点环激光超窄间隙焊与电弧焊高强钢厚板组织性能对比研究

为消除激光超窄间隙焊易产生的侧壁熔合缺陷,开发了点环激光填丝焊工艺,利用中心点激光对焊丝加热,利用环激光对窄间隙坡口加热,完成30 mm厚10CrNi3MoV低合金高强钢的焊接,并与传统电弧焊接头开展组织和性能对比分析。结果表明,激光超窄间隙填丝焊接头焊缝区由针状铁素体、粒状贝氏体与少量的马氏体组成,电弧焊接头由针状铁素体和粒状贝氏体组成。激光焊的快速冷却特点使其焊缝组织较弧焊更加细小。激光焊接头热影响区由较多的铁素体和粒状贝氏体组织和较少的M-A组元组成,有利于接头性能的提高。激光超窄间隙填丝焊接头抗拉强度与电弧焊接头近似相当,但激光超窄间隙填丝焊接头具有更好的冲击韧性。

送进式焊剂片约束电弧超窄间隙焊方法

焊剂片约束电弧方法可在4~6 mm的Ⅰ形坡口实现超窄间隙焊接,前期研究主要将焊剂片提前放入坡口底部,并取得了一定的成果。文中提出了送进式焊剂片约束电弧超窄间隙焊,利用焊丝送进速度通过变速机构转化成送带速度将焊剂片不断送进,并进行了工艺试验。结果表明,调节焊剂片熔化系数,电弧可达到理想约束效果,侧壁根部熔合良好;随着电弧电压的升高,焊剂片熔化系数增大;固壁约束长度达到一定值时,焊剂片可有效约束电弧,形成良好的熔池。

1Cr18Ni9Ti不锈钢脉冲超窄间隙焊接头的组织及耐腐蚀性能

采用脉冲超窄间隙焊(UNGW)工艺对20mm厚1Cr18Ni9Ti不锈钢板进行焊接,研究了该脉冲UNGW接头的显微组织、力学性能及耐腐蚀性能。结果表明:脉冲UNGW接头打底焊缝区的组织为奥氏体等轴晶+板条状δ铁素体,填充和盖面焊缝组织为奥氏体柱状晶+板条状和网状δ铁素体;部分熔合区组织为奥氏体+蠕虫状δ铁素体,而不完全混合区组织为奥氏体+δ铁素体,且其组织形态较为杂乱;热影响区组织为奥氏体+条带状δ铁素体。脉冲UNGW接头的塑性和韧性优于直流UNGW接头的,但强度低于直流UNGW接头的。脉冲UNGW接头熔合区+热影响区、焊缝区、完整接头及母材在NaCl溶液中的耐腐蚀性能依次增强;脉冲UNGW接头在硝酸溶液中的耐晶间腐蚀性能比未敏化处理母材的与直流UNGW接头的差,但明显优于敏化处理母材的。

B950CF钢超窄间隙激光填丝焊接头疲劳性能

超窄间隙激光填丝焊(ultra-narrow gap laser welding,Ultra-NGLW)是一种先进的厚贝氏体钢焊接技术,具有热输入小,焊接接头低应力、变形小等优点.通过对不同“激光填丝-激光打底”比例的Ultra-NGLW接头高频拉-拉疲劳试验,绘制了10 mm厚不同填丝深度Ultra-NGLW接头S-N曲线,并通过对比分析接头的S-N曲线和疲劳断口特征,得到影响UltraNGLW接头疲劳性能的主要原因.试验结果表明,随着激光填丝深度的加深,接头的疲劳性能逐渐降低,填丝深度为0 mm时,接头疲劳强度为337.5 MPa,当填丝深度达到5 mm后,疲劳强度趋于稳定在270 MPa左右,Ultra-NGLW接头的疲劳源主要为焊缝粗晶区和熔合区的气孔、夹杂等焊接缺陷,在高频拉-拉疲劳循环载荷的作用下,粗晶区马氏体脆硬组织中形成较多裂纹,使其疲劳源裂纹快速扩展并连通脆硬组织中的裂纹直至接头失效.

铸钢接管超窄间隙横向焊工艺试验

焊剂带约束电弧超窄间隙水平位置的焊接虽做了很多工艺方面的研究,并取得了一定的成果,但此方法横向焊只做了初步研究。文中针对铸钢接管横焊的要求设计了焊剂带约束电弧超窄间隙横向焊装置,将这种焊接装置应用于铸钢接管进行工艺试验,研究了焊接工艺参数对坡口侧壁根部熔合的影响,对铸钢接管焊接接头的显微组织及显微硬度进行分析。结果表明,超窄间隙横向焊过程中电弧电压控制坡口上侧壁熔深,焊接电流和焊接速度共同决定了焊丝的熔化量,过大过小都会使侧壁熔合不良;利用超窄间隙焊热输入小的优势,防止焊接接头组织软化。

980钢超窄间隙熔化极气体保护焊研究

以厚板980钢为对象,进行了超窄间隙熔化极混合气体保护自动对接焊试验,并依据《JB4708-2000钢制压力容器焊接工艺评定》国家标准,对980钢超窄间隙MAG焊接头进行了拉伸、弯曲和冲击试验,分析了显微组织、显微硬度和宏观形貌。结果表明,接头所有技术指标均满足国家标准要求,且焊接热影响区很窄,该区塑韧性损伤极小。

34Cr2Ni2Mo与35CrMoV钢厚板超窄间隙MAG焊接接头组织性能分析

介绍34Cr2Ni2Mo与35CrMoV异种钢厚板对接焊的相关工艺。通过焊接接头的金相观察和力学性能试验,分析其组织分布和力学性能,发现焊缝区和正火区内的微观组织均为细晶形态,过热区晶粒略有长大但区域尺寸很窄,最高硬度在允许范围内。焊接接头的力学性能试验结果表明,在未出现缺陷的接头中,焊缝及热影响区的性能优于母材。应用超窄间隙MAG焊,较低的热输入焊接工艺有利于形成细晶粒的焊缝和热影响区组织,能够通过细晶强化大幅度提高熔敷金属的抗拉强度,获得强韧兼优的焊接接头。

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。

高速列车转向架构架超窄间隙激光填丝焊熔滴过渡行为研究

高速列车转向架结构复杂,焊缝数量多且分布密集。采用超窄间隙激光填丝焊技术焊接转向架用中厚钢板,可以解决传统MAG焊存在的焊道次数多、残余变形及应力大的缺陷,也可以解决激光自熔焊对坡口间隙敏感的缺点。主要研究超窄间隙激光填丝焊的熔滴过渡行为,结果表明:当光丝间距不同时,熔滴过渡形式依次由铺展过渡转变为液桥过渡并最终转为颗粒过渡;当功率不同时,熔滴过渡形式由低功率条件下的铺展过渡转变到高功率条件下的液桥过渡。焊接速度并未影响熔滴过渡形式,依然保持液桥过渡。送丝速度影响激光对焊丝的熔化过程,从而产生不同的熔滴过渡形式。焊接厚板结构时选择负离焦,焊接薄板时选择正离焦。

20钢-Q345C管接头超窄间隙激光填丝焊研究

采用超窄间隙激光填丝焊技术焊接中厚钢板,可通过填充金属来改变焊缝区的成分与组织,使焊缝成分的调整更加方便,从而提高接头的综合性能。以20钢-Q345C管为研究对象,采用超窄间隙激光焊进行焊接工艺试验,研究焊接接头的拉伸强度、弯曲性能、冲击强度以及微观组织。结果表明:焊接接头的拉伸强度、弯曲性能、冲击性能均符合标准要求;由于激光自熔焊热输入较大,冷却速度快,有淬硬倾向,所以焊缝硬度最高;热影响区中组织主要为魏氏组织,而焊缝中心主要成分则是沿晶界析出的先共析铁素体以及晶界内的针状铁素体+珠光体。母材组织由片状珠光体和铁素体组成,因此超窄间隙激光填丝焊技术焊接20钢-Q345C管具有较好的工程应用价值。

S355J2N钢窄间隙激光填丝焊接头力学性能及微观组织研究

以S355J2N钢为研究对象,采用窄间隙激光焊进行焊接工艺试验,研究焊接接头的拉伸强度、弯曲性能、冲击强度、显微硬度以及微观组织。结果表明:焊接接头的拉伸强度、弯曲性能、冲击性能、显微硬度均符合标准要求。母材组织为铁素体和珠光体;焊缝区组织为先共析铁素体沿柱状晶分布,无碳贝氏体沿晶界向晶内平行生长,晶内有针状铁素体、粒状贝氏体和珠光体;热影响区网状晶界明显,其组织特征为板条马氏体及白色小块区域的M-A组织。观察多层焊层的层间区微观组织形貌发现,白色铁素体沿原奥氏体晶界析出,晶内为针状铁素体+粒状贝氏体+珠光体。由此可见,超窄间隙激光填丝焊技术焊接S355J2N材料具有较好的工程应用价值。

百毫米级304不锈钢超窄间隙激光焊接头的组织及性能

采用超窄间隙激光焊对100 mm厚304奥氏体不锈钢进行了焊接试验,并研究了接头的显微组织和力学性能。结果表明,超窄间隙激光焊可以实现百毫米级及以上厚板的有效连接且焊缝的成形良好。接头的显微组织由奥氏体和少量铁素体组成,晶粒呈胞状和等轴状。接头的拉伸强度为658 MPa。拉伸断裂位于焊缝的胞状晶区,断裂形式为典型的延性断裂,断口形貌为细小均匀的韧窝和撕裂棱。焊缝组织中等轴晶区的显微硬度大于胞状晶区。

P92钢与Inconel 625合金厚板超窄间隙激光填丝焊接头的组织与性能

利用超窄间隙激光填丝焊技术实现了P92/Inconel 625异种接头,研究了焊接接头的组织和力学性能。结果表明,焊接接头的焊缝整齐,侧壁熔合良好,无气孔等缺陷;焊缝具有典型的凝固组织特征。P92钢热影响区的组织为马氏体,并分为粗晶区和细晶区。焊接接头界面中P92钢粗晶区的硬度最大,经热处理后硬度减小。常温拉伸试验中试样均断裂于Inconel 625合金,高温拉伸试验和高温持久试验中试样均断裂于P92钢,焊接接头的冲击韧性介于两种母材之间。