活性剂钨极惰性气体保护电弧焊接熔池行为的观察

利用高速数字摄相机对涂敷活性剂与不涂活性剂条件下的熔池表面流体流动形态及等离子体行为进行观察。利用X射线实时焊缝数字观察系统,用钨粒子示踪法测试熔池流体流动的规律。试验结果表明,活性剂使电弧收缩、改变熔池流体的流动方向并使流体流动速度加快,有活性剂时的涡流流动速度比无活性剂的涡流流动速度增加4倍,强烈的熔池流体向内对流是活性剂钨极惰性气体保护电弧焊熔深增加的主要原因,验证了数值模拟得到的结果。

高速MAG电弧焊驼峰焊道产生过程的实验研究

开展了高速活性气体保护(MAG)电弧焊接工艺实验,确定出了不同焊接电流条件下形成驼峰焊道时的临界焊接速度、相邻驼峰之间的距离以及同一驼峰焊道"波峰"和"谷底"的断面形貌.基于高速MAG电弧焊熔池的视觉捡测图像,分析了驼峰焊道的产生机理,并利用上坡焊和下坡焊实验进行了验证.同时,也分析了保护气体成分对高速MAG电弧焊焊缝成形的影响.

摆动电弧窄间隙厚板焊接工艺与熔池演变数值研究

针对窄间隙摆动电弧焊接在不同工艺下熔池演变差异较大的问题,课题组以实际摆动电弧窄间隙焊接工艺为依据,综合考虑窄间隙焊缝的几何形貌对热源加载的影响,建立了70 mm厚板多层单道焊接数值模型;利用ABAQUS模拟了不同工艺条件下熔池的形成过程及熔池横断面熔合线走向规律。实验结果表明:电弧摆动频率为0.7 Hz时,使用17V电压及180 A电流焊接,单层焊缝会出现重熔现象,电弧运动状态对熔池形态影响较大;使用30 V电压及340 A电流焊接,熔池形态变化较小,熔合线走向平缓,电弧运动状态对熔池形态影响较小。

DP780高强度钢MAG焊搭接接头的组织和拉剪性能

利用扫描电镜、拉伸试验机等研究了不同热输入时DP780钢板熔化极活性气体(MAG)保护焊搭接接头的组织和拉剪强度,并对其拉剪断裂机理进行了讨论。结果表明:热输入在93～205J·mm-1范围内,接头的强度随着焊接热输入的增大而增大;焊接热输入较低时,接头上熔合区出现夹杂物聚集,减小了接头的有效承载面积,成为接头力学薄弱区;焊接热输入较高时,接头下板热影响区的马氏体分解,强度下降;接头熔合区和热影响区的断裂都属于韧性断裂。

基于小波变换的MAG焊焊缝跟踪

提出了一种基于CCD视觉传感的MAG焊焊缝跟踪方法。由于MAG焊过程中通常伴有大量的飞溅、烟尘以及强烈的弧光干扰,所以很难从CCD中获取到清晰的焊缝图像。基于M带Bubble小波变换的方法,检测捕获MAG焊过程熔池的图像边缘。结果表明,该方法在检测焊接熔池边缘以及焊缝识别中,即便图像中出现大量噪音也是有效的。在焊缝识别的基础上,采用PID控制算法跟踪所设计的S形焊缝的成形。试验结果表明其焊缝跟踪方法具有较高的精确度。

协同控制双丝脉冲MAG焊电流配置对焊接特性及微结构的影响

采用高速双丝熔化极活性气体保护电弧焊(MAG)焊方法对Q235板材进行焊接,研究了主/从焊丝所接焊接电源设置不同电流时对焊接接头组织与性能的影响。结果表明:电流的不同设置,影响焊缝区组织和热影响区(HAZ)微结构,并影响焊接接头强度和硬度。当主从丝电流设置成无差异时,双丝电极之间的电弧干扰最严重,电弧特性极其不稳定;随着双丝电极之间的电流差异增大,伴随微结构发生变化,热影响区域的硬度逐渐增大;当主从丝电流差值的绝对值继续增大到一定范围,热影响区域的硬度开始出现大幅减小,HAZ宽度增大。试验统计结果表明:在主从焊丝两路焊接电源采用反相位脉冲电流,主从焊丝被交替引燃,主丝焊接电流不大于从丝电流20 A时,电弧间干扰小,电弧稳定,可以得到理想的硬度,焊缝尺寸和微结构。

MAG焊过程中热输入对DL510超高强钢焊接接头组织及力学性能的影响

采用熔化极活性气体保护电弧焊(MAG焊)焊接5 mm厚的DL510超高强钢(1 500 MPa级),研究了热输入量对焊接接头组织及力学性能的影响,并采用边焊边锤击的方式消除焊接接头残余应力。结果表明,热输入在43~70 kJ/cm范围内,均能获得成型良好的焊接接头;锤击时间低于20 min时,随着锤击时间延长,接头抗拉强度不断提升,但锤击时间超过20 min后,焊接接头抗拉强度变化不大;随着热输入增加,焊接接头晶粒明显长大;热输入为70 kJ/cm时,粗晶区出现少量细小粒状贝氏体组织,焊接接头韧性得到改善。

焊后热处理对聚变堆用奥氏体不锈钢MAG焊焊缝金属冲击韧性的影响

对聚变堆用316LN奥氏体不锈钢熔化极活性气体保护电弧焊(MAG焊)接接头进行不同温度的热处理,并在液氮温度下进行夏比冲击试验。利用光学显微镜、扫描电镜、EDS分析等研究了热处理温度对接头微观组织、断口形貌及析出物的影响。结果表明,873K热处理可以显著提高焊缝金属冲击韧性,但随着热处理温度的上升,焊缝金属逐渐出现沿着晶界分布的析出物,韧性逐渐下降。断口均为延性断裂,但随着热处理温度的升高,韧窝变浅、数量变少。韧窝底部存在球状析出和不规则状析出,球状析出在焊接过程中产生,不因热处理温度而变化,不规则析出随着热处理温度的升高逐渐增多。焊材中的Mo含量过高导致焊缝金属中Mo在晶界大量偏聚,促进了σ相的析出,当σ相在晶界形成连续分布后,焊缝金属冲击韧性显著下降。

不同焊接工艺对SUS301L-MT不锈钢接头组织和力学性能的影响

采用活性气体保护电弧焊(MAG)、激光焊和激光-MAG复合焊三种焊接方法,分别对SUS301L-MT不锈钢进行了对接焊,分析比较了三种不同焊接工艺对接头组织和力学性能的影响。结果表明,三种焊接工艺下得到的焊缝接头均为δ铁素体和奥氏体的双相组织,MAG焊接头的热影响区宽度达到了3mm,而激光焊和激光-MAG复合焊的热影响区宽度仅为1mm;三种焊接工艺下的接头残余应力峰值均分布在焊趾位置,MAG焊接头具有最高的纵向和横向残余应力峰值;激光-MAG复合焊接头的抗拉强度最高,达到906 MPa。