蓄能器电子束焊缝相控阵检测试验研究与工程应用

隔膜式蓄能器上、下壳体的连接采用带衬垫的电子束焊缝结构,其结构尺寸小、深宽比大,焊接过程容易产生根部未焊透缺陷。为提高隔膜式蓄能器电子束焊缝的缺陷检出率,采用相控阵技术对其开展试验研究。首先,利用CIVA超声仿真软件建立该蓄能器结构模型,并对典型的根部未焊透缺陷进行仿真分析。然后,在仿真分析的基础上加工出含根部未焊透模拟缺陷的蓄能器进行检测试验研究,并依据研究结果制定出检测工艺,同时给出缺陷的特征图谱。采用该检测工艺对蓄能器制造厂生产的一批隔膜式蓄能器进行工程测试应用,发现了1处根部未焊透缺陷,并确定了缺陷的精确位置和自身高度,验证了该检测工艺的准确性和可靠性。文中的研究成果为实际生产过程中蓄能器产品的电子束焊缝的焊接质量检测提供了一种可靠方法。

某型车用齿轮电子束焊缝相控阵超声自动化检测系统的设计

针对某型号车用变速箱齿轮电子束焊缝,通过对比传统目视检测以及常规超声检测方法的局限性,结合相控阵超声检测理论,提出了一种用自聚焦线阵探头配合短前沿楔块进行相控阵超声无损检测的方法,设计了一套针对该种齿轮焊缝检测的自动化相控阵超声检测系统。该系统30 s内即可自动完成一个齿轮焊缝的全记录成像检测、焊缝缺陷自动分析识别、缺陷工件自动剔除分选等全流程操作,并在某汽配厂现场进行了实际运用。结合射线检测、渗透检测以及破坏性解剖等方法对该系统性能进行了二次验证。验证结果表明该系统在该型号车用齿轮焊缝检测上具有实用性和准确性。

激光冲击强化对TC4电子束焊缝机械性能的影响

利用高功率重复率Nd:YAG激光对TC4钛合金电子束焊缝进行了冲击强化处理,研究了激光冲击强化处理过程中改变激光功率密度对电子束焊缝残余应力分布和表面层硬度的影响.试验结果表明,当激光脉冲能量为45.9 J时,激光光斑直径9 mm,残余应力基本不发生变化,而激光光斑直径小于3 mm,焊缝残余应力分布变化显著,并随着激光光斑直径的减小,残余压应力的数值增大更加明显.当激光冲击的功率密度大于18 GW/cm2时,激光冲击强化处理使电子束焊缝区的残余应力改变明显,改善了焊缝残余应力的分布;当激光冲击的功率密度大于12 GW/cm2时,激光冲击强化处理使电子束焊缝区的表面层硬度明显改变,改善了焊缝区域硬度的分布,有利于提高TC4钛合金焊缝区的机械性能.

智能化环形电子束焊缝超声自动检测系统设计

为了实现了高精度电子束焊缝连续自动检测,开发了针对环形工件的智能超声自动化检测系统.系统利用现代信号分析处理技术和超声成像技术以及缺陷的自动识别技术,实现了缺陷的可视化和统计分析,以此进行智能化无损评价从而改进焊接工艺.最后通过实例测量给出了检测结果和缺陷评价.系统经过现场使用,肯定了其具有自动化程度高、抗干扰能力强、探伤准确、效率高、稳定等特点.

尾桨轴模拟件电子束焊缝裂纹分析

9310钢制尾桨轴模拟件电子束焊试验件进行疲劳试验时,偏向尾桨轴模拟件一侧出现裂纹。采用磁粉检测、断口分析、金相组织分析、显微硬度测试和材料化学成分分析等方法对其失效原因进行了分析。结果表明:尾桨轴模拟件裂纹性质为疲劳开裂,裂纹源起始于电子束焊环缝起焊收尾搭接处的气孔缺陷处;改善电子束焊的工艺设计,加强工艺控制可有效预防焊缝气孔的产生,同时合理运用X射线、超声等无损检测技术手段,并加强对焊缝处的无损检测可提高焊接结构的可靠性。

小径管电子束焊缝深度无损检测技术研究

针对小直径管电子束焊缝深度测量采用的有损金相解剖法,过程繁琐且不能保证与产品状态完全一致的问题,优选可三维成像的工业CT技术,对φ(8~10)mm小径管锁底焊缝和插入焊缝的焊深进行无损测量,金相验证发现:工业CT法对管锁底焊缝的测量误差较大,主要是锁底焊缝接头间隙过小,设备难以分辨。结果表明:对小径管锁底焊缝,工业CT能判断焊深是否达到锁底止口位置,但难以准确得出焊深值;对于小径管插入焊缝,工业CT的测量结果却非常准确。

激光相变热处理对TC4电子束焊缝残余应力的影响

利用CO2激光相变热处理技术对TC4钛合金电子束焊缝进行了处理，研究了激光功率、光斑直径、辅助气体等激光工艺参数对电子柬焊缝残余应力分布的影响。实验结果表明，激光相变热处理改善了焊缝残余应力的分布，使焊缝表面残余应力由拉应力转变为压应力，其压应力值随着激光功率的增加而增大，随着激光光斑直径的减小而增加；辅助气体为O2时残余压应力值比辅助气体为N2大30-40MiCa，激光相变热处理显著提高了TC4钛合金电子柬焊缝的残余压应力及其使用寿命。

Ti55合金电子束焊缝氢致延迟裂纹的扩展机理

钛合金广泛应用于军事航空领域 ,但是一些钛合金在焊接条件下 ,焊缝会产生氢致延迟裂纹 ,其致裂机理尚不十分清楚。通过充氢CT(Compacttension)试件的恒载拉伸试验 ,研究了氢浓度对Ti5 5合金电子束焊缝裂纹尖端应力强度因子门槛值Kth及裂纹扩展速率da/dt的影响规律 ,分析了氢致延迟裂纹扩展的机理。结果表明 ,氢在Ti5 5合金焊缝中的固溶度约为 79× 10 -4%。当充氢浓度C0 低于 79× 10 -4%时 ,随着焊缝氢浓度C0 的增大 ,裂纹开始扩展的应力强度因子门槛值Kth迅速减小 ,而裂纹扩展速率da/dt随着C0 的增大而增大 ;C0 为 79× 10 -4%时 ,Kth为最小值并呈恒值特征。裂纹尖端应力场诱导氢原子扩散导致氢化物TiH2 析出是Ti5

薄板电子束焊缝中的脉冲小孔

本文叙述了薄板电子束焊缝中脉冲小孔的特点,提出一种电子束源的“高速熔化摄像”法,找到了产生脉冲小孔的原因,同时形象地看到了电子枪灯丝发射和电子束的工作状态。焊缝中的工频脉冲小孔,是由于灯丝采用工频交流电加热,使灯丝脉冲发射电子束而产生的。文中提出了消除脉冲小孔的方法,并在此基础上,用强规范电子束焊接了双金属机用锯条,焊接过程稳定,焊缝质量好。试验证明,把焊缝设计在锯齿上,不仅节约高速钢95%,而且还提高了锯条的切削质量和使用寿命。

某工件电子束焊缝裂纹的超声检测

针对某工件电子束焊缝需要检测的裂纹位置和区域,提出了专用波型转换斜楔块与纵波直探头配合的超声检测方法。根据裂纹位置和检测区域制作了对比试样,其上有不同深度的电火花刻槽用以模拟不同深度的裂纹;根据工件环状电子束焊缝位置、周围结构、横波声束角、声束中心位置、纵波直探头、焊缝宽度、焊缝厚度等设计并制作了专用波型转换斜楔块。该超声检测方法可检测出对比试样上不同深度的电火花刻槽,可用于该工件电子束焊缝裂纹的检测。

发生器头部电子束焊缝熔深相控阵超声检测

为了解决液体火箭发动机燃气发生器头部关键电子束焊缝熔深无法测量问题开展相控阵超声检测技术研究。基于发生器头部焊接结构特点阐述了熔深测量原理;建立了超声仿真模型,对带有矩形槽人工缺陷的模拟件进行检测试验,验证了模型建立的合理性和计算结果的有效性;通过仿真分析获得了不同频率相控阵探头在工件内部的横波声场信息,对探头频率进行了优选;根据不同焊接熔深下未焊透界面回波幅值随聚焦深度的变化规律及熔深测量结果,得到了聚焦深度的最佳取值范围;利用发生器头部模拟样件进行检测试验并与金相测量值对比,结果表明,对于焊接厚度约11 mm的焊缝,使用10 MHz线阵探头,聚焦深度设置为8 mm时,熔深测量误差小于1 mm,满足工程定量需求。

波纹管组件电子束焊缝射线照相检验技术

分析了波纹管组件电子束焊缝的射线照相技术特点，提出了射线照相的透照参数和射线照片应满足的主要要求，研究结果显示，射线照相检验技术得到的电子束焊缝焊接质量结论与剖切后金相检查的结论基本一致，可以作为控制波纹管组件电子束焊缝焊接质量的无损检验技术。

压气机径向扩散器电子束焊焊缝偏移问题研究

针对某压气机径向扩散器电子束焊工艺中出现的焊缝偏移现象,通过排查电子束垂直度、确认零件尺寸、分析焊缝偏移规律、排查磁场影响等方法,应用高斯计测量、合金成分分析和金相高倍观察,最终确认电子束焊焊缝偏移是由于304不锈钢焊接夹具材料中存在的少量形变马氏体组织被磁化产生的剩磁引起的。并通过制订多项控制措施,消除了剩磁的影响,最终解决了电子束焊焊缝偏移的问题,保证了电子束焊焊缝的质量。

6061铝合金电子束焊接参数及接头力学性能分析

为了研究真空电子束焊接参数对6061铝合金焊接力学性能的影响,采用THDW-6真空电子束焊机对6061铝合金试样进行焊接试验研究,确定了焊接参数并对力学性能进行分析。结果表明,采用工作距离110 mn、工作电压70 kV、电子束流40 mA、聚焦电流638 mA、焊接速度540 mm/min,可以获得良好的焊缝形貌和力学性能,抗拉强度为母材的90%。电子束流增大,焊缝变深稍变宽;聚焦电流增大,焊缝先变深变窄后变浅略变宽;焊接速度增大,焊缝逐渐变窄变浅。在最优工艺参数下,焊接接头的力学性能高,宏观形貌良好。

激光处理对Ti6Al4V焊缝表面应力状况的影响

激光冲击强化是利用高功率密度（GW/cm2）、短脉冲（ns量级）激光束辐射金属时产生高强度冲击波在金属材料或零件表层形成数百兆帕的残余应力,从而改善金属材料性能的一项新技术.利用Nd：glass重复率激光和机械喷丸分别对Ti6Al4V钛合金电子束焊缝进行了冲击强化处理,研究了激光冲击处理和激光冲击＋机械喷丸两种不同处理工艺对电子束焊缝残余应力的影响.试验结果表明,两种处理方式都明显改善Ti6Al4V钛合金电子束焊缝的残余压应力,尤其激光冲击＋机械喷丸工艺表面残余应力改变明显,而且在次表面层残余应力随着深度的增加而增大,最大残余应力出现在距表面20～30 μm左右.

堆内构件上部导向筒焊缝的超声检测

模拟了三代堆型上部导向筒顶板的实际形状,结合实际焊缝熔深的不同情况,制作出相应的对比试块,并研究出了一套可行的基准灵敏度评定方法,解决了对我国自主设计的三代先进压水堆核电站堆型上部导向筒顶板进行超声检测的难题,可供同行参考。

00Cr17Ni14 Mo2不锈钢高温抗氢脆性能研究

利用光学显微镜、电子显微镜、俄歇电子谱 /二次离子质谱表面分析仪等结合拉伸实验 ,研究了0 0Cr17Ni14Mo2奥氏体不锈钢及其电子束焊缝在 6 5 0℃充氘后组织、微区成分变化与性能的关系 ,以及拉伸应力与氘分布的关系。结果表明 ,高温气相充氘后 ,0 0Cr17Ni14Mo2奥氏体不锈钢及其电子束焊缝抗氢脆性能较明显下降。晶界、孪晶界析出大量的碳化物 ,但拉伸断口形貌并未呈沿晶断裂 ;晶界上未发现S、P等痕量元素的偏聚 ,却产生了富Cr、Mo而贫Ni层 ,这表明晶界成分的变化减弱了晶界析出物对氢脆的影响。电子束焊缝塑性下降 ,拉伸时从该处断裂。

超声相控阵环阵探头水套设计

为了实现大型航空钛合金电子束焊接件的无损检测,采用超声相控阵环阵喷水检测系统。基于此系统,需要为选用的超声相控阵环阵探头设计水套。首先依据CIVA仿真软件计算超声相控阵探头声场曲线,通过讨论水套内腔直径及内腔形式,获得水套设计参数。然后设计四种水套并对钛合金试块进行试验。结果表明:水套内腔曲线应当完全包络声场曲线;水套内腔直径比内腔结构对检测效果影响大;采取直筒形水套能获得最佳检测效果。最后通过现场检测,发现采取直筒形水套灵敏度高,能满足现场检测要求。