SiC_(p)/2024Al复合材料热挤压对激光焊接接头组织性能的影响

采用SiC颗粒增强铝基复合材料替代铝合金制造舰船船体或装甲车体,是解决当前舰船、装甲机动性和防护性二元矛盾的潜在途径。在实际应用过程中因为供货渠道不同,此材料存在不同的状态,这对材料焊接会产生较大的影响。对不同供货状态的SiC_(p)/2024Al复合材料进行激光焊接,对比热挤压前后材料的焊缝成形情况,分析热挤压工艺对焊缝成形以及焊缝接头的物相和显微组织的影响;通过显微硬度,拉伸等力学性能测试,分析复合材料的断裂行为并确定其断裂机理。试验结果表明:热压烧结的SiC_(p)/2024Al复合材料激光焊缝中存在大量的气孔缺陷,接头的最高抗拉强度为76 MPa,仅达到母材强度的28%,焊接后材料强度下降严重;采用热挤压后的复合材料进行激光焊接,焊缝完整,无气孔缺陷,接头没有出现明显的低硬度区域,接头的抗拉强度达到124 MPa,相比于热挤压前的材料焊接接头抗拉强度上升60%;相较于热压烧结的材料,热挤压后的材料焊接性明显增强,接头力学性能有明显的提升。

热传导模式对电弧增材制造800 MPa级船用高强钢组织与性能的影响

为了研究热传导模式对800 MPa级船用高强钢增材构件组织与性能的影响,采用电弧增材制造技术在不同工艺下沉积了800 MPa级船用高强钢构件,并对其进行微观组织表征和力学性能测试.沿高度方向沉积时,构件底部主要为针状铁素体和马氏体组织,中部和顶部为块状和针状铁素体+粒状贝氏体组织,水平和竖直方向的屈服强度分别为708 MPa和652MPa,抗拉强度分别为895 MPa和831 MPa,-60℃冲击吸收能量分别为66 J和86 J;沿横向沉积时,构件的显微组织为细小的针状铁素体和板条状马氏体,屈服强度和抗拉强度分别达到929 MPa和1 020 MPa,-60℃冲击吸收能量为92 J,结果表明,800 MPa级船用高强钢增材构件的力学性能对热传导模式的敏感性较高,优化热传导模式可以明显提升其综合力学性能.

超音频MIG辅助三丝电弧增材制造工艺研究

多丝多弧的增材技术具有更高的成形效率,但是较大的热输入会影响形貌和性能,因而引入超音频电弧以达到细化晶粒并提高熔深的目的。以316L不锈钢作为试验材料,采用MIG焊工艺,自主搭建超音频三丝电弧增材制造平台,基于单丝单道模型,进行了三丝单道单层以及三丝单道多层增材工艺试验研究。结果表明,30 kHz超音频电弧可显著细化熔敷道组织并破坏树枝状结构,横向和水平平均抗拉强度分别提高了81 MPa和23 MPa,水平平均断裂延伸率从18.5%提升到39.3%,且整体提高试件的显微硬度。但若频率过高,超声波带来的能量会过高,从而减缓冷却速度,导致晶粒粗化。

焊接工艺对铝合金脉冲MIG横焊气孔敏感性的影响

在铝合金大型结构件焊接中横焊的难度最大,如何减少焊缝气孔缺陷是当前的研究热点之一。以1561铝合金板脉冲MIG横焊为研究对象,通过X射线探伤和显微组织观察系统分析了不同焊接工艺参数对气孔敏感性的影响,结果显示:氦气与氩气混合气在一定比例范围内,焊前高温预热、电弧上倾,均有利于熔池气体逸出;电弧电压和焊接速度的增加有利于减少焊缝大气孔,而随着焊接电流增加,焊缝大气孔数量增加。该研究可为铝合金横焊工艺的优化提供试验依据。

铝/钢搅拌摩擦焊金属间化合物调控研究进展

铝/钢异种金属的可靠连接是汽车行业实现轻质节能设计的重要途径.铝和钢的热物理性能和化学性能差异大,采用固相焊方法连接较为适宜.搅拌摩擦焊(friction stir welding,FSW)具有热输入低、高温停留时间短和焊接变形小等特点,在连接铝/钢异种金属上具有较大的优势和潜力.铝/钢异种金属FSW高质量的核心技术之一为界面金属间化合物的调控.基于铝/钢FSW固相连接机制,文中从焊接参数(焊接速度、焊具转速、偏移量、倾斜角和下压量)、焊具结构(搅拌针形貌、螺纹及锥角)和中间层(铝和锌等)设计等方面对界面金属间化合物调控的研究现状进行了综述,并围绕接头承载能力的提升总结了铝/钢FSW新技术(匙孔填充、自铆接及外源辅助FSW),并进一步展望了铝/钢FSW的发展趋势.

5083铝合金/E36钢熔钎焊接头组织及力学性能

文中采用Zn-Al22药芯焊丝实现了4 mm厚5083铝合金与E36钢异种材料的TIG熔钎焊。重点研究了焊接电流对铝/钢熔钎焊接头成形、界面金属间化合物以及抗拉强度的影响。结果表明,熔钎焊接头钢侧界面生成了η-Fe2Al5Znx金属间化合物层,其中还分布有少量δ-FeZn10相;随着焊接电流逐渐增大,焊缝金属在E36钢表面的润湿铺展逐渐提升,熔宽逐渐增大,η-Fe2Al5Znx金属间化合物层增厚,δ-FeZn10相也随之增多;当焊接电流超过120 A时,界面层生成Fe-Zn金属间化合物层;较薄的η-Fe2Al5Znx金属间化合物层和分布在η-Fe2Al5Znx层中的δ-FeZn10有助于提高接头抗拉强度;铝/钢熔钎焊接头均断裂于钢侧界面,当焊接电流为110 A时,接头抗拉强度达到最大值120 MPa。

铝合金船体涨拉火焰矫形工艺应力应变分析

为解决常规火焰矫形效率低下的问题,文中提出涨拉火焰矫形技术,在焊接变形调修前使用涨拉工装反向施加拉伸强制变形,同时进行火焰调修作业,实际验证表明涨拉工艺矫形效率是常规火焰矫形的2.5倍。通过数值计算实现焊接、涨拉、矫形等工艺过程中的应力、变形传递模拟。计算结果表明,常规矫形降低原有焊缝纵向拉应力水平,降低框架中心原有挠曲变形压应力水平;涨拉条件下的火焰矫形,其压应力降低效果更好,可有效增加焰道及其周围的压缩塑性应变区,从而获得更好的矫形效果。

低镍含氮奥氏体不锈钢激光-电弧焊电弧特性及组织性能

采用100%Ar_(2),98%Ar+2%N_(2),92%Ar+8%N_(2),85%Ar+15%N_(2)四种混合比例的保护气体对08Cr19MnNi3Cu2N低镍含氮奥氏体不锈钢进行激光-脉冲MAG电弧复合焊接,研究保护气体中氮气比例对焊缝中气孔数量、焊缝熔深和熔宽、电弧形态、微观组织及铁素体含量等影响机制.结果表明,随着保护气体中氮气比例的增加,焊缝气孔数量增多,气孔的体积也随之增大;焊缝熔深显著增加,而焊缝熔宽变窄,焊缝平均硬度有所下降,电弧收缩明显,电弧弧柱宽度随着氮气比例的增加而减小,焊接飞溅数量随之增加且体积增大,电弧稳定性变差;焊缝中铁素体含量由6.91%,6.80%减少至5.38%和4.62%,铁素体枝晶也逐渐变细,二次枝晶臂变短.焊缝组织中只仅存在少量δ和γ两相;从4个晶面观察奥氏体晶粒的尺寸也随着氮气比例的增加而逐渐减小.

校外实践基地在学生实践能力培养中的作用

实践教学是大学教育的必要环节,为理论教学提供有力支撑。高校建立校外实践基地、完善校企合作的协同育人模式,是培养大学生实践能力的有效途径,为学生就业、创业提供有力保障。总结了大连民族大学计算机科学与技术专业的校外实践基地的建设过程,分析了校外实践教学中存在的一些问题,提出了进一步深化实践教学的方法,构建了多层次递进的实践教学体系。采用基于项目驱动的实践教学方式,对高校强化协同育人,提升学生实践能力成效显著。

Research on stretching flame correction technology of aluminum alloy ship frame skin welding structure

At present,conventional flame correction has shortcomings such as random heating route and low efficiency.The welding seam of the aluminum alloy ship frame skin structure is concentrated and the frame restraint is large.It is difficult to control and eliminate the local convex deformation after welding.In order to improve the conventional orthopedic technology and improve the orthopedic efficiency,the pre-elastic deformation technology is proposed.Using the method of combining numerical simulation and experiment,the orthopedic effect of conventional and pre-elastic orthopedic technology is studied,and the influence of pre-deformation variables and heating path on deformation control of the frame skin structure after welding is simulated.The simulation results show that the technical key to the control of convex deformation lies in the control of the pre-elastic deformation and the setting of the heating route.The experimental verification results show that the pre-elastic deformation technology has a better control effect than conventional orthopedics,can significantly improve the orthopedic efficiency,and provides a new method for deformation control in the shipbuilding industry.

波动工况下点焊质量在线预测及模型解释

基于电阻点焊过程的多传感信号特征,面向多种板材组合建立焊点质量在线预测模型,研究了异常工况波动对四类机器学习回归模型的影响,分析了不同模型和输入变量对含异常工况试验数据集的适应性,并采用Shapley值、t-SNE等方法对波动工况下的模型性能进行解释.结果表明,高斯过程回归模型和电阻+力信号具有最佳的熔核直径预测性能,焊接电流、热输入能量和电极位移峰值特征对于波动工况具有良好普适性.此外,异常工况引起的信号特征分布差异会显著影响回归预测模型的泛化性能,应尽量减少训练集与数据集差异以提高焊点质量预测的准确性.

船用小组立焊接生产线智能化技术研究

目前国内船舶企业对小组立焊接主要采用手工焊,由于施工人员技能水平不一、焊接工艺各工序分布分散且生产负荷不均衡等,导致焊接质量不稳定及效率低下。通过对某船舶企业传统的小组立焊接工艺流程进行智能化升级技术研究,采用数字化、智能化设备、焊接工艺数据库与知识库、小组立焊接在线检测技术及智能管控系统等,实现对小组立焊接生产线的智能化升级,提高生产效率和质量。

高镁铝合金搅拌摩擦交叉焊接头微观组织与力学性能

为满足大型铝合金船舶壁板的制造需求,对新一代高镁铝合金进行了搅拌摩擦交叉焊接试验.结果表明,交叉焊接头成形良好,搅拌区晶粒尺寸最小,热力影响区晶粒形态没有明显方向性,与单道搅拌摩擦焊相比,交叉焊接头搅拌区晶粒组织更细.显微硬度测试结果表明,交叉焊接头显微硬度变化范围较小,前进侧接头软化明显;拉伸试验测试结果表明,交叉焊接头抗拉强度为340 MPa,为母材强度的87%,对比搅拌摩擦焊接头抗拉强度358 MPa略微降低,在热影响区断裂,断裂方式为45°韧性断裂;疲劳裂纹萌生于焊缝底部,在最大应力150 MPa下循环超2×10^(6)次未断裂,疲劳性能良好,瞬断区断裂方式为韧性断裂.

船用型材加工智能化升级技术研究

传统的型材加工主要依靠人工作业,由于操作人员水平参差不齐,导致加工效率及质量不稳定。通过对船舶企业传统型材加工工艺进行梳理,形成传统的型材加工工艺流程,并对工艺流程下各工序进行数字化、智能化升级;采用先进的智能化设备代替落后的加工设备;通过型材加工数据库、工艺知识库、型材加工生产线的智能管控系统,实现型材加工实时运行状态信息采集、生产状态实时监控、设备故障报警分析、工时物量统计分析、报表打印输出、零件质量在线检测、工艺的自动生成与下发等功能,完成型材加工的数字化、智能化流水线升级改造,提高型材加工效率与质量。

1561铝合金薄板随焊干冰激冷变形控制

目前随焊激冷技术存在装置复杂、占用空间大、冷却介质低效等缺点,为改善其在船舶制造业上的应用,提出随焊干冰激冷技术。采用数值模拟与试验分析相结合的方法研究随焊干冰激冷对铝合金薄板变形的控制。对喷嘴喷射干冰形成的冷源温度场进行测量。并基于测试结果建立冷源模型,实现了随焊干冰激冷的有限元数值模拟。通过研究冷却距离对残余应力和变形的控制效果,优化随焊干冰激冷工艺。研究表明,现有条件下最优的冷却距离约为40 mm。通过施加随焊干冰激冷最优工艺,纵向残余拉应力峰值减小46.9%,纵向压应力峰值减小40.8%,焊接变形量减小51.5%。理论及试验结果表明,随焊干冰激冷技术是一种控制薄板焊接应力及变形的有效手段,为随焊激冷技术在船舶制造业上的应用提供一个方向。

金属玻璃腐蚀行为研究进展

金属玻璃成分和结构均匀,不存在晶态合金中腐蚀优先发生的晶界、位错和偏析等缺陷,因而人们期望其具有优异的耐蚀性。综述了金属玻璃腐蚀行为的研究历史,总结了两个主要的研究方向,即评估新开发金属玻璃的耐蚀性以及发展高耐蚀金属玻璃。基于前人工作,本文提出了金属玻璃耐蚀的3点机制,即固溶足够多的耐蚀元素、消除微观结构缺陷及局域原子之间的强交互作用。选取Zr基、Fe基、Al基、Mg基及Ni基5种典型金属玻璃体系,介绍了其腐蚀行为的研究现状,分析了合金成分及晶化对耐蚀性的影响规律。金属玻璃作为准脆性材料,其断裂行为更敏感于环境的作用。以Zr基金属玻璃为例,介绍了目前金属玻璃环境敏感失效行为,包括氢脆、应力腐蚀开裂、腐蚀疲劳和磨损腐蚀。亦指出了目前金属玻璃腐蚀机制探究的欠缺及研究难点,展望了今后金属玻璃腐蚀行为可能的研究方向和重点。