TA23合金不同焊接方法接头组织性能研究

采用CMT、TIG和EBW焊对TA23合金进行焊接,对比分析了不同焊接方法下接头微观组织和力学性能的差异。结果表明,焊接热输入直接影响焊缝晶粒尺寸和焊接接头宽度,TIG焊缝晶粒尺寸最大,CMT次之,EBW最小;EBW接头宽度为5 mm,CMT接头宽度为7 mm,TIG接头达14 mm;3种焊接方法焊缝区域组织均由马氏体α相、片层状α相和残余β相组成,热影响区组织形态介于焊缝和母材组织形态之间;3种焊接方法焊缝区显微硬度和接头抗拉强度均大于母材,其中EBW焊缝区显微硬度值最大,TIG焊接头抗拉强度最高,CMT焊缝显微硬度和接头抗拉强度均居中。     

钛合金厚板的等离子焊接

针对12mm厚TA5钛合金板材进行了等离子焊接工艺研究,采用等离子的小孔效应实现了12mm厚TA5钛合金板材的单道焊双面成形。研究了等离子焊接接头的组织和性能,研究表明:等离子焊接接头的强度与母材的相当,塑性、韧性较母材的有所下降。     

钛合金等离子和MIG复合焊接技术研究

研究了TA2板材等离子和MlG复合焊接工艺,通过高速摄影技术对熔池形貌进行观察,结果表明:在试验参数下,熔池主要是射流过渡和射滴过渡;对焊接试板进行了接头微观组织、力学性能、工艺性能等测试,结果表明:等离子和MlG复合焊接接头组织无明显缺陷,焊缝既有PAW焊缝高熔深的特性,也有MlG焊缝大熔宽的特点;相对母材,焊缝抗拉强度略有降低,但是满足母材相关标准;工艺性能良好;相对母材,焊缝冲击吸收功略有降低.TA2板材等离子和MlG复合焊接具有良好的应用前景.     

钛合金混合保护气等离子弧焊接头组织及性能

研究了混合保护气等离子弧焊接技术,获得了16 mm厚TC4板对接一次焊透、单面焊双面成形的焊接工艺。对焊接试板进行了接头微观组织、力学性能、工艺性能等测试,结果表明:TC4混合保护气等离子弧焊焊接接头焊缝组织主要为α'相、针状α相、晶间α相,粗大的高温β相晶界也被保留下来,热影响区主要由针状α相和晶间α相组成。相对于母材,接头平均抗拉强度提高了约20 MPa,平均屈服强度降低了108.3 MPa,平均断后延伸率约6.8%;相对于母材,焊缝冲击吸收功平均提高了21 J,热影响区冲击吸收功平均提高了17 J;工艺性能尚可。混合保护气等离子弧焊焊接技术具有良好的应用前景。     

ZL205A大厚板铝合金TIG堆焊组织与性能研究

目的 解决壁厚25 mm的ZL205A铸造铝合金在多层多道TIG焊过程中接头易出现气孔和虚焊等问题,进而实现大厚板ZL205A的高质量焊接。方法 采用TIG堆焊方法对25 mm厚的ZL205A进行焊接,研究不同层间焊接电流对接头组织和力学性能的影响。结果 焊后接头焊核区存在明显的气孔缺陷,随层间焊接电流的增大,气孔缺陷数量和尺寸显著增加。焊接接头根据组织特征分为焊核区、熔合区、热影响区和母材区,其中焊核区晶粒尺寸最小,约为20μm,仅为母材晶粒尺寸的1/5左右。在焊核区晶界处弥散分布了大量Al₂Cu、Al Cu及少量Al₁₂CuMn₂颗粒相。随焊接电流的增大,接头拉伸强度及伸长率呈现先增大后减小的趋势,其最大拉伸强度为母材强度的94%,最大伸长率仅为母材伸长率的41.72%。在最优焊接电流下,接头拉伸断裂位置为母材处和焊缝处,气孔缺陷是导致焊缝断裂的主要原因,而母材断裂的主要原因为晶界间存在较多脆硬性AlCu/颗粒相。结论 采用TIG多层多道的焊接方法通过控制不同层间电流可以实现25mm厚ZL205A的高强度焊接。     

TA1/X65钛/钢复合板对焊工艺及焊缝组织和性能

采用MAG+TIG焊接方法对TA1/X65爆炸冶金复合板(复层Ti厚2mm,基层X65管线钢厚14mm)试件进行了板-板对接焊实验。利用有限元模拟计算、金相显微镜、X射线衍射、EDS能谱线扫描、显微硬度和弯曲实验,研究了焊缝临界熔深、组织特征、界面元素分布、主要物相、显微硬度分布及焊缝背弯性能。结果表明,钛复层搭接焊质量严重影响复合板对焊接接头全壁厚背弯性能。随未焊透尺寸增大,背弯曲角度减小。钛焊缝区显微组织为锯齿状α-Ti+针状α-Ti+晶界β-Ti,热影响区组织为多形态粗大α-Ti。显微硬度较高区域出现在焊缝熔敷金属区,硬度值达200HV10。临界熔深1.25mm≤dL≤1.75mm、单边热影响区长度Cd≤2.83mm和焊接热输入W≤0.57kJ/mm可作为TA1/X65复合板搭接焊工艺参数设计的具体量化指标,是焊接接头全壁厚背弯实验成功的基本条件。因此,精确控制熔深,降低热输入,减小热影响区尺寸,细化晶粒,是提高钛焊缝塑韧性和安全性的重要方法。     

双面双弧焊对高强钢焊接效率和质量影响分析

对高强钢10CrNi3MoV钢厚板进行了双面双弧焊接试验研究。结果表明,焊接长2 m、厚50 mm的钢板,双面双弧焊与传统单弧MAG焊相比,生产效率提高1.4倍,焊接接头力学性能满足指标要求;双面双TIG打底的热影响区金相组织为板条状马氏体,焊缝区为板条马氏体+针状铁素体。     

5083铝合金的双枪双面TIG焊工艺和接头性能研究

针对国内石油和化工等行业铝合金空分设备中中厚板铝合金的TIG焊接工艺,研究了10mm厚5083板对接双枪双面TIC焊工艺,浅析了该工艺的焊接特点,并选择确定了中厚板铝合金的双枪双面TIG焊的规范参数。试验表明,双枪焊焊缝外观和内部质量优良,接头性能良好。     

深潜器用Ti80厚板电子束焊接接头组织性能研究

采用电子束焊接方法焊接深潜器用56 mm厚Ti80合金,并对焊接接头的组织结构和力学性能进行研究。结果表明,焊接接头成形良好,无缺陷;焊缝组织为马氏体α相和残余β相组成的网篮组织;熔合区界线明显,过热区十分窄;热影响区组织由初生α相、马氏体α相和β相组成;焊接接头各区域显微硬度值分布不均匀,由焊缝至母材显微硬度值逐渐下降;拉伸断裂发生在远离焊缝的母材处,接头抗拉强度为935.3 MPa,大于原始母材的911.8 MPa;焊缝冲击吸收功为36.3 J,由焊缝至母材冲击吸收功值逐渐增大,接头各区域冲击断裂方式均为韧性断裂。     

超窄间隙激光焊接TC4钛合金接头组织及性能研究

以TA2为焊丝,采用超窄间隙激光焊接方法焊接了10 mm的TC4钛合金板,间隙为2 mm。利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和拉伸试验机分析了TC4钛合金接头的组织与性能。结果表明,选取合适的工艺可以实现TC4钛合金超窄间隙激光填丝焊接,获得无缺陷的焊接接头。接头由母材、热影响区、熔合区、焊缝组成,界线清晰。其中热影响区为网篮状组织,焊缝由大β晶粒组成,大晶粒内部为杂乱的α+α′相针状组织,热影响区晶粒明显细化。由于超窄间隙的啮合效应,接头最大抗拉强度为893 MPa,达到母材的84.7%,断裂位置在焊缝中心。焊缝区和热影响区的显微硬度高于母材,且在热影响区的显微硬度最大,接头整体显微硬度呈马鞍状分布。     

6082铝合金FSW焊接接头的组织与力学性能研究

通过拉伸、弯曲、硬度试验以及金相分析等对6082铝合金FSW焊接接头的力学性能与显微组织进行了研究.结果表明,以转速1500r/min、焊速600mm/min的参数焊接6082铝合金时,其接头具有较好的抗拉性能,板厚6mm和3mm焊接接头的抗拉强度分别为母材的77.23%和78.86%;正弯断裂位置集中在HAZ处,角度约90°,背弯断裂位置集中在焊缝中心,角度较小;硬度试验显示两侧热影响区处均软化;6082铝合金FSW焊接接头焊核区和轴肩影响区发生了动态再结晶,形成了细小的等轴晶组织,热机影响区组织发生了较大程度的变形;热影响区仅受热循环的作用,组织略有粗化.     

热等静压工艺对铝合金激光焊接T型接头组织及缺陷的影响

以3.3mm厚6A02铝合金板材为试验材料,对热等静压处理前后铝合金激光焊接T型接头的组织及气孔缺陷进行了分析。结果表明:热等静压前6A02铝合金板母材显微组织为Mg2Si等强化相固溶于α(Al)基体中,焊缝显微组织为树枝晶,存在明显的气孔缺陷;合理地选择热等静压工艺,可有效消除接头的焊后气孔缺陷,并提高母材的显微硬度,降低焊缝中心的显微硬度;而过高的热等静压压力和温度会使接头出现过烧组织,大幅度降低其显微硬度。     

高强钢多道焊接头显微组织及力学性能

研究了10Ni3CrMoV钢以衬垫半自动CO2气体保护焊打底,并以埋弧焊盖面的多道焊焊接接头各个区域显微组织以及力学性能的变化。对20mm厚的对接接头熔合区、母材区和热影响区进行V型缺口冲击试验和硬度测试。结果表明:焊接接头抗拉强度都高于母材,且弯曲试验结果都合格,满足塑性要求;热影响区的冲击功最低而硬度值最大,通过金相分析可知,该区的低冲击功和高硬度是由其铸造组织以及在晶界出现的第二相所导致的。     

TC4钛合金热丝钨极氩弧焊接头组织性能研究

对TC4钛合金热丝钨极氩弧焊(hot-wire-TIG)焊接接头组织与性能进行研究,采用金相显微镜观察焊接接头各区域的微观组织特点,并对接头显微硬度和力学性能进行了测定。结果表明,钛合金热丝TIG焊接接头内部无焊接缺陷,焊缝性能优良;焊缝为典型的铸造组织,由粗大的柱状晶和少量等轴晶组成,晶粒内部可以看到细长的针状α′相;热影响区形成粗大的等轴晶粒,其组织主要有细针状α相和残余β相构成;焊接接头的抗拉强度均值为924 MPa,与母材相当;热丝TIG焊缝冲击功较母材提升明显,基本达到母材的1.5倍以上,最大达到66 J;焊缝冷弯角度达到指标要求。     

CuNi90/10合金电子束焊接工艺研究

对10 mm厚CuNi90/10合金进行电子束焊接试验。液态金属表面张力较小，导致焊接工艺窗口较窄，较大的热输入将导致正面下凹，单面焊双面成形效果不如钛合金的；采用优化的参数可实现正面轻微下凹，同时保证背面成形基本良好。按照优化参数进行试板电子束焊接，并进行GTAW盖面。对焊接试板进行了射线检测和渗透检测，均满足NB/T 47013—2015的Ⅰ级标准；对焊接接头按照NB/T 47014—2011进行了力学、工艺性能测试，测试结果均满足标准要求。电子束焊接区域柱状晶特征明显，焊缝冲击性能优良，冲击功可达200 J以上，同时焊缝区硬度相比母材的有所下降。电子束焊接区域为典型的大深宽比形貌，焊缝区为枝晶α,热影响区为孪晶α;富镍α表现为较亮形貌，富铜α表现为较暗形貌。     

304不锈钢管TIG焊接头凝固行为及热力耦合研究

目的 对2mm厚不锈钢管的焊接工艺参数进行优化,并基于模拟仿真软件对接头的热应力场进行模拟,以解决薄壁管件接头应力测试不方便的问题。方法 以TIG焊对2 mm不锈钢管进行焊接,通过对接头宏观形貌、微观组织、显微硬度等结果进行优化进而得到最佳焊接工艺参数,采用双椭球热源和温度-位移耦合方法结合最优工艺参数进行数值模拟。结果 当焊接电流为150 A、焊接速度为66 cm/min时,焊接接头全部熔透,且正面及背面焊道均匀致密,成形良好。焊缝中心上部区域和下部区域均呈现等轴晶形貌,下部区域尺寸较上部区域尺寸略大,熔合线附近为柱状晶组织。焊接接头显微硬度整体分布呈现U形,其中热影响区显微硬度（197HV）大于焊缝区域硬度（162HV）,熔合线附近显微硬度达到最低值（145HV）。模拟结果显示,在焊接过程中,当纵向残余应力从母材向焊缝中心过渡时,由压应力逐步转化为拉应力;焊缝中心横向应力呈现为压应力,向两侧母材过渡时应力值逐渐趋近于0,径向应力值变化幅度较小,模拟数据变化趋势与实测数据变化趋势接近。     

590 MPa级高强钢双面双弧立焊焊缝组织性能

为研究590 MPa级高强钢双面双弧工艺得到的焊接接头组织与性能的关系,采用钨极氩弧焊(TIG)与熔化极气体保护焊(MAG)方法获得成型良好的焊接接头,经过拉伸、冲击、弯曲试验及光学显微镜、扫描电镜、EBSD分析,对590 MPa级高强钢双面双弧立焊打底焊与盖面焊焊接接头的组织及性能进行了研究.结果表明:打底焊缝组织主要为贝氏体,盖面焊缝组织以贝氏体与针状铁素体为主;打底焊缝经历过一次热循环后组织得到一定程度的细化;打底焊缝硬度值与盖面焊缝相近,盖面焊缝热影响区最高硬度值高于打底焊缝热影响区最高硬度;2 mm坡口间隙性能较5 mm坡口间隙有较大提高,2 mm坡口间隙断口以韧窝断裂为主,5 mm坡口间隙断口以解理断裂为主.     

厚板7022铝合金搅拌摩擦焊接实验研究

对10mm厚度的7022铝合金进行了搅拌摩擦焊接,获得表面光滑的焊接接头,并通过X射线检测焊缝无裂纹和气孔。研究该搅拌摩擦焊接头不同区域的显微组织特征,并通过拉伸、冲击和硬度试验分析了焊接接头的力学性能。结果表明,焊缝处组织为细小均匀的等轴晶粒;在搅拌头转速为400r/min,焊接速度为100mm/min时焊接接头的抗拉强度、屈服强度均比母材高;焊接接头的冲击韧性比母材高;焊接接头显微硬度比母材稍低,焊接接头具有良好的力学性能。     

AZ33M变形镁合金激光焊接接头的组织和性能研究

目的研究AZ33M变形镁合金激光焊接工艺及焊接接头的组织和性能。方法通过对2 mm厚AZ33M变形镁合金板材进行激光焊接,采用金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、万能试验机等研究了焊接接头的微观组织、物相组成、元素分布、力学性能,并研究了焊后均匀化处理对接头组织及性能的影响。结果焊接接头的焊缝边缘晶粒形态以柱状晶为主;焊缝中含有α-Mg, Mg_(17)Al_(12), MgZn,MgZn_2,Mg_7Zn_3等5种物相。结论通过调整焊接功率、焊接速度和离焦量可以获得力学性能与母材基本一致的焊接接头;中等功率焊接的焊接接头抗拉强度均能达到母材的95%以上,该变形镁合金焊接性能较优异。     

薄TA2板的等离子＋TIG焊接工艺方法研究

本文主要通过对等离子＋TIG焊接机的焊接特点介绍，对TA2薄板（3-10mm）采用本焊接方法，进行工艺摸索，稳定工艺。对不同厚度TA2拼接试板进行焊缝的力学性能检测和金相组织观察及焊缝的化学成分分析，从而找出最佳焊接工艺参数。