K-TIG焊接研究现状

随着科技的不断进步,锁孔效应钨极氩弧焊(keyhole tungsten inert gas,K-TIG)因其在中厚板焊接中的显著优势,成为现代工业中广泛应用的高效焊接技术之一,在航空航天、核工业、石油化工和船舶制造等对焊接质量要求极高的领域中,应用前景广阔.文中系统回顾了K-TIG焊的发展历程及其在各类材料,如不锈钢、镍合金和钛合金等应用中的现状,同时,智能化焊接技术的发展为K-TIG焊带来了新契机,通过实时监测、自动控制和焊缝跟踪等先进技术,进一步提升了焊接过程的精确性和可靠性,还探讨了熔池熔透识别技术和焊缝跟踪技术的发展现状,这些技术在提高焊接质量和效率方面发挥了重要作用,通过对K-TIG焊的全面分析,旨在为未来的研究提供参考,并为实际应用提供指导.

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.

BP神经网络预测船用钢焊接接头力学性能研究

采用不同成分母材和焊丝进行焊接工艺试验,研究母材成分、焊材成分、热输入和焊接位置等参数对焊接接头力学性能的影响,为进一步提升模型预测精度,通过遗传算法对BP神经网络进行优化,将优化权值和阈值赋值给BP神经网络进行建模,预测结果表明,优化模型稳定性好,提高了预测的精度和泛化能力,为焊接接头力学性能预测提供了借鉴,对船用钢和焊材冶金成分设计具有借鉴意义。

SAF2507双相不锈钢与 Q235碳钢异种金属板材的焊接

将切割的Q235钢板和SAF2507双相不锈钢板分为4组,采用ZX7-400IGBT逆变式直流弧焊机和A302奥氏体不锈钢焊条进行焊接,并对焊前和焊后板材做微观组织分析及显微硬度分析。研究表明,在焊接电流为90A^130A的条件下,焊接熔合线附近的Q235钢一侧形成了脱碳层,SAF2507双相不锈钢一侧则形成了增碳层;随着焊接电流的增大,热输入也随之增大,焊缝长度变短,焊缝的余高增大,在熔合区的界面处发生碳迁移现象,使接头区域形成显著的硬度梯度。

脉冲激光与电弧布置方式对铝合金焊接熔滴过渡与焊缝形貌的影响

以2219铝合金为基板,研究了不同脉冲激光-电弧布置方式下的熔滴过渡与焊缝形貌特征,分析了熔深增加的机理.结果表明,当脉冲激光照射母材时,脉冲激光主要提供对母材的热输入,母材温度的增加有助于促进熔滴铺展,稳定熔滴过渡过程;当脉冲激光照射熔滴缩颈时,主要提供对熔滴的力输入,蒸发反力的作用下形成“一脉一滴”,显著提高熔滴过渡频率与熔滴飞行速度,增加了熔滴对熔池的冲击力,熔深增加;当脉冲激光交替的照射熔池和熔滴时,一方面能够对母材进行加热,有助于熔滴的铺展,另一方面能够提高熔滴过渡频率,提高焊缝的均匀性.

H_2S溶液中316L不锈钢TIG焊接头的腐蚀性能

文中通过极化曲线、交流阻抗、Mott-Schottky曲线、浸泡腐蚀试验等方法对316L奥氏体不锈钢TIG焊接头各区域在不同浓度H_2S溶液中的耐蚀性能进行了研究.极化曲线及交流阻抗结果表明,随着溶液中H_2S浓度的升高,焊接接头各区域的耐蚀性明显降低.另一方面对于相同浓度的H_2S溶液,316L基体的耐蚀性最好,其次是热影响区,焊缝区的耐蚀性最差.Mott-Schottky曲线结果表明,焊接接头在H_2S溶液中的表面钝化膜形成p-n结结构,掺杂浓度高达10^(22)cm^(-3),且掺杂浓度随H_2S浓度升高而增大,致使钝化膜防护性能降低.

双丝电弧增材制备Al-Mg-Zn-Cu-Sc铝合金工艺与组织性能

为改善Al-Zn-Mg-Cu铝合金电弧增材过程中出现的工艺和缺陷问题,利用双丝电弧增材技术,制备了AlMg-Zn-Cu-Sc合金.根据电弧增材过程中的工艺以及成形情况,对该工艺中的送丝位置,送丝速度以及变极性频率等工艺参数进行分析.通过工艺试验得到气孔含量较少和成型情况较好的参数并进行双丝电弧增材制造.分析了不同扫描速度下的制备的Al-Mg-Zn-Cu-Sc合金组织以及力学性能,对微观组织和试样失效区域进行观察,确认了断裂类型和组织特点.最终得到双丝电弧增材技术制备Al-Mg-Zn-Cu-Sc铝合金的工艺区间,明确了沉积态AlMg-Zn-Cu-Sc铝合金的基本组织特点.

超声辐射能量对TC4钛合金TIG焊接头显微组织及力学性能的影响

焊接接头晶粒粗大以及较浅的焊缝熔深一直是困扰钛合金TIG焊的难题,为解决这一难题,本实验通过控制超声辐射能量,探究了超声同轴辅助TIG(U-TIG)方法对TC4钛合金焊缝的成形、显微组织和力学性能的影响。结果表明,施加超声后,焊接接头的性能得到了显著改善。U-TIG焊缝的熔深最高可达1.34mm,相比TIG提升了112.7%。此外,焊缝的显微硬度和强度最高可达553HV和1244.72MPa,相比TIG分别提升了44.7%和17%。在常规TIG焊中,焊缝晶粒主要为粗大的柱状晶,当超声功率达到1200W时,焊缝晶粒由柱状晶转变为细小的等轴晶。超声波的压缩效应使电弧的能量集中,从而提高了焊缝的熔深,超声空化和声流效应在细化焊缝晶粒方面发挥了重要作用,从而提高了焊缝强度。

脉冲激光驱动的GMAW短路过渡行为控制

试验研究了单侧脉冲激光照射熔滴控制短路过渡的行为.高能量密度的瞬时脉冲激光作用在熔滴上,产生的局部强烈的蒸发反力驱动熔滴受迫短路,形成液桥,完成收缩、破断,促进熔滴脱离焊丝.在无电弧条件下观察单侧脉冲激光驱动熔滴过渡的基础上,进一步分析了小电流下单侧脉冲激光驱动短路过渡的效果.结果表明,在焊接过程中施加一定能量密度和频率的脉冲激光对短路过渡行为有明显的改善作用,并能通过脉冲激光功率控制熔滴的尺寸,调节脉冲激光频率控制熔滴过渡频率,实现一脉一滴的过渡形式,提高焊接过程的稳定性.

深水浮体平台焊接结构疲劳性能测试方法

为了解决现有规范对深水浮体平台复杂焊接结构疲劳设计的适用性难题,攻克了多种复杂载荷下多油缸协同控制技术瓶颈,研制了国际首台套双轴拉压+双轴弯曲复合加载的结构级疲劳测试装置与拉压+弯曲复合加载的全板厚焊接节点疲劳测试装置,并建立了空气、海水自由腐蚀、阴极保护腐蚀等多种环境下标准试样的材料级疲劳性能测试方法,构建了多尺度、多环境、多荷载的“材料级-节点级-结构级”焊接结构疲劳测试试验平台,可为中国发展超深水浮体平台在南海复杂恶劣海洋环境下的疲劳设计验证提供有力支撑.

2219铝合金激光驱动GMAW熔滴过渡行为

以2219铝合金为研究对象,搭建了激光驱动GMAW熔滴过渡试验系统,采用高速摄像系统拍摄熔滴过渡行为,分析了激光的加入对熔滴过渡行为的影响.结果表明,通过改变工艺参数,激光的加入改变了熔滴的受力状态从而改变了熔滴过渡模式和飞行轨迹.脉冲激光作用在熔滴缩颈处形成的蒸发反力可以有效促进熔滴过渡,得到"一脉一滴"的射滴过渡形式,提高熔滴过渡频率和熔滴过渡的稳定性,同时能够有效改善焊缝成形解决铝合金焊接射滴过渡工艺区间窄,对母材热输入高以及焊接过程稳定性差等问题.

高压加热器接管角焊缝裂纹的焊补

针对高压加热器壳体接管角焊缝裂纹问题,分析了裂纹形成原因,拟定钨极氩弧焊打底、焊条电弧焊盖面的修复工艺,达到了预期效果。

断裂螺旋轴的焊接修复

采用焊条电弧焊修复2FC-20分级机断裂螺旋轴,运用内镶轴套、设计塞焊孔等措施,正确选择焊接工艺参数,实施交叉对称反方向施焊,并利用钨极氩弧整形过渡区,取得了很好修复效果。

脉冲-直流两用晶体管弧焊逆变器的研制

介绍了脉冲-直流两用逆变器。在该逆变器中设置了小电流引弧电路,建立了数学模型,成功地实现了引弧电流软启动。讨论了获得脉冲电流的原理。实测波形显示,输出的矩形波脉冲电流非常精确,且带有前沿尖峰,有利于电弧的稳定。

大口径衬环法兰的组对焊接

针对DN30001#反应容器大口径衬环法兰的焊接质量问题,采用E309-16奥氏体不锈钢焊条电弧焊法,设计塞焊孔,把握合理焊接顺序,选择正确焊接规范,采纳了组对焊法。试验表明:提高了衬环法兰的抗腐蚀能力,很好解决了衬环316L跟法兰本体和筒体Q345R的因焊接变形引起密封面失效的问题。

煤气发生炉铸铁底盘裂纹的焊接修复

针对煤气发生炉HT200铸铁底盘裂纹的焊接修复问题,基于对灰铸铁焊接性分析和对焊条电弧冷、热焊法的比较,选用了焊条电弧冷焊工艺,采用了栽丝和堆焊过渡层法,通过选择正确的焊接规范并把握合理的焊接顺序与方向,使之焊接修复取得了圆满成功。

海洋钻井隔水管环焊焊接工艺的研究

为了提高海洋钻井隔水管环焊焊接质量和效率,以4130调质钢隔水管为研究对象,制作了焊接试样,制定了环焊焊接工艺规范,并进行了焊接工艺试验,最后对焊接试样进行了力学性能和无损检测。通过检测发现,采用该焊接规范所焊4130调质钢隔水管焊接接头的力学性能达到了相关标准的要求,宏观腐蚀观察结果合格,MT和UT探伤也未发现超标缺陷。结果表明制定的焊接规范合理可行。

激光增强GMAW熔滴短路过渡行为分析

高能量密度的激光照射熔滴,使熔滴局部产生强烈蒸发,利用蒸发反力驱动熔滴受迫短路,促进熔滴脱离焊丝.以低碳钢为研究对象,搭建激光增强GMAW短路过渡焊接试验系统,对比研究了激光增强GMAW短路过渡焊接过程中激光入射位置、电弧高度对熔滴短路过渡行为的影响规律.结果表明,在焊接过程中施加一定功率的激光对熔滴短路过渡行为有明显的改善作用,可以通过激光改变熔滴的受力状态,控制过渡熔滴的尺寸,熔滴短路时间减小,燃弧时间增加,增加过渡频率,提高了焊接过程中的稳定性,激光增强后,焊缝表面成形均匀饱满,焊缝成形良好.

以电弧光谱信号传感MIG/MAG焊熔滴过渡的工艺适应性

熔滴过渡控制的实现 ,取决于获得工艺适应性宽的熔滴过渡传感信号。通过试验 ,获取了熔化极气体保护焊电弧在不同熔滴过渡形式下的光谱分布、谱线信号的时域波形和频域特征。对实验结果的分析表明 ,电弧光谱信号在上述诸方面均表现出对不同熔滴过渡形式的适应性 ,是一种有潜力的高品质熔滴过渡信号源。

SUS304奥氏体不锈钢TIG焊电弧增材制造工艺优化

为探索SUS304奥氏体不锈钢TIG焊电弧增材制造的最佳工艺窗口,采用不同沉积工艺参数对SUS304不锈钢进行单道多层墙体成形试验,试验通过改变电弧移动速度、送丝速度和层间冷却时间,研究其对墙体平均宽度和高度的影响,并考察墙体的金相显微组织和力学性能。结果表明,当热输入保持不变时,电弧移动速度和送丝速度相匹配,才能保证沉积过程的稳定;在保持热输入不变的情况下,随着电弧行走速度的增加,沉积层平均宽度从10.54 mm减小到7.5 mm,平均高度从6.75 mm减小到4.16 mm;随着送丝速度的增加,沉积层的平均宽度和高度均增加,其高度增加大约1 mm;随着层间冷却时间的增加,沉积层平均宽度明显增加,从层间冷却时间为2 min的10.54 mm增加到5 min的11.6 mm,高度变化不大,均在6.5 mm左右;沉积墙体的显微组织出现明显的方向性,主要由大量奥氏体和少量铁素体组成;相比于SUS304母材而言,x和z方向的抗拉强度均有所下降,约为母材的82.5%,且x方向的断后伸长率大于z方向。