ANSYS/LS-DYNA软件结合拉格朗日法、拉格朗日—欧拉耦合法(ALE法)及光滑粒子流体动力学—有限元耦合法(SPH-FEM耦合法)3种算法,对一次制备两组爆炸复合管棒的爆炸焊接试验进行数值模拟. 结果表明,拉格朗日法的前期建模最为简洁,ALE法其次;模拟过程中SPH-FEM耦合法耗时最多,ALE法耗时最短;3种算法所测得的碰撞速度与理论计算值存在0.9% ~ 5.3%的误差,其中SPH-EFM耦合法的误差最小,拉格朗日法的误差最大. 利用管材内部的能量累积原理解释了焊接过程中外部复合管出现的扩径情况,并结合T2铜管/Q235钢管复合界面的压力分布验证了所产生的现象.     

铁/铝爆炸复合双金属管界面的结合性能

采用爆炸焊接法制备Fe/Al双金属复合管,为表征复合管界面的结合性能进行了压缩、压扁及压剪实验。实验结果表明,复合管结合良好,其界面强度大于纯铝层的抗剪强度,并且能够承受轴向和径向变形。利用扫描电子显微镜观察了原始界面形貌。测试结果表明,结合良好的复合管界面呈波状或直线状。采用液压胀形工艺以Fe/Al双金属复合管制备出复合管正三通,发现良好的界面结合对铁/铝双金属管的塑性成型具有重要作用。     

Inhomogeneities of the interface produced by explosive welding

Results of studying structure of the transition zone for a number of joints produced by explosive welding are presented. The joints of dissimilar metals (titanium-orthorhombic titanium aluminide, coppertantalum, and others) have been investigated. The welded pairs of metals differ from each other in mutual solubility; moreover, some pairs (copper-tantalum) virtually lack it. The interface was found to be uneven; it contains inhomogeneities, irrespective of whether it is flat or wavy. It is shown that the formation of interfacial protrusions determines the adhesion of materials. A granulating fragmentation has been found near the protrusions. The role of various processes in explosive welding has been discussed. The formation of protrusions does not depend on whether the metals of a pair have mutual solubility or not. However, this factor affects the structure of zones of local melting. The metals that have mutual solubility form true solutions; in the absence of solubility, these zones represent colloidal solutions. It is shown that sometimes the local melting zones do not present a real danger for the strength of the joint. A hypothesis is proposed that the formation of a wavy surface is possible through the self-organization of the previously formed protrusions.     

Study of the elaboration of a practical weldability window in magnetic pulse welding

This work investigates the elaboration of a weldability window of an aluminium alloy 6060T6 tubular assembly welded by magnetic pulse welding. A destructive test is used to characterize the weld quality. The fractographic analysis of the fracture surface combined with the analysis of the macrographic section of the welded joint allows characterizing two typical weld cases: a potentially permanent weld enabling to undergo plastic deformation and a weld with interfacial discontinuous voids. The presentation of the weld variance in a charging voltage–air gap width diagram gives an operative welding range. The analysis of the impact velocity isovalues in this diagram allows understanding the shape of the weldability window which is potentially convex. The measurement of the wave height at the interface of the welded joint corroborates the qualitative weldability window.     

铝合金与不锈钢电阻点焊接合界面区的组织特性

采用热补偿工艺垫片电阻点焊法对铝合金A5052与不锈钢SUS304异种材料进行了焊接．通过电子显微镜对接合界面区进行了观察，并分析了所生成反应物的微观结构及分布等组织特性．结果表明，一锯齿状反应层在接合界面生成，其主要由Fe2Al5和FeAl3组成；反应层厚度随焊接电流以及界面上位置的变化而变化．另外，在界面附近的铝合...     

热压成型钢板焊接性能研究

研究厚度为1.35 mm、2.5 mm的德国本特勒公司研发的热压成型超高强度钢BTR165的点焊工艺,对焊接接头的组织和力学性能进行分析.试验结果表明:点焊后的焊缝组织为马氏体与少量的碳化物,热影响区为贝氏体与少量的马氏体组织,熔合区结合良好;热影响区的硬度最低,焊缝区硬度最高.同时对焊点进行了拉伸剪切实验,焊缝处的强度明显高于母材的强度.因此热压成型的超高强度钢焊接接头具有良好的强韧性.     

不同夹层爆炸复合铝-不锈钢板的显微组织、强度和焊接窗口

以1100铝、纯铜和304不锈钢为夹层,用爆炸复合法制备5052铝-316不锈钢(Al 5052-SS 316)复合板。采用不同工艺参数,包括相隔距离、炸药质量比(炸药质量与飞片质量比)和倾斜角得到实验结果。夹层的使用使焊接窗口的下边界发生位移,焊接区域增大40%。在此基础上,设计考虑第三个操作参数影响的三轴焊接窗口。使用夹层后,传统Al 5052-SS 316炸药复合界面形成的连续熔融层转变为光滑的界面,其中没有或存在少量的金属间化合物。含夹层复合层的显微硬度、抗拉强度和剪切强度均高于传统爆炸复合层,且使用不锈钢夹层的Al5052-SS 316爆炸复合层具有最高的显微硬度、抗拉强度和剪切强度。     

304/Q245R爆炸复合板结合界面的退火组织和硬度

针对304/Q245R爆炸焊接复合板,采用扫描电镜(SEM)和纳米压痕仪研究了消应力退火后基材侧结合界面中珠光体(P)和铁素体(F)形态的演变及对硬度的影响. 结果表明,细晶区为再结晶形成的直径为1 μm的等轴晶粒,原珠光体位置形成的等轴晶粒中,铁素体亚晶尺寸小于100 nm,亚晶界由不连续的球化渗碳体和连续分布的碳原子构成;纤维区中珠光体破碎部位分别发生渗碳体球化和铁素体亚晶析出,部分未破碎的层状珠光体发生时效软化;扭转晶粒区少量破碎的珠光体发生渗碳体球化和铁素体亚晶析出,大量未破碎的层状珠光体区域则发生时效硬化;结合界面中铁素体和珠光体的硬度依据各区域软化或硬化的机制而不同.     

Subshoulder formation during friction stir welding of steel using tungsten alloy tool

Abstract

A study was carried out on the friction stir welding of low alloy steel plates, to understand the influence of the tool profile on the tool wear rate, using a tungsten alloy tool. Three tool profiles were used for the wear study, namely, tool A with a concave shoulder and tapered pin of 2·8 mm, tool B with a flat shoulder and tapered pin of 2·6 mm and tool C with a concave shoulder and tapered pin of 2·6 mm. The tool wear characteristic was analysed by three methods, namely, the profile projector, weight loss and the image processing technique, and it was found that tool C gave reduced tool wear, when compared to the other tool profiles. In tool C, an impression of a step-like formation was generated automatically in the pin during welding and named as a subshoulder, which proved to be the optimised design.     

炸药爆炸速度对铝/钛爆炸焊接复合管结合界面及性能的影响

通过在粉状乳化炸药中添加不同比例密度调节剂,配制了自然堆积状态下爆炸速度范围为1450~2550m/s的低爆炸速度炸药;采用该爆炸速度炸药进行了铝/钛复合管爆炸焊接试验,结合最小碰撞速度理论,对试验结果及其界面微观结构和结合强度测试进行了分析.结果表明,该复合管爆炸焊接的合适爆炸速度约为1950~2150m/s,其结合质量能够满足后续加工要求;爆炸速度对复合管的界面结合波形影响很大,且复合管前端波幅较小,沿着爆轰传播方向逐渐增大,至末端时又变小,波形且呈现不太规则的扁平波状结合现象,分析认为主要是因为在复合管的爆炸焊接环境和爆炸产物飞散条件与复合板不同所致.     

镁合金T形件激光-TIG复合热源焊接

主要研究了激光-TIG电弧复合焊复合模式、热源间距(D_la)和激光脉冲参数对镁合金T形件成形的影响.研究发现TIG-激光的复合模式更有利于T形件的成形.在TIG-激光复合模式下,D_la随着焊接电流的提高而增加时会得到更大的焊接熔深,焊接电流为100 A,D_la为3 mm时可以得到良好的镁合金T形结构件焊缝成形.激光脉宽过小或过大都会对T形结构件焊缝根部的成形产生不良影响,脉冲较小时T形件立板与上板结合处的熔池金属极易产生过烧,从而导致焊接表面塌陷严重,甚至烧穿;脉冲过大时则造成立板与上板结合处熔化不足而产生不熔合现象.     

TiC硬质合金/碳钢爆炸焊接复合板界面微观组织

用透射电镜、扫描电镜和X射线能谱仪对TiC硬质合金/碳钢爆炸焊接复合板界面微观组织和相组成进行分析.结果表明,界面上有一断续的熔合层,层厚约10μm,层内为尺寸位于几十个～几百个纳米之间的纳米或亚微米超细晶粒,组成相为铁素体、奥氏体和少量TiC.在界面附近碳钢侧可以看到明显的流线状组织特征,铁索体具有板条状马氏体的结构特征,珠光体层片间距减小,呈流线分布.焊接过程中Ti向钢中扩散15μm左右.     

Evolution of bonding interface during ultrasonic welding between steel and aluminium alloy

Ultrasonic welding (USW), a solid-state bonding technique, was applied to join ultra-low carbon steel and Al5052 aluminium alloy. The evolution of bonding strength and microstructure at the bonding interface during ultrasonic welding was investigated with an emphasis on the early stage before the formation of intermetallic compound. Initially, adhesive wear starts when steel and Al alloy have sliding contact, and thereafter, a thin layer of Al is attached onto the surface of the steel while the wear of Al base metal is continued owing to the sliding. As the welding time increases, bonding sections are gradually formed with the increase of interfacial temperature owing to the sliding friction, whose process is illustrated in this article.     

添加过渡层的镁合金/钢激光-TIG电弧复合熔化焊接机制

激光-电弧复合热源技术较单一热源焊接技术相比,具有热源能量密度梯度及热力耦合模式可优化设计等特点,成为实现关键零部件精确成形成性焊接制造的重要方法. 文中以镁合金/钢为代表的难固溶不反应异质材料为研究对象,提出多组元液相共存的镁合金/钢激光-TIG电弧复合焊接新思路,利用激光-TIG电弧复合焊接热源所具有的能量密度梯度分布特征,通过添加Cu-Zn过渡层,实现镁合金/钢异种金属高质量熔化焊接,并对铝元素的作用进行了探讨.     

异种金属爆炸焊接窗口分析与应用

爆炸焊接窗口是获得良好结合质量的重要方法,计算的理论模型和参数选择对结果至关重要. 从爆炸焊接参数出发,通过分析爆炸焊接窗口边界公式的发展历程、理论假设和参数选择,总结得到方便使用的窗口计算公式. 将其应用到钛/铝焊接中,分析了钛与不同牌号铝合金的焊接方式,预测了不同装药比时焊接界面的质量. 结果表明,随着铝合金硬度的升高,可焊窗口逐渐减小. 当焊接参数位于窗口中部时,界面成小波状,结合质量好;焊接参数接近窗口上限时,界面成大波状,存在大量微观缺陷.焊接窗口是重要的研究手段,能够较好的指导生产实践.     

焊接温度对焊管焊缝质量的影响

目前,国内有几百条高频直缝焊管生产线,焊管的质量主要取决于焊缝的质量,而焊接温度是影响焊缝质量的关键参数.焊接温度的控制大多采取现场操作员根据经验实施,很难做到及时、准确调节一步到位.焊接温度高,则使焊缝过烧,形成穿孔;焊接温度低,则使焊缝烧不透,形成未焊透,影响焊缝质量,出现残次品,不但影响产品的生产效率,而且造成原材料的浪费.因此,控制焊接温度,保证焊接质量,对提高产品质量起着决定性的作用.