焊丝成分对高氮钢CMT+P焊工艺性的影响

为提升高氮钢焊接质量和优化焊接工艺,研究焊丝氮、锰含量带来的焊接工艺稳定性。采用冷金属过渡加脉冲(Cold Metal Transfer plus Pulse,CMT+P)焊技术对5种高氮钢焊丝进行焊接试验,研究焊丝成分对电信号、熔滴过渡、飞溅率的影响。研究结果表明:氮含量的增加会引起电信号波动变大且分布离散,而锰含量的变化对电信号的影响较小,焊丝中氮含量对高氮钢CMT+P焊接稳定性影响大于锰含量的影响;随着氮含量的增加,熔滴过渡模式由一脉一滴转变为多脉一滴,熔滴形状不规律且尺寸变大,焊丝工艺性变差;当焊丝中氮、锰含量较小,分别为0.42%、7.19%时,焊接工艺稳定性较好;氮逸出、锰蒸发导致高氮钢熔滴剧烈爆炸产生大量飞溅,焊接飞溅率随着氮、锰含量的增加而不断增大。

基于CMT+P工艺的5356铝合金微观组织与力学性能

目的研究5356铝合金在冷金属过渡+脉冲(CMT+P)工艺下不同区域的微观组织与力学性能,并分析不同区域的强塑性变化规律,探索微观组织对力学性能的影响,为提高CMT+P工艺下5356铝合金的力学性能提供新思路。方法利用CMT+P工艺在6061铝合金基板上成形5356铝合金试样,通过万能实验机、维氏硬度计、X射线衍射仪、金相显微镜和扫描电子显微镜分析不同区域试样的拉伸性能、维氏硬度、物相分布、微观组织、断口形貌及第二相分布情况。结果堆焊试样沉积层宽度从底部区域到顶部区域逐渐增大,底部区域、中间区域、顶部区域的沉积层宽度依次为1.9、2.3、3 mm。顶部区域由等轴晶组成;中间区域由等轴晶和少量柱状晶组成;底部区域由柱状晶和细小等轴晶组成。平均晶粒尺寸从底部区域到顶部区域逐渐增大,底部区域、中间区域、顶部区域的平均晶粒尺寸依次为57、76、123μm。不同区域的试样均由α-Al基体和β(Al_(3)Mg_(2))相组成,与顶部区域和中间区域相比,底部区域析出相的数量更多且弥散更加均匀。堆焊试样顶部、中间、底部区域的强塑性高于垂直方向的强塑性,而底部区域的强塑性高于中间和顶部区域的强塑性,水平方向与垂直方向均为韧性断裂。底部区域的显微硬度最高(约95HV),顶部区域和中间区域的硬度值稳定在89HV左右。结论CMT+P电弧增材制造过程中的热积累效应是造成不同区域沉积层宽度和显微组织变化的重要原因。与顶部区域和中间区域相比,底部区域的晶粒尺寸最小,析出相数量最多并且弥散均匀。在细晶强化和析出相强化的作用下,底部区域的力学性能高于其他2个区域的。

高强铝合金CMT+P电弧增材制造熔滴过渡行为

新型冷金属过渡与脉冲(CMT+P)复合电弧技术实现了对电弧能量的精细控制,为获得高质量电弧增材成形件提供了可靠保证;然而CMT与脉冲协同作用过程中的熔滴过渡行为尚不清晰,其对增材过程稳定性、成形质量有重要影响。以高强铝合金为研究对象,基于流体力学和电磁学理论,采用动网格与界面追踪技术,综合运用数值模拟和原位观测试验手段研究了高强铝合金CMT+P电弧增材过程中的熔滴过渡行为。结果表明模拟结果与试验结果高度吻合;平均送丝速度为5 m/s时高强铝合金CMT+P电弧增材工艺的熔滴过渡呈现CMT阶段的短路过渡和脉冲阶段的一脉一滴射滴过渡的混合过渡模式;在短路阶段由熔丝机械拉力形成的金属液桥可有效避免熔滴飞溅,提高成形质量;在脉冲阶段熔滴受电磁力、表面张力、Marangoni力、重力和等离子流力耦合作用,在内部形成静止区,速度在静止区收敛或发散,呈流速上下反向的特点,进而影响熔滴过渡的稳定性。