316L不锈钢掺杂SiC环状同轴送粉TIG熔覆层组织结构与性能

TIG熔覆是经济高效的表面修复方法,与传统的预置粉末法相比,同轴送粉法具有优良的适应性,但是试验研究相对较少.自主设计制造了环状同轴送粉TIG熔覆焊枪,与管状同轴送粉TIG熔覆焊枪相比,制造的熔覆层不存在熄弧位置凹坑、焊缝不够平直以及焊缝熔宽不一致等问题,而且具有更高的熔覆效率.结果表明,采用优化的焊接热输入、送粉量和SiC含量参数匹配,在316L不锈钢表面进行环状同轴送粉TIG熔覆,获得了外观优良的单层单道熔覆层、单层多道熔覆层.对熔覆层进行显微硬度测量、微观组织及元素成分分析、宏观电化学腐蚀试验、微区电化学腐蚀试验以及耐磨性能测试,并与母材进行了比对,环状同轴送粉TIG熔覆导入的SiC粉末有效地提升了熔覆层的耐蚀性与耐磨性.

海洋工程小尺寸双相钢管的GTAW焊接工艺

针对公司圆筒形FPSO项目中的小尺寸双相钢管与法兰的对接接头,选择手工钨极氩弧焊作为焊接方法,按照欧标ISO 15614-1及项目焊接规格书要求进行了焊接工艺评定试验。试验结果表明,采用文中开发的工艺能够获得满足性能要求的焊接接头。

白鹤滩水电站百万千瓦级水轮机主轴窄间隙埋弧焊工艺应用

白鹤滩水电站百万千瓦级水轮机主轴为法兰、轴身三段组焊结构,主轴材料25MnSX锻钢。文中选用AWS A5.23 F9P2-EF3-F3系列埋弧焊丝和焊剂,采用窄间隙埋弧自动焊设备,通过焊接工艺评定试验,制订出水轮机主轴25MnSX的焊接工艺并实施焊接,主轴焊缝一次探伤合格率99%以上。通过主轴组合焊缝止口定位、立式装配及焊后消应热处理合理支撑方式,主轴焊后同心度控制在Φ0.5 mm精度内。

Cu对铝/钢CMT熔钎焊接头界面区组织的影响研究

采用冷金属过渡方法,以AlSi5焊丝为填充金属,在5052铝合金和镀锌钢板之间添加铜箔片进行搭接熔钎焊,使用扫描电子显微镜结合能谱分析和拉伸试验机对接头的界面区组织与性能进行研究。结果表明,未加入铜箔时,界面区组织主要由FeAl_(3)金属间化合物组成;铜箔的加入使得界面区组织中新生成了CuAl_(2)金属间化合物,同时改善了Zn在界面区的分布。Zn固溶于Al中,一定程度上抑制了Fe-Al金属间化合物产生。加入铜箔后的试样断裂位置发生改变,接头的承载能力与未加入铜箔的相近。

旋转电弧焊接技术研究进展

熔焊焊接时会不可避免地出现侧壁不熔、咬边、晶粒粗大等问题,导致接头性能较低。为更好地解决焊接中存在的问题,提出旋转电弧焊接技术。相对于普通焊接,旋转电弧中的旋转电弧耦合力在焊接时对熔池的搅拌破碎效应能加速焊缝中的传质传热,并细化晶粒减小焊缝残余应力,能解决焊接中常见问题,获得优质焊缝并提高焊接接头的使用寿命。主要综述了基于外加磁场、非对称钨极旋转电弧、缆式焊丝熔化极旋转电弧的研究现状,指出目前旋转电弧焊接技术还存在的问题,并对相关技术的应用前景进行展望。

TA18钛合金TIG焊接头组织及耐腐蚀性能研究

采用2B实芯焊丝对12 mm厚的TA18钛合金板进行了TIG焊试验,研究了TA18钛合金TIG焊接头的显微组织,不同腐蚀介质中的电化学和应力腐蚀行为。结果表明:TA18钛合金接头焊缝区域分布大量粗大的柱状晶和少量等轴晶,在盖面、打底及中间填充层存在部分网篮组织;热影响区主要由针状的α’(α’)相、残余α相和β相组成。在3.5%NaCl溶液中进行电化学腐蚀试验,TA18钛合金接头各区域的耐腐蚀性能从高到低为:母材>焊缝>热影响区。比较TA18钛合金接头在大气环境和模拟海水环境中的慢应变速率拉伸应力-应变曲线,表明该接头的力学性能受海水影响不明显,且对海水的应力腐蚀敏感性较低。

双TIG活性电弧增材制造方法与工艺

为了进一步发挥电弧-丝材增材制造方法高熔敷效率的优势,提出了一种采用双TIG活性电弧作为热源的增材制造方法,利用双TIG电弧并在保护气体中加入少量活性气体氧气,采用直径1.2 mm的SUS304奥氏体不锈钢焊丝进行薄壁件堆积试验,研究了氧的引入、沉积电流分配、电弧移动速度和送丝速度等工艺参数对熔敷层平均宽度和高度的影响,并考察熔敷金属的显微组织和力学性能.结果表明,与普通TIG电弧相比,双TIG活性电弧增材制造工艺不仅能够改善焊缝成形并提高熔敷效率,而且降低熔敷金属和熔池的表面张力,增强其润湿铺展特性,进一步改善沉积层成形;在电流相当的条件下,与普通TIG电弧沉积相比,沉积效率明显提高,达到2.7 kg/h.随着后置焊枪沉积电流的增大(前置焊枪沉积电流的减小),墙体宽度先增加后减小,墙体高度的变化与之相反;随着电弧移动速度增加,墙体宽度和高度均下降;当送丝速度增加时,墙体高度明显增加,宽度变化不大.氧气对墙体熔敷金属微观组织无明显影响,组织形态均为垂直于沉积方向的柱状树枝晶.沉积墙体的抗拉强度和断后伸长率随着氧气的引入略有下降.

2219铝合金CMT电弧增材熔滴过渡行为

在冷金属过渡(cold metal transfer,CMT)电弧增材制造过程中,熔池的流动行为极易受到电弧和熔滴的影响,从而严重影响堆积层的稳定性和成形件质量.该文利用高速摄影结果及电信号参数波形图,引入热输入量计算公式,从特征电信号、熔滴过渡特征量、热输入量等方面定量分析了CMT+P模式下送丝速度及脉冲修正系数对熔滴过渡过程及单道成形形貌的影响,同时分析了脉冲变极性冷金属过渡(Advanced CMT,CMT+PA)模式下送丝速度及控制面板上的EP/EN修正系数η对熔滴过渡过程及单道成形形貌的影响,为后续工艺优化提供参考和指导.

等离子电弧双丝增材制造Ti-48Al合金组织特征

采用等离子电弧双丝增材制造技术成功制备了Ti-48Al合金(at.%),并对其沉积态和热处理后的组织特征进行了系统地研究.结果表明,沉积态Ti-48Al合金主要由α2相和γ相组成,沿着沉积方向,沉积态组织呈现由树枝晶区和片层晶团区交替分布的不均匀性特征,并且在树枝晶区存在严重的枝晶间Al元素偏析现象.在1 340℃/10 h/炉冷热处理后,不均匀的沉积态组织转变为晶粒尺寸细小的双态组织,Ti-48Al合金的微观组织的不均匀性获得明显改善,并且α2相含量显著增加,组织的择优取向减弱.

高效多丝熔化极气体保护焊(GMAW)工艺的研究现状及进展

随着全球制造业竞争的日益激烈,我国提出了“中国制造2025”制造强国战略,其重点发展的十大领域中,与焊接技术密切相关的就高达八个,不仅极大地推动了焊接技术的革新发展,而且对焊接效率和质量均提出了更高的要求。由于熔化极气体保护焊(Gas metal arc welding,GMAW)易于实现自动化焊接,具有生产效率高、焊接质量好及位置适应性好等优点,所以广泛应用于机械制造业中。实现高效GMAW的主要途径有提高焊接速度以及焊接熔敷率。针对以上两种途径,国内外焊接工作者在双丝GMAW的基础上,引入了第三根甚至多根焊丝,研发了各种多丝GMAW工艺。本文针对国内外研发的各类多丝GMAW工艺进行了分析,重点介绍了多丝GMAW工艺的焊接原理、工艺特点及其应用,通过上述分析对各类多丝GMAW工艺进行归纳总结,并进一步展望了多丝焊接的发展方向,即多丝GMAW工艺亟需在电弧物理理论、设备开发和新焊材研发等方面展开深入的研究工作。

Q460NH耐候钢药芯焊丝焊接接头力学性能与组织研究

Q460NH是低合金高强度耐候钢,采用自制的CHT81W2药芯焊丝进行焊接,得到组织合理、力学性能良好的焊接接头。焊缝金相组织主要为先共析铁素体、板条铁素体、针状铁素体以及粒状贝氏体;热影响区组织主要有板条贝氏体和粒状贝氏体;焊缝、热影响区、母材的显微硬度呈梯度分布,并且依次下降。焊接接头各区的低温冲击韧性均达到标准规定的要求,具有良好的冲击性能;母材的断裂方式以延性断裂为主,断口微观形貌主要是韧窝;焊缝及热影响区的断口微观形貌为韧窝+准解理形貌。

多丝电弧增材制造研究进展

航空航天事业的快速发展对高强度且轻量化的铝合金材料提出了更高需求,但是由于这些合金的自身物理特性,存在焊丝制备困难的问题,因此采用多丝电弧增材制造方法合成目标合金材料引起了越来越多学者的关注。同时为了得到组织均匀、性能稳定的产品,通过在线监测实现增材过程的调控也是一大难点。本文介绍了近年来众多学者在过程检测及控制、熔滴过渡调控和微观组织等方面做出的努力,总结了多丝电弧增材制造所存在的问题及面临的挑战,并对未来的研究目标及发展前景进行了分析。

铝合金与镀铜钢CMT熔钎焊技术研究

采用Al Si12药芯焊丝作为填充材料,对2 mm厚的6082铝合金与Q235B镀铜钢进行对接冷金属过渡(CMT)熔钎焊接试验,研究不同焊接速度和镀铜层厚度对接头焊缝成型、界面组织和力学性能的影响,探讨Cu元素对金属间化合物层(IMC)生长的影响。结果表明:当焊接速度为350 mm/min时,铝在钢板正反面均有良好的润湿铺展,焊缝成型美观;IMC层厚度过大或过小均会对接头性能产生不利影响,当镀铜层厚度为10μm时,IMC层厚度为2.38μm,接头抗拉强度达到峰值138.7 MPa,相较于未镀铜接头的提高了31.9%,接头断裂于铝侧热影响区。镀铜层可以抑制界面层中θ-Fe(Al,Si)_(3)相的生成,阻碍Al、Fe反应,降低IMC层厚度。适当的镀铜层厚度可以有效改善接头的力学性能。镀铜层厚度过大促使Al_(2)Cu相产生,成为接头的薄弱区域。

CMT电弧增材制造的5356铝合金薄壁件力学性能及其强化机理研究

采用CMT电弧增材制造了5356铝合金单道多层薄壁件,研究了5356铝合金薄壁构件的力学性能。并探讨不同电流情况下不同沉积高度的熔池形貌变化以及组织变化。结果表明,5356铝合金显微组织主要为α(Al)基体与β相,强化机理主要为细晶强化和析出相强化。5356铝合金组织和性能在不同沉积高度有差异。构件底部由于受到热循环更多,晶粒较为粗大,二次相较多且连续分布,而顶部受到热循环较少,晶粒相对细小且二次相主要呈点状析出。随着电流升高,薄壁构件力学性能逐渐降低。

TiC钢结硬质合金与堆焊过渡层的界面组织及性能研究

采用ERNiCrMo-3焊丝在TiC钢结硬质合金上堆焊过渡层,使用扫描电子显微镜、能谱仪、显微硬度计、万能试验机对不同热输入下TiC钢结硬质合金/ERNiCrMo-3熔敷金属界面的组织性能进行研究。结果表明:TiC钢结硬质合金和ERNiCrMo-3熔敷金属之间存在厚度为60~150μm的熔合区。随着焊接热输入的增加,熔合区的厚度逐渐增加;当热输入为3.5 kJ/cm时,界面处组织分布均匀,无气孔、裂纹以及晶粒异常长大现象。母材和堆焊金属之间存在元素扩散现象,二者实现了冶金结合;母材和堆焊焊缝之间存在一个硬度逐渐变化的缓冲区域;TiC钢结硬质合金/ERNiCrMo-3堆焊金属界面剪切强度最高可达到443 MPa,满足恶劣工况下对耐磨件与基体结合性能的要求。

新能源汽车铝电池盒MIG焊接新工艺

在铝合金电池盒实际生产中,由于焊接位置较多、焊接接头板厚差异大,焊接一次合格率很难控制,这就需要研发一种焊接工艺提升铝合金薄厚板焊接的稳定性。目前铝合金电池盒MIG焊接主要是直流脉冲焊接,其中包括直流单脉冲或直流双脉冲焊接。通过分析发现,采用直流+交流摆动同步双脉冲焊接,在相同电流情况下可有效降低焊接热输入,在相同热输入情况下可增加焊缝a值。并在铝合金薄厚板焊接时,可在厚板位置使用直流脉冲,薄板位置使用交流脉冲,保证厚板熔深且薄板不烧穿。摆动同步交直流焊接技术已经在实际生产中得到应用,并有效提高了焊缝合格率和生产效率。

2219/5A06异种铝合金脉冲VP-TIG焊工艺

为了获取最优的焊接接头性能,采用脉冲VP-TIG焊方法,对5.5 mm厚的2219-T87和5A06-H112异种铝合金进行单层单道对接试验,设计了5种工艺参数3个因素水平的L_(27)(3^(9))型正交试验,同时考虑3种因素间的交互作用,分析各因素对接头抗拉强度的影响,结果显示工艺参数对接头性能的影响从主到次依次为:焊接速度-坡口角度-峰值电流-脉冲频率-送丝速度;通过正交优化,获得了理想的无缺陷焊接接头,对优化后焊接接头的力学性能、微观组织与腐蚀性能进行试验.结果表明,接头断裂沿着2219侧熔合线附近最大应变处发生,该位置是整个接头中硬度最低的区域,2219侧熔合线和焊缝耐蚀性最差,是点蚀优先发生的位置.

Q690D多道次GMAW接头的组织和力学性能

在无预热和焊后热处理的条件下,采用熔化极气体保护焊(GMAW)和CHW-80C1实芯焊丝对20 mm厚Q690D热机械轧制钢板进行多道次焊接试验,分析该钢焊接接头的组织转变特征和冲击性能。结果表明,采用CHW-80C1焊丝可获得成型优良的焊接接头;Q690D各道次的焊缝组织相似,均由粒状贝氏体和少量的针状铁素体、先共析铁素体组成;热影响区由粒状贝氏体、针状铁素体、先共析铁素体及M-A组元组成。焊缝与细晶热影响区的冲击吸收功相对于母材的有一定幅度的下降,焊缝与细晶热影响区的断裂类型均为韧性断裂。

高频脉冲微TIG焊接电弧基值效应研究

为了探索微TIG焊接的焊接电流下限,研制了一种高频脉冲微TIG焊接电源,利用脉冲基值电弧电特性的改善提高焊接稳定性。通过电弧电流、电压波形,分析了电弧的电压滞后性,探讨了脉冲频率对脉冲电弧基值效应的影响,并进一步对零基值脉冲TIG进行了研究。结果表明,高频脉冲下的微电弧基值电压较稳态电弧大幅下降,更有利于维持微电弧的燃烧;在基值电流为0 A的条件下高频脉冲电弧也可维持燃烧,平均焊接电流可低至0.5 A,极限0基值时间与脉冲电流大小呈正相关。对于微细漆包线和端柱的微型工件连接,零基值脉冲微TIG焊获得了较好的焊接效果。

钛合金厚板磁控窄间隙TIG焊接接头的组织与性能

针对影响Ti-6Al-4V合金厚板磁控窄间隙TIG焊接接头力学行为的微观组织因素展开研究。测定了100 mm厚Ti-6Al-4V接头的显微硬度分布和室温拉伸性能,采用数字图像关联技术监测拉伸过程的应变分布,通过全面的微观组织表征揭示接头组织不均匀性对力学行为的影响。结果表明:接头抗拉强度达到893 MPa,接头强度系数达到94%,伸长率仅为3.8%。热影响区组织不均匀性显著,由三种典型特征组织构成。靠近母材的热影响区发生了回复和部分再结晶,成为硬度和强度最薄弱区域,拉伸过程中首先发生屈服和颈缩。接头显著的组织不均匀性导致拉伸过程中发生严重的应变局域化现象,使得接头整体伸长率显著恶化。