TC4钛合金厚板窄间隙TIG焊接接头的高周疲劳性能

为了确定厚板TC4钛合金窄间隙TIG焊接接头的疲劳性能,对焊接接头三层位置的样品分别进行了室温高周疲劳(HCF)试验,利用扫描电镜与透射电镜对疲劳断口形貌及断口附近的微观组织进行观察与分析.结果表明:三层焊接接头的疲劳极限依次为420、390和400 MPa;第一层焊接接头的疲劳裂纹萌生于样品表面,位错组态以位错网络和位错阵列为主;第二层焊接接头的疲劳裂纹萌生于样品表面与焊接缺陷处,位错组态主要为位错缠结;第三层焊接接头的疲劳裂纹萌生于样品表面与近表面焊接气孔位置,位错组态主要为位错阵列及位错缠结.

大厚度TA17钛合金磁控窄间隙TIG焊接头组织和力学性能

对120 mm厚的TA17钛合金板进行了磁控窄间隙TIG焊接试验,系统表征了该焊接接头不同区域的显微组织和力学性能,并阐明接头显微组织演变过程及其对力学性能的影响。结果表明沿接头横向存在显著的组织不均匀性:靠近焊缝的母材区主要由拉长的α晶粒和沿晶界分布的β相构成,接头热影响区组织为粗大α集束构成的魏氏组织,熔合区为细小α片层交错组成的网篮组织。沿接头厚度方向,显微组织差异较小,接头上层熔合区观察到少量马氏体片层组织。接头熔合区硬度显著低于母材区的,拉伸过程中熔合区优先发生屈服,随后成为塑性变形集中区域,导致接头强度和塑性较母材降低。

厚板钛合金窄间隙TIG焊接头组织与性能

采用氩弧焊的方法在窄间隙条件下,采用TIG填丝多层焊的方式实现了TC4厚板钛合金的优质连接.结果表明,通过优化焊接参数和合理的惰性气体保护方案设计,保证了接头的完整性与可靠性.通过宏观和微观金相分析,发现窄间隙焊接条件下晶粒生长遵循联生结晶生长规律;由于受到焊接热循环的作用,致使接头显微结构随着冷却速度变化呈现不同的组织结构;窄间隙TIG焊接头因啮合强化而使得接头强度得到提高,焊缝的平均强度达到母材的90%以上.

钛合金窄间隙TIG焊试板热处理前后表面残余应力研究

采用磁控窄间隙TIG焊接方法对31mm厚TC4钛合金试板进行焊接,焊接完成后采用压痕应变法测量真空退火处理前后表面焊接残余应力分布。结果表明,试板表面纵向焊接残余应力σx和横向焊接残余应力σy均较高;试板下表面焊接残余应力高于上表面焊接残余应力;峰值焊接残余应力出现在高温热影响区,数值可以达到材料屈服强度的50%~60%。经过650℃的真空退火热处理,焊接试板的纵向和横向残余应力均显著降低,残余应力降低幅度最高超过50%,剩余残余应力峰值均低于200MPa,表面残余应力重新分布。

窄间隙TIG焊接电弧特性研究方法概述

窄间隙TIG焊接方法作为一种高效焊接技术,在工业生产中有着广泛的应用前景。本文综述了近年来针对窄间隙TIG焊接电弧特性所采用的研究方法,包含数值模拟研究及试验测量两大类,主要研究了不同焊接工艺参数对窄间隙TIG焊接电弧特性的影响规律。结合两种方法的各自优势,通过试验测量辅助数值模拟来研究电弧特性能够获得较为全面的研究结果。

窄间隙TIG焊电弧特性调控技术及进展

结合窄间隙TIG焊接的电弧特性及应用背景,综述了近年来窄间隙TIG焊接电弧特性调控技术的发展现状。针对窄间隙TIG焊接过程中因坡口较窄引起电弧电流分布不均匀,导致侧壁底角熔合不良的问题,介绍了目前窄间隙TIG焊电弧调控的几类方法,均能有效控制电弧形态,增加底角电弧电流密度,使侧壁底角处熔合良好。

超窄间隙TIG焊枪的建模与仿真

针对超窄间隙TIG焊的焊接工艺要求,提出了一种基于实体建模和数值模拟仿真相结合的焊枪优化设计方法。首先,根据气体在管道中的流动特性,建立了适用于超窄间隙TIG焊的STN和HTN型枪嘴的理论模型和实体模型,并进行了数值仿真分析;然后采用自行研制的铜丝网气保护试验装置测定了这两种枪嘴在不同的气体流量范围下的实际气体保护效果。经试验测定结果与模拟仿真结果对比分析表明,所研制的STN型枪嘴可满足超窄间隙TIG焊气体保护效果的工艺要求。基于数值模拟优化设计的方法,既可降低其开发成本,又可缩短研发周期。

基于Fluent的窄间隙TIG焊枪结构优化设计

针对大型工程项目当中的大口径、大厚壁、深窄间隙坡口的管道对接需求,设计了一款窄间隙TIG(NG-TIG)焊枪,并实现高效率焊接。该枪体为非对称的一体化扁平式结构,在间隙宽度为10 mm、深度15 mm的U形坡口内进行焊接试验,发现在窄间隙焊接过程中出现了焊缝成形不连续、焊缝出现气孔及电弧不稳等问题。为了达到理想的焊接工艺效果,文中通过Fluent软件进行了数值模拟仿真分析,对窄间隙TIG焊枪的保护气输送通道及其出口布局进行了结构优化,并且在与传统TIG焊枪的保护气体流量及运动轨迹等方面进行对比后,发现保护气体在钨极周围均匀向外扩散,且速度与传统TIG焊枪的气体保护状态接近,从而确定了窄间隙TIG焊枪的气体保护结构。结果表明,焊枪在焊接电流为120 A,焊接速度为100 mm/min,气体流量在25 L/min的焊接工艺参数下电弧稳定、无飞溅,焊缝成形美观无缺陷。

焊接电流对TC4钛合金窄间隙TIG焊缝成形及组织的影响

对30 mm厚的TC4钛合金板材进行窄间隙TIG单层填丝焊试验,研究了焊接电流对焊缝成形的影响,分析了焊接接头的显微组织和显微硬度。试验结果表明:随着焊接电流的增加,焊缝熔深、熔宽增加,焊缝表面下凹程度增大,但是焊缝熔宽增加幅度较小;焊缝区晶粒发生严重粗化,主要为粗大的柱状晶,其显微组织均为针状马氏体α'组织;靠近焊缝区侧的热影响区晶粒比靠近母材侧的粗化程度大。焊接接头显微硬度分布相似,焊缝区硬度稍高于母材硬度,并未存在明显的软化区;峰值硬度出现在热影响区,随着焊接电流增加,热影响区峰值硬度降低。

30 mm厚钛合金TC4磁控电弧窄间隙TIG焊接接头组织及力学性能研究

对30 mm厚钛合金TC4板材进行磁控电弧窄间隙TIG焊接试验,并对其接头组织与力学性能进行检测分析,包括金相组织、拉伸强度、冲击韧性及显微硬度。通过优化焊接工艺试验,得到了外观成形美观、保护效果良好,未见宏观缺陷的窄间隙焊接接头。焊缝显微组织主要由片状α相、β相及细针状马氏体α'相组成。磁控电弧窄间隙TIG焊接中电弧在窄间隙坡口中进行周期性摆动,能够降低焊接热输入的同时保证侧壁充分熔合,得到的热影响区与常规TIG焊接方法相比要窄,宽度大约为1~2 mm。对接头进行拉伸试验,断裂位置均在焊缝处,断裂方式为韧性断裂,接头抗拉强度可达到母材的96%以上。接头热影响区硬度值最高,焊缝中心区显微硬度最低,整个接头的硬度峰值出现在热影响区的粗晶区,但未见明显的硬化及软化区域。

钛合金厚板窄间隙TIG焊接强化机理研究

本文选用了42mmTC4ELI材料作为研究对象,采用五组强度匹配的焊丝实施焊接,对焊接接头进行拉伸试验,验证了低强度匹配的焊丝可以获得等强焊接接头的能力。并对五组试验中不同规格拉伸试样试验过程中呈现的力学行为进行分析,绘制了等强曲线,并与试验值进行比对,80%以上的数据偏差在3%以内,验证了绘制的等强曲线的合理性,为大厚度钛合金焊接接头低强度匹配的设计提供了理论参考。

镍基合金全位置窄间隙TIG焊接工艺研究

针对核反应堆压力容器接管与安全端的对接焊缝,采用全位置窄间隙TIG焊接工艺。通过对工艺参数的匹配试验,得到满足镍基合金全位置焊接的工艺规范;通过对距边量的调控和焊道排布的选择,改善了不同焊接位置焊缝成形的差距。对试件焊缝进行的无损探伤和破坏性试验得到的检测结果表明各项指标均满足核电产品相关技术条件的要求。

P91钢管道窄间隙TIG自动焊接头性能研究

P91属马氏体钢,具有一定冷裂倾向和接头脆化倾向,因而对焊接工艺和热处理工艺有严格的要求。通过对P91钢管道窄间隙TIG自动焊焊接接头力学性能及微观组织分析,证明自动焊接头力学性能及微观金相试验结果均满足ASME标准要求。

全位置窄间隙TIG焊接技术研究

以镍基合金为填充材料对全位置窄间隙TIG焊接技术进行研究,分析各个焊接参数对不同位置焊接过程的影响,提出并采用合理焊接参数。对焊接试板进行RT检测、化学成分检验和力学性能检测,结果均符合ASME标准要求及工程应用要求。

镍基合金单层单道窄间隙TIG焊接工艺研究

针对镍基合金材料进行窄间隙TIG单层单道焊接工艺研究,通过对比试验,分析焊接过程中各种因素对焊接质量的影响,提出相应的焊接过程控制措施,得到合适的焊接工艺参数,焊缝经无损探伤合格,接头理化性能指标满足相关核电产品技术条件的要求。

TC4钛合金磁控窄间隙TIG焊试板热处理前后三维应力

针对100 mm和31 mm厚TC4钛合金磁控窄间隙非熔化极惰性气体保护焊(Tungsten inert gas, TIG)试板,采用压痕应变法测量表面残余应力分布,采用全释放应变法测量厚度方向的三维残余应力分布。结果表明,两种厚度试板的焊接残余应力数值有所不同:100 mm厚试板表面纵向和横向残余应力峰值高达600～700 MPa,接近材料屈服强度的70%～80%;31 mm厚试板表面纵向和横向残余应力峰值较低,仅达到材料屈服强度的40%～50%。两种厚度残余应力差异较大的原因主要由较大厚度下横向收缩的累积效应造成。经过650℃的焊后真空热处理,两种厚度的焊接试板纵向和横向应力均显著降低,应力降低幅度最高超过50%,剩余残余应力峰值均不超过200 MPa,焊缝处沿厚度方向分布的各向残余应力均接近零值,表面残余应力出现了重新分布。

阀门进汽接管窄间隙热丝TIG焊接接头组织与性能相关性研究

研究发现,焊缝是由粗晶、细晶等不同尺寸的晶粒组成,组织形貌为回火马氏体,这将会导致焊缝的性能发生波动,其硬度试验表明焊缝中存在不同程度的由于焊缝组织结构引起的波动。高温持久试验后再次进行硬度分析,发现经过高温持久试验后焊缝区硬度比试验前硬度略低,同时热影响区、母材等硬度也存在降低的现象。经分析发现,这与母材及焊缝中析出的碳化物相关,特别是晶界处碳化物的大量析出、聚集导致了接头性能的降低。本文的研究结果可为窄间隙热丝TIG焊过程参数控制及探讨高温服役过程中的失效行为提供依据。利用窄间隙热丝TIG焊对X10CrMoVNb9-1钢汽轮机阀门进汽接管进行多层全位置焊接,对焊接接头各微区组织与性能的相关性展开研究。

大熔覆速率TIG焊研究现状与展望

TIG焊具有焊接电弧稳定,焊缝成形美观,焊接过程无飞溅等优点,但也存在熔覆速率低的缺点。本文总结了热丝TIG焊、TOP-TIG焊、TIP-TIG焊、双钨极TIG焊、窄间隙TIG焊等几种提高TIG焊熔覆速率的高效TIG焊接方法,归纳了这几种大熔覆速率TIG焊接方法存在的问题,并展望了未来的发展方向。

TIG焊热输入对316LN奥氏体不锈钢焊接接头性能的影响

通过调整设置不同的焊接热输入条件,利用窄间隙TIG对316LN奥氏体不锈钢进行焊接,取试进行77K低温冲击韧性、常温力学性能、微观组织分析试验。将不同焊接热输入对试验结果进行对比,研究一定范围内热输入对TIG焊接接头强度、韧塑性性能以及金相组织的影响,为316LN奥氏体不锈钢批量焊接提供支撑。

核电用508-III钢窄间隙脉冲TIG单层单道钨极摆动焊工艺

文中介绍了窄间隙脉冲TIG单层单道钨极摆动焊的工艺特点,针对核电用508-III钢材料进行了焊接工艺性试验,设计了合适的窄间隙焊接坡口形式,根据试验数据,得出了不同厚度核电用508-III钢材料的窄间隙脉冲TIG单层单道钨极摆动焊坡口尺寸范围,分析了焊接电流、电弧电压、焊接速度、送丝速度、钨极摆角、热丝电流形式、保护气体流量对焊接过程和焊接质量的影响,制定了相应的工艺过程控制措施.通过焊接工艺试验,获得了探伤合格的焊缝,接头力学性能指标满足国内三代核电产品技术条件的要求.