基于产教融合《焊接冶金学》课程教学改革初探

焊接技术是现代工业生产制造加工中一项重要的连接方法,在航空航天、船舶、化工、能源等领域都有广泛的应用。《焊接冶金学》是学习焊接技术过程中一门重要的专业理论必修课程,是学习后续其他焊接专业课程的基础。在深化产教融合,促进教育、人才、产业、创新有机结合的大环境下,通过分析焊接冶金学这门课程的的学习情况,基于产教融合模式特点对《焊接冶金学》课程进行改革,改革内容包含明确教学目标、定制课程内容、拓展授课模式、融入课程思政以及优化评价体系,以培养出更高质量的焊接方面的应用型人才。

DP1180钢板高温单向拉伸性能研究

通过Gleeble-3800热模拟机在500~900℃范围内对1.8 mm厚度DP1180钢板进行高温拉伸试验,探究了温度对其力学性能的影响,并分析了不同温度下拉伸失效试样的断口形貌和显微组织。研究结果表明:材料的抗拉强度随着温度的上升显著降低,当拉伸试验温度由500℃上升到900℃后,抗拉强度由759 MPa下降至251 MPa;同时延伸率大幅提高,由36.5%提高至71.5%;在此过程中,拉伸试样的断口形貌由包含脆性断裂特征转变为典型的韧性断裂特征。

激光螺旋点焊的断裂行为与断口研究

为研究激光螺旋点焊的断裂行为和断口特征,以期为高性能激光点焊的应用提供理论支持。采用振镜搭载机器人的激光螺旋焊接系统对1 mm厚汽车用高强钢进行焊接,设计了一种类阿基米德螺旋线扫描路径以使焊点热输入均匀分布,并对焊接接头的断裂行为进行分析。研究发现,在拉剪力的作用下,激光螺旋点焊主要发生的断裂失效形式为单面焊点撕出断裂和双面焊点撕出断裂,裂纹的萌生及扩展均是沿着熔合区和热影响区交界处。粗晶热影响的大角度晶界比例相对较少,为18.69%,KAM均值最大为0.65,存在的应力应变相对较大,使得裂纹更倾向于在粗晶热影响区萌生和扩展。

振镜激光飞行焊接技术在新能源储能模组生产中的应用研究

随着新能源技术的不断进步,新能源储能模组装备的生产效率显得尤为重要。提出了一种基于振镜激光飞行焊接技术的解决方案。该方案通过设计连贯的生产设备,并引入振镜激光飞行焊接技术。振镜激光飞行焊接技术具有非接触性、高精度、动态运行等优势,能够有效缩短加工时间,提高产品质量,降低人工成本,并推动新能源产业的发展。主要论述新能源储能模组的生产设备、生产工艺路线以及振镜激光飞行焊接的优势等,经过现场调试及工艺试验,掌握了振镜激光飞行焊接核心技术,实现了新能源储能模组的稳定高效应用。并验证了其在新能源储能模组生产过程中的可行性。

不锈钢薄板激光焊接头变形及预测研究进展

具有薄板结构的新能源汽车、航空航天器等运载工具极大地推动了现代工业轻量化的发展和应用。激光焊接作为先进制造领域的关键技术被广泛用于薄板结构互联工艺。但薄板结构的焊接变形及预测仍然是该研究领域面临的核心问题。根据不锈钢薄板激光焊接领域的研究进展,全面评述了此领域的研究现状,系统阐述激光焊接工艺下的焊缝几何尺寸对变形的影响,概括分析焊接变形预测的热源模型误差、关键技术、创新方法。旨在厘清不锈钢激光焊接变形的工艺特点、影响机理、发展趋势,为薄板激光焊接领域提供借鉴,推动新型薄板轻量化结构在各制造行业的广泛应用。

激光螺旋点焊和电阻点焊DC06镀锌钢接头组织和性能

对比研究了激光螺旋点焊和电阻点焊工艺对DC06镀锌钢接头成形、微观组织和力学性能(显微硬度和剪切性能)的影响规律.结果表明,两种工艺均能获得成形良好的焊接接头,激光螺旋焊接头微观组织主要为铁素体(F)和少量渗碳体(Fe3C);电阻点焊接头微观组织主要为贝氏体(B)和铁素体(F).由于内外散热不均匀,激光螺旋点焊熔核区中心形成不同硬度的等轴晶,周围为具有明显取向的柱状晶,硬度值为130~160 HV10;电阻点焊熔核区冷速相近,无明显硬度梯度,硬度在190 HV10左右.激光螺旋点焊拉剪承载载荷为10.14 kN,比电阻点焊的8.82 kN提升了13.02%.接头失效形式分析发现:激光螺旋点焊和电阻点焊的失效形式分别为撕出型和拔出型,激光螺旋点焊由于热影响区组织塑性较好,接头受到拉剪作用时更易产生大角度转动而吸收更多的能量,具有更好的力学表现.最后,还对搭接间隙和锌镀层对激光螺旋点焊接头力学性能的影响进行讨论.

铼(Re)的性质及应用研究现状

综述了稀散金属元素铼 (Re)的物理性质、机械性能、资源及制备技术 ,特别介绍了铼在超耐热合金领域的应用研究现状和发展趋势。

含内生硬质碳化物颗粒的金属堆焊层的抗磨性能及磨损机理

利用钛铁(Fe-Ti)、钒铁(Fe-V)、石墨和金红石等组分的电弧冶金反应合成了含TiC和VC硬质碳化物颗粒的金属堆焊层;采用MLD-10型动载荷摩擦磨损试验机考察了金属堆焊层的抗磨性能,探讨了其磨损机理.采用X射线衍射仪和扫描电子显微镜分析了堆焊层的相组成\微结构及磨损表面形貌.结果表明:含硬质碳化物颗粒的金属堆焊层具有良好的耐磨粒磨损性能,其单位面积磨损质量损失仅为EDZCr-C-15焊条相应金属堆焊层的约1/9;所制备的金属堆焊层基体组织为低碳马氏体,内生硬质碳化物颗粒弥散分布于基体组织中;硬质碳化物颗粒同低碳马氏体基体表现出良好的韧性和硬度复合效果,从而有利于显著提高金属堆焊层的抗磨性能.

纳米Y2O3-Co基合金激光熔覆复合涂层的分析

采用纳米Y2O3和Co基合金粉末,并利用激光表面熔覆技术和堆焊技术在Ni基合金基体上制备了纳米Y2O3-Co基合金复合涂层.运用扫描电镜(SEM)等测试方法,研究了复合涂层的显微组织和显微硬度,通过磨损试验和腐蚀试验分析了激光熔覆涂层和单一堆焊层的耐磨性和耐蚀性。结果表明,激光熔覆层显微组织由熔合区、细等轴状枝晶区及粗枝晶区构成;激光熔覆层的显微硬度由堆焊层的512.8HV提高到868.9HV;激光熔覆层的耐磨性提高了51.2倍,40min磨损量由堆焊层的25.6mg降低到激光熔覆层的0.5mg;激光熔覆层在10%HCl、10%HNO3和10%NaOH中的耐腐蚀性均比堆焊表面有明显改善.

BT5-1钛合金与C-103铌合金的真空电子束焊接工艺研究

基于BT5 1钛合金与C 103铌合金性能的分析和电子束焊接的特点,实现了 BT5 1 与 C 103 的电子束焊接。试验结果表明:选用合适的电子束焊接工艺规范连接的BT5 1与C 103的接头成形良好,没有产生裂纹等缺陷。占空比对焊接质量有重要影响。

A6N01铝合金焊接接头的微观组织与力学性能

对高速列车车体用新型A6N01铝合金进行MIG焊接,使用光学金相(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、显微硬度计和拉伸试验机对焊接接头的显微组织与力学性能进行观察与分析。结果表明:焊缝金属为等轴晶状的铸态组织,焊缝边缘的熔合区形成柱状晶组织。在热影响区(HAZ),过时效区的晶粒比淬火区的更为粗大,形成HAZ软化区。A6N01铝合金母材析出短棒状β′(Mg2Si)过渡强化相。HAZ析出粗大的短棒状稳定强化相β(Mg2Si)。焊缝显微硬度最低,约为65 HV。焊接接头的抗拉强度为270 MPa,断后伸长率为6.0%。

基于TiC-VC的抗磨粒磨损堆焊焊条

用钛铁、钒铁、石墨、人造金红石等组成焊条药皮,通过高温电弧冶金反应生成TiC VC,研制了硬度高、抗裂性好的耐磨粒磨损堆焊焊条。通过扫描电镜、工艺性能试验、磨粒磨损试验等,系统地研究了焊条药皮组分对堆焊层硬度、工艺性能、耐磨性及显微组织的影响。结果表明:随着药皮中钛铁、钒铁、石墨组分增加,堆焊层硬度提高,但焊接工艺性能恶化。堆焊层显微组织为低碳马氏体和碳化物。堆焊抗裂性优于D618、D667焊条,相对耐磨性可达D667焊条的8倍。

铼-钛(Re-Ti)功能梯度材料的设计与制备

利用电子束熔炼技术在钛合金基体上制备了铼钛(Re-Ti)功能梯度材料。通过对Re,Ti元素基本性质及Re-Ti二元合金相图的分析设计了Re-Ti梯度材料。通过模拟电子束熔炼温度场,确定了制备梯度材料的混合金属粉末配比和熔炼工艺。实验结果表明:Re-Ti梯度材料成形良好,桥渡层中各元素沿厚度方向连续均匀变化。

钢塑复合管生产线自动控制系统的研究

钢塑复合管既具有钢管的耐压性能 ,又具有塑料管的耐腐蚀性能 ,为塑料 /胶 /钢管 /胶 /塑料的五层结构。工控机、PLC及触摸屏等构成了钢塑复合管生产线控制系统的核心 ,对挤出温度控制系统和速度联动控制系统进行了重点介绍。应用结果表明 ,研究的钢塑复合管生产线控制精确高 。

基于PLC的钢筋焊接网生产线控制系统的研究

介绍了PLC在钢筋焊接网自动化生产线中的应用熏对整个控制系统的构成、功能、硬件实现与软件设计均进行了分析,特别介绍了钢筋焊接网生产过程中横向钢筋的输送和焊接过程顺序控制的梯形图设计。运行结果表明,PLC的应用大大提高了钢筋焊接网自动化生产线的生产效率和产品质量,方便了生产过程的控制和管理。

耐高温复合材料的电子束熔炼制备工艺研究

为了提高钛合金表面的耐高温性能,研究新型的耐高温功能梯度材料,基于电子束高能量密度和难熔金属钼具有高熔点的特点,开发了电子束熔炼制备涂层材料的新技术,通过应用钛钼混合金属粉末在钛合金基体上制备了耐高温复合层。试验结果表明:电子束熔炼扫描轨迹和熔炼参数可以实时精确控制,并且实现了钛合金耐高温复合层的制备。混合金属粉末中钼含量越高,粉末堆敷厚度越大,熔炼束流越大。

Al-0.6Mg-0.6Si铝合金MIG焊接接头显微组织与微区成分研究

对轨道车辆用新型Al-0.6Mg-0.6Si铝合金进行了熔化极隋性气体保护(MIG)焊接,利用光学金相(OM)、能谱(EDAX)分析等测试手段,对焊接接头的显微组织与微区成分(质量分数)进行了分析.结果表明:采用MIG焊接方法能够获得成形良好的接头,焊缝中心结晶形成典型铸态组织,但易于偏聚形成显微夹杂,靠近熔合线的焊缝逐渐由焊缝边缘的柱状晶过渡到枝状晶.熔合线附近的焊缝边缘易于形成Si偏析带,Al-0.6Mg-0.6Si基体组织的质量比m(Mg)∶m(Si)≈1.04∶1,焊缝中心Mg元素受电弧高温烧损,Mg含量(质量分数)为3.08%.

电子束熔炼制备钼-钛梯度材料的研究

通过对Mo、Ti元素基本性质及Mo-Ti二元合金相图的分析,设计了Mo-Ti复合层,在钛合金基体上制备了Mo-Ti梯度材料。结果表明,Mo-Ti梯度材料成形良好,复合层中Mo元素沿厚度方向连续均匀变化。

电弧冶金反应生成TiC-VC的机理研究

碳化钛的形成依赖于钛、钒等强碳化物形成元素,高温电弧冶金反应时钛、钒能够直接与碳化合生成TiC和VC。用扫描电镜(SEM)、电子探针(EMPA)对TiC VC形态及分布进行了研究,探讨了TiC VC形成的机理。结果表明:TiC VC主要在熔滴反应阶段生成并形核,熔池反应阶段聚集长大并在熔渣和熔敷金属界面发生扩散。TiC VC的形成固定了大量碳元素,避免了结晶和相变过程中二次碳化物沿晶界网状析出。

7715D高温钛合金的电子束焊接

采用电子束焊接方法研究了7715D高温钛合金的焊接性能。焊接结果表明:焊接接头成形良好,焊接接头抗拉强度达到983 MPa,断口部位位于热影响区;焊缝和靠近焊缝的热影响区的显微组织均为典型的网篮状,母材显微组织为块状初生α相和β转变组织构成的双态组织。