X80钢补焊残余应力模拟与试验验证

X80管线钢在铺设或者使用过程中会产生裂纹、气孔等缺陷而需要进行补焊修复。利用ABAQUS有限元分析软件建立了X80钢平板补焊模型,模拟分析了补焊前后X80钢焊接残余应力的变化情况,同时研究了3种不同补焊热输入量对焊接残余应力的影响。为验证模拟结果的准确性,开展了3种对应热输入量的补焊试验。模拟及试验研究结果表明,补焊残余应力高于初始焊残余应力,补焊后横向残余应力峰值较初始焊增加55.52%,补焊后纵向残余应力峰值已超过材料屈服强度。随着补焊热输入量的增大,Mises等效残余应力峰值和纵向残余应力无明显改变,但不同路径的横向残余应力变化规律有所不同。试验测量的残余应力值与模拟结果接近,两者的变化趋势一致。

BFe10-1-1摩擦塞补焊接头组织及性能研究

采用顶锻式摩擦塞补焊方法对5 mm厚的BFe10-1-1铜镍合金进行匙孔补焊实验,探讨了不同主轴转速下塞补焊接头的微观形貌、显微硬度、温度场分布及其力学性能。结果表明:主轴转速对铁白铜塞补焊成形有重要的影响,随着转速提高,接头底部缺陷逐渐缩小,塞棒区金属摩擦流线明显,晶粒呈破碎细化特征,接头从上到下,热影响区范围缩小明显。由于细晶强化作用,塞棒区显微硬度高于母材,且塞棒上侧显微硬度高于中下侧。在转速为2 100 r/min时得到接头拉伸强度最高,达到母材78%。接头表现出韧性断裂特征,随着转速提高,接头弱连接缺陷逐步下移,并不断缩小。

6082铝合金轴肩辅助加热摩擦塞补焊接头组织及温度分布

采用轴肩辅助加热方法实现了5 mm厚6082铝合金板匙孔类缺陷摩擦塞补焊修复,分析了摩擦塞补焊接头的组织和力学性能。结果表明:接头焊核区为细小等轴晶,结合面区为过渡区,轴肩影响区分层明显,热力影响区晶粒发生弯曲变形,热影响区保留了母材板条状组织。接头显微硬度均高于母材,在厚度方向上存在各层异性;抗拉强度最高达285.7 MPa,为母材的92.2%,断口呈韧性断裂特征。焊接热输入和材料热塑性变形,是接头不同区域显微组织存在明显差异的根本原因。

低合金高强钢螺纹孔摩擦塞补焊修复接头的组织与性能研究

针对轨道车辆零件螺纹孔摩擦塞补焊修复工艺及性能进行了研究。在优化的塞孔/塞棒几何参数和焊接工艺参数下制备了无缺陷的焊接接头,并分析焊接接头的微观组织、拉伸性能、冲击韧性和疲劳性能。结果显示,当轴向压力过大,接头界面处会形成未焊合缺陷。在转速为7 000 r/min、轴向压力35 kN、顶锻压力40 kN、塞棒进给量18 mm的参数下,可以获得成形良好的无缺陷接头。靠近结合界面的微观组织主要为珠光体、铁素体和部分板条状贝氏体。焊缝中的微观组织为针状铁素体和大量晶界铁素体,以及少量的板条状贝氏体。焊接接头具有优良的力学性能,其拉伸性能与母材相当,室温拉伸试验中,接头断裂位置均位于母材;疲劳实验中,螺栓外螺纹总是先于修复螺纹孔内螺纹发生疲劳断裂,修补螺纹的500万次疲劳强度达到142 MPa。

不同补焊次数对X2CrNi12铁素体不锈钢焊接接头耐点蚀性能的影响研究

以X2CrNi12铁素体不锈钢为研究对象,采用MAG焊进行不同次数的补焊,探讨了补焊次数对焊接接头组织及耐点蚀性能的影响。研究结果表明,一次补焊和二次补焊接头的焊缝区显微组织基本相似,主要由白色的奥氏体基体以及黑色的板条状和网状δ铁素体组成。与母材相比,焊接接头的晶粒尺寸明显增大。电化学测试结果显示,焊缝区的耐蚀性最好,其次是母材,而HAZ的耐蚀性最差。SEM观察发现,焊缝区无点蚀产生,而母材和HAZ出现了均匀分布的小点蚀坑。与一次补焊相比,二次补焊后的焊缝区耐蚀性更好。因此,二次补焊有利于提高X2CrNi12铁素体不锈钢焊接接头的耐点蚀性能。这一研究结果为根据焊接接头的电化学点蚀性能选择合适的补焊次数提供了理论依据。

30CrMnSiNi2A管材补焊件疲劳失效行为模拟

为了探究补焊次数对30CrMnSiNi2A管材焊接接头疲劳寿命的影响,运用有限元模拟软件Ansys Workbench以及疲劳分析软件Ansys nCodeDesign Life,基于焊接件实际形状尺寸建立管材补焊试件模型,并对其疲劳寿命进行了模拟计算。结果表明,补焊热影响区的力学性能随着补焊次数的增加而下降,疲劳寿命也随之降低;应力、应变集中主要出现在补焊热影响区,除第一次补焊外,其余补焊次数下的焊件疲劳失效起始位置均在补焊热影响区。

铝合金拉拔式摩擦塞补焊技术研究进展

拉拔式摩擦塞补焊(Friction pull plug welding, FPPW)是一种固相焊接修补技术,在大径厚比中空结构的补焊方面具有明显优势。焊接过程中材料在熔化温度以下经历剧烈塑性流动,避免了熔化焊接可能带来的凝固缺陷,提升了补焊接头力学性能。但与传统摩擦焊工艺不同,FPPW是一种侧壁摩擦连接技术,在轴向拉力的作用下通过塞棒侧壁挤压试板形成冶金结合。焊接过程中摩擦界面附近温度、应力、应变等分布不均匀,极易产生未焊合或弱结合等焊接缺陷。对缺陷进行有效抑制是实现高质量FPPW的核心。本文从FPPW基本原理、接头成形行为、成形质量控制(接头几何形状设计、焊接工艺参数)、接头微观组织及力学性能等方面对高强铝合金FPPW研究现状进行综述,并进一步展望了FPPW技术未来发展趋势。

ZTC4钛合金精铸件铸造缺陷的氩弧焊补焊工艺研究

铸造钛合金比重小、比强度高、高低温力学性能好,是一种优良的铸件结构材料,广泛用于航空航天用发动机关键部件和飞机机身结构件的制造。但在ZTC4钛合金整体精铸铸件中存在气孔、夹杂、裂纹等诸多缺陷,且在热等静压后存在需补焊凹陷。故研究钛合金精铸件铸造缺陷的氩弧焊补焊排除技术有重要意义。通过焊接工艺试验,优化焊接工艺参数和焊前-焊后热处理工艺,调整焊缝的组织和应力状态,确定最佳焊接工艺参数,以避免在焊缝凝固过程形成较大的应力集中。结果表明:补焊次数对接头的室温拉伸和冲击性能的影响不大,焊前预热和焊后热处理可以有效地降低焊接接头残余应力,防止补焊裂纹的出现。

补焊对钢制防撞梁耐撞性的影响研究

针对补焊对钢制防撞梁的耐撞性能是否有影响进行了研究工作,通过分析得到了影响焊缝连接强度的两个因素:焊缝的厚度及材料的强度。对两个因素开展了详细的分析,为体现焊缝影响因素对防撞梁耐撞性的影响,选取了shell单元创建焊缝,shell单元能够按照实际测量的结果调节厚度获得焊缝的仿真模型。为获得实际的焊缝建模所需的参数,在生产现场选取样件,并使用蓝光扫描获取补焊样件焊缝厚度与普通焊缝厚度的差值数据。针对焊缝的强度,通过焊接样片级硬度试验,发现手工焊与机器人焊的焊缝强度基本无差异。将获取到的参数代入仿真模型并与钢制防撞梁低速碰撞试验结果进行对比,验证了补焊对钢制防撞梁耐撞性能无影响。

视觉补焊在白车身主线的应用及拓展

降本增效是企业核心竞争力的重要指标之一。随着国内车身技术的发展,新兴技术的应用占据着汽车行业的首要地位,也是降本增效的重要控制环节。视觉补焊满足了系统定位精度和焊点位置精度要求,具有一定的工艺性优势和经济性优势,可提升单工位焊接数量,增加线体的工艺柔性;同时节省了投资端成本和运营端成本。文章主要从视觉补焊的现场测试、项目应用和拓展来介绍:通过新技术在白车身的实际应用来实现最终的成本控制,并针对应用过程中出现的问题进行了一定的优化拓展,为后续项目应用提供了一定的指导意义,具有极大的应用前景。

某电站锅炉水冷壁补焊层裂纹原因分析

针对某电站锅炉水冷壁管补焊层裂纹的问题,通过宏观检查、无损探伤、成分分析、金相组织、硬度检验、力学性能检验和微区能谱分析等方法来查找原因,结果表明在焊缝金属中C质量分数较高,造成晶界处的S、P元素富集,形成低熔点共晶体,而这主要是由于在补焊过程中管样表面涂层未打磨干净所导致的,同时焊接热应力较高,最终在焊后沿晶界处产生焊接裂纹。

多次补焊对304不锈钢焊接接头性能的影响

304不锈钢具有良好的塑性、韧性和耐腐蚀性。因此,在工业生产过程中,304不锈钢的应用范围十分广。但是,为保障304不锈钢在应用过程中能够发挥出功能价值,需要控制304不锈钢的焊接质量,使焊接接头的力学性能得到提升。本文主要通过对304不锈钢的特性、接头制备方法、及性能评估指标进行阐述,并分析多次补焊对304不锈钢焊接接头性能的影响,来探讨保障304不锈钢焊接接头性能的措施,仅供参考。

增材制造高温合金压力容器裂纹补焊工艺研究

本文主要研究了增材制造高温合金压力容器裂纹补焊工艺。介绍了增材制造技术原理及其在高温合金压力容器修复中的应用。提出了增材制造高温合金压力容器裂纹补焊工艺的设计思路。对增材制造高温合金压力容器裂纹补焊工艺进行了优化,对焊接路径进行了优化,以提高焊接质量和效率。通过实际应用验证了其可行性和有效性。对于提高高温合金压力容器的使用寿命和安全性具有重要意义。

多次补焊对30CrMnSiNi2A电子束焊接头力学性能的影响

研究了多次补焊对30CrMnSiNi2A超高强度钢电子束焊接头力学性能的影响。通过对不同补焊次数的焊缝接头进行分层拉伸试验和冲击试验,研究了电子束补焊技术修复焊缝的可行性。试验结果表明:随着电子束焊补焊次数的增加,试板焊接残余角变形量单调增大,补焊1次、2次和3次的角变形量分别约为2.1°,4.0°和5.5°;多次补焊对接头的抗拉强度影响较小,不同补焊次数下强度变化幅度不超过1.5%,但随着电子束焊补焊次数的增加,接头整体塑性下降,接头冲击韧性单调降低。本文结果对30CrMnSiNi2A超高强度钢结构焊接生产具有指导意义。

不同补焊次数下ZG06Cr13Ni4Mo的组织演变规律

为了明确不同补焊次数下ZG06Gr13Ni4Mo马氏体不锈钢补焊区显微组织的演变规律,采用钨极气体保护电弧焊(Gas tungsten arc wel-ding,GTAW焊)对40 mm厚ZG06Gr13Ni4Mo板进行一次、二次补焊,每次补焊完成后进行600℃下2 h的回火。分别采用OM、SEM、EBSD和TEM检测母材和不同补焊次数下补焊区的显微组织变化,研究补焊区域的组织演变规律。结果表明:补焊区的物相主要由马氏体和少量逆变奥氏体组成,逆变奥氏体以细条状分布在马氏体边界及基体内。补焊区中逆变奥氏体的含量随补焊次数的增加而增多,而且焊缝区逆变奥氏体的含量大于热影响区。此外,补焊区的晶粒有细化的趋势,相对于母材,一次及二次焊缝区的晶粒尺寸细化了45.2%和61.9%,焊缝区的晶粒尺寸比热影响区分别细化了40.8%和48.3%,逆变奥氏体的大小约为马氏体的50.0%。补焊区域织构的取向由铸件的〈101〉转变为各向异性,小角度晶界减少,大角度晶界增多。随补焊次数增加,补焊接头的硬度、抗拉强度逐渐下降,塑性得到改善。

超声冲击对30CrMnSiNi2A钢补焊接头显微组织和性能的影响

对30CrMnSiNi2A钢3次补焊接头焊趾区域进行超声冲击处理,通过组织观察、拉伸试验、硬度测试和残余应力测试等方法研究了超声冲击对补焊接头显微组织、力学性能和残余应力的影响。结果表明:超声冲击使得在距离补焊接头表面约100μm区域产生晶粒细化和塑性变形;由于超声冲击影响层的厚度与补焊件相比较小,因此超声冲击对补焊接头拉伸性能的影响不大;超声冲击使得补焊接头表面的显微硬度显著提高,这与补焊接头表面产生的晶粒细化和位错运动阻力增大有关;超声冲击可将补焊接头在多次补焊过程中累积的残余拉应力转化为残余压应力。

铝合金补焊工艺与疲劳性能的研究进展

铝合金具有氧化性强、热导率大和凝固收缩率大等特点,使用传统补焊工艺修复铝合金构件可能会使接头性能弱化,无法保证补焊修复质量。本文综述了搅拌摩擦焊、激光熔覆焊和冷金属过渡焊等新型修复技术的工艺特点及其在铝合金补焊领域的研究进展。针对铝合金结构补焊后疲劳性能下降问题,总结了疲劳破坏机理和工艺措施等方面的创新性研究成果,为铝合金补焊技术的理论研究和实际应用提供参考。

补焊工艺对30CrMnSiA接头微观组织及性能的影响研究

为了降低企业成本、避免检修过程中大型结构件直接更换造成的资源浪费,针对30CrMnSiA焊接件服役过程中出现的裂纹缺陷开展了补焊试验。试验过程中的焊缝填充金属分别选用HTJ-3、HTG-1焊条,并采用金相、扫描电镜、电子背散射衍射、拉伸、冲击、弯曲等试验对补焊前后接头的组织和性能进行表征分析,建立微观组织与力学性能之间的依存关系,为结构钢钢补焊工艺的优化提供一定的理论支撑。结果表明:补焊前后焊缝底部区域的组织均以马氏体+铁素体为主。补焊过程采用HTG-1作为填充金属,使得补焊区沿垂直于熔合线方向形成了粗大的柱状晶。另外,补焊前后接头原始焊缝区均以大角度晶界为主,使得该区域金属对裂纹扩展的阻碍能力增强。补焊后,焊接接头的抗拉强度及塑性指标都有明显的下降,但冲击韧性有所提高。

X80钢补焊残余应力影响下的氢扩散模拟

通过有限元软件ABAQUS建立了X80钢三维补焊模型,综合考虑焊接残余应力和组织不均匀性的影响,采用顺序间接耦合方法,对平板补焊的温度场、应力场和氢扩散进行耦合计算。研究了在不同补焊热输入条件下的补焊残余应力变化规律。结果表明:补焊后最大残余应力出现在补焊焊缝区域,横向残余应力S11应力峰值增加55%,纵向残余应力S22超过材料屈服强度。不同补焊热输入对S11影响较大。无残余应力影响时氢扩散呈现梯度分布,有应力影响时,氢在残余应力集中区域浓度较大,残余应力促进了氢的扩散和聚集。

NiCrFe合金补焊15Cr2Mo1耐热钢焊缝组织与力学性能

针对15Cr2Mo1耐热钢焊缝服役过程中易出现表面裂纹的问题,采用与该钢种使用场景相似的NiCrFe合金对预制不同坡口深度来模拟裂纹深度的焊缝进行补焊。通过补焊焊缝组织及性能表征,验证补焊修复工艺的适用性。结果表明:不同深度裂纹补焊后均成型良好且无明显缺陷,焊缝金属均由奥氏体胞状树枝晶及第二相析出物组成,熔合区附近存在少量共晶铁素体,但Ⅱ型边界与熔化边界间的白亮条带中不存在铁素体。补焊填充量的增加主要使接头的屈服强度降低,尤其坡口深度由6.5 mm增加至13 mm时,室温及高温屈服强度均大幅度降低15%左右,此后降低趋势减缓。填充量增加使熔合线及熔合线外2 mm区域冲击韧性提高,而全焊缝硬度随填充量增大呈现先减小后增大的特点,这与补焊缝所受的拘束作用、合金元素偏析形成析出相增多有关。