6061/5052异种铝合金钨极惰性气体保护焊接头的组织与性能

制备了6061/5052异种铝合金钨极惰性气体保护焊(TIG)接头,研究了接头的显微组织、晶粒尺寸、硬度、抗应力腐蚀性能和预腐蚀疲劳性能。结果表明:6061铝合金母材,焊缝和5052铝合金母材的平均晶粒尺寸分别为38.42,47.13,41.17µm;母材区显微硬度高于热影响区和焊缝区,硬度最小值(51 HV)出现在6061铝合金侧热影响区;接头在NaCl溶液和空气中应力腐蚀后,断裂位置均在6061铝合金侧距焊缝中心14 mm处,在NaCl溶液中的抗拉强度、屈服强度和断后伸长率略高于在空气中,抗应力腐蚀性能略强;随着NaCl溶液中HCl含量增加,焊接接头的晶间腐蚀深度增加,疲劳寿命缩短,断裂位置由焊缝区向5052铝合金母材转变。

高速列车底板型材激光-熔化极惰性气体保护复合焊接试验

进行高速列车铝合金底板型材激光-熔化极惰性气体保护复合焊接试验,对焊接接头的硬度、形貌、力学性能、显微组织进行分析。结果表明,焊接接头内部熔合良好,无气孔缺陷,焊缝形状狭长,呈上宽下窄形貌。焊接接头平均抗拉强度为230 MPa,达到母材强度的73.5%,拉伸断裂于热影响区。焊缝和热影响区软化区是焊接接头的薄弱部位。受激光焊接作用,焊缝组织为等轴晶和柱状晶,组织分布均匀且细小。

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。

外加纵向磁场惰性气体保护钨极电弧焊接熔池流动模型

在惰性气体保护钨极电弧焊接 (GTAW)过程中 ,引入纵向磁场焊接 .它是以 LD1 0 CS铝合金为焊接材料 ,水冷紫铜板为阳极 ,实验用探针法测定外加纵向磁场 GTAW焊接电弧电流密度的径向分布 ,并在此基础上用磁流函数法详细推导了外加纵向磁场 GTAW焊接熔池流体所有体积力的表达式 ,建立了外加纵向磁场作用下焊接熔池流体流动和传热过程的新模型 .该模型考虑了外加纵向磁场的附加作用 ,使之更能接近外加纵向磁场 GTAW焊接的实际 。

316L不锈钢激光-钨极惰性气体复合焊接工艺研究

为了进一步提高316L不锈钢的可焊性,采用Rofin Sinar 5kW快轴流CO2激光器和Miller钨极惰性气体(TIG)焊机,对3mm厚316L不锈钢进行了一系列CO2激光-TIG电弧复合焊接工艺试验,研究了激光功率、电弧电流、热源间距等工艺参数对焊缝成形的影响规律。在激光功率大于2.5kW时,会产生小孔效应,其对复合焊接熔深影响显著;而当电弧电流小于150A时,焊接熔宽与两热源的热输入关系密切,当电流大于150A时,仅电弧电流是焊接熔宽的决定性因素;热源间距存在一个最佳值2mm^3mm,此时,焊接熔深可提高1.46倍~2.54倍。研究结果表明,复合焊接提高了316L不锈钢的可焊性。

镍基合金/不锈钢钨极惰性气体钎焊接头的特性

选用CuSi3焊丝对镍基合金/不锈钢进行钨极惰性气体(TIG)钎焊实验,运用OM、SEM和EDS分析接头微观组织,通过拉伸实验和硬度实验评定接头的力学性能。结果表明:TIG钎焊接头具有熔焊和钎焊的双重性质,不锈钢母材局部熔化,生成Fe基熔合区;在接头搭接区及镍基合金母材与焊缝金属之间存在界面反应层,反应层可分为熔化未混合区、Ni基树枝晶和晶间Cu基区;焊缝区为Cu基体上分布着颗粒状Fe基固溶体;CuSi3接头剪切强度达到195 MPa,接头断裂于焊缝与不锈钢界面处,断口为微孔聚合机制引起的塑性断裂;在界面处硬度值发生突变,Ni基树枝晶硬度值达到HV433.3,不锈钢熔合区中的Fe基体硬度值达到HV453.4,近界面处焊缝区Cu基体硬度值为HV150。

基于原位测量的钨极惰性气体保护焊焊接过程高温应变表征与计算

采用数字图像相关(DIC)方法与有限元法相结合模拟钨极惰性气体保护焊(GTAW)焊接过程高温应变的演化规律.利用DIC方法获得整个焊缝热影响区的高温应变,并用ABAQUS软件模拟计算GTAW焊接过程的温度场和应变场,将计算结果与DIC方法所得高温应变进行对比.同时,通过原位测量焊缝热影响区的高温应变,验证了DIC方法表征焊接过程高温应变的可行性以及有限元法模拟结果的合理性.

基于电弧光谱的核电堵管TIG焊接质量在线监测

为了实现受操作空间限制和辐射环境下,高温气冷堆蒸汽发生器传热管道堵管钨极惰性气体保护电弧焊(tungsten inert gas welding, TIG)的质量监测,搭建了一套基于光纤光谱仪的TIG焊接过程实时监测系统,用于核电传热管道堵管TIG焊接熔深监测.试验研究采用该系统采集电弧光谱,利用主成分分析法获取不同焊缝熔深的光谱主成分特征,创新性提出了一种ATT-L2R-BiLSTM深度学习模型,实现了堵管TIG焊接过程中焊缝熔深的分类识别.结果表明,实验室条件下模型准确率可达92.61%,比Bi-LSTM网络准确率提高5.11%,该模型在核电蒸汽发生器堵管验证平台进行了测试和验证,准确率达到99.26%,最终,实现了光谱信息不完备下TIG焊接质量特征深度挖掘,以及TIG焊接熔深的精准评估.

考虑金属蒸汽的定点活性钨极惰性气体保护焊电弧与熔池交互作用三维数值分析

建立包括钨极、电弧和阳极的定点活性钨极惰性气体保护(Activating tungsten inert gas,A-TIG)焊电弧熔池交互作用统一数学模型。通过麦克斯韦方程组、连续性方程、动量守恒方程、能量守恒方程和组分输运方程的耦合求解,得到了电弧和熔池的温度、等离子体运动速度、熔池流动速度、电弧压力、电势、电流密度和金属蒸汽分布等结果。因为在A-TIG焊中,熔池的内向流动造成了大量的热被传入到熔池底部,热量的利用率更高,导致焊接熔池的表面温度比TIG焊的表面温度要高,从而引起了金属蒸汽浓度的增加,所以考虑金属蒸汽的A-TIG焊的电弧等温线较考虑金属蒸汽的TIG焊的电弧等温线有一定程度收缩。结果表明,考虑金属蒸汽对A-TIG焊熔深的模拟结果具有一定的影响,熔深减小约6%,该结果与有关试验研究结果吻合良好。

钨极惰性气体保护焊焊枪运动姿态的传感与验证

针对实时准确传感反映焊工焊接经验及技能的焊枪运动姿态问题,设计组建了基于有线惯性测量单元的姿态传感实验系统,以实时获得焊枪姿态的原始数据,并进行了惯性测量单元输出精度的静、动态标定实验.为获得焊枪钨极尖端的空间运动姿态数据,建立了惯性测量单元-万向节-熔池三者间的坐标转换数学模型,并通过实验对其准确性和合理性进行验证.结果表明:惯性测量单元的输出精度为0.01°,其相对自身x、y坐标轴的夹角α和β的测量误差均小于1.2°,与z轴的夹角γ的最大测量误差为1.05°,满足焊枪姿态角的测量要求;所建立的焊枪姿态角转换数学模型合理,能够获得可接受误差范围内的有效焊枪钨极尖端空间姿态角.

超级双相不锈钢S32750深熔TIG焊接工艺研究

为提高薄壁、大直径压力容器产品的焊接效率,研究了5 mm厚超级双相不锈钢S32750的深熔非熔化极惰性气体保护电弧焊(TIG)焊接工艺。通过焊接试验和工艺评定确定了S32750的焊接工艺参数,对焊接接头进行了力学性能试验和腐蚀试验。试验结果表明,对厚度5 mm的S32750不开坡口进行焊接,深熔TIG焊接可实现一次熔透,并获得质量可靠的焊接接头,可大幅提高薄壁、大直径超级双相不锈钢压力容器的生产效率。

钨极惰性气体保护焊熔池三维自由表面特征参数的激光视觉测量

针对现有的钨极惰性气体保护焊熔池三维自由表面测量方法难以应用于强弧光、高温辐射、液态金属表面镜面反射等问题,提出一种激光视觉测量法.利用小功率点或线阵模式结构激光照射覆盖整个熔池表面,采用高速摄像机实时采集经熔池液态金属表面反射畸变的激光图像.设计图像处理算法提取成像激光点位置坐标,建立与投射激光点位置坐标的空间转换数学模型,离线获得熔池三维自由表面的几何特征参数值,对比实测凝固熔池表面对应参数值发现,所提取的几何特征参数值与实测值吻合较好,熔宽、长度和凸度误差分别为0.8%、0.6%和4.7%,证明激光视觉法能够实现熔池自由表面三维信息的动态测量,为采用几何特征参数调整熔池自由表面形貌变化控制焊缝成形及缺陷提供一种新方法.

基于连续谱修正的标准温度法的钨极惰性气体保护焊电弧温度场分析

基于光谱学理论分析氩原子谱线波长为794.8nm的特征谱发射系数、连续谱发射系数和总发射系数与温度之间的关系,以及连续谱对标准温度法的影响,并对标准温度法的曲线进行修正;利用具有高速摄影的电弧光谱采集系统拍摄氩原子波长为794.8nm的特征谱的电弧图像;根据修正后的标准温度法计算直流钨极惰性气体保护焊的电弧温度场分布,对修正前、后的电弧温度场加以比较.结果表明,考虑连续谱时,电弧的温度有所升高.结合光谱仪拍摄的电弧谱线强度分布规律表明,连续谱对氩原子波长为794.8nm的特征谱的温度计算结果影响较小.

等离子弧焊、钨极气体保护焊、激光焊焊接牙科纯钛显微结构比较

目的研究等离子弧焊、钨极气体保护焊(TIG焊)、激光焊接牙科纯钛试件的表面成型及金相结构。方法制备金相试件,对3种焊接试件的金相情况进行比较12件试件经过3种焊接方法焊接后,观察表面成型情况。结果激光焊接热影响区最小,表面成型良好,等离子焊接热影响区较大,TIG焊表面污染严重,热影响区大。激光焊接晶粒细小、均一、规则,等离子焊晶粒稍增大,TIG焊试件晶粒粗大、变形。结论等离子焊接与激光焊接是比较理想的牙科钛材焊接方法。

反应堆压力容器用SA-508 Gr.3 Cl.1钢钨极惰性气体保护焊工艺研究

反应堆压力容器用材料主要是Mn-Mo-Ni钢,其压力边界焊缝使用的焊接方法仅为焊条电弧焊(SMAW)、埋弧焊(SAW)。为了提高焊接质量、减少清根的工作量,进行了反应堆压力容器Mn-Mo-Ni(SA-508 Gr.3 Cl.1)配套钨极惰性气体保护焊(GTAW)工艺的研究,并完成了焊接工艺评定试验。研究结果表明,钨极惰性气体保护焊可用于反应堆压力容器产品焊接。

手工钨极惰性气体保护焊焊枪姿态的三维传感与分析

针对焊工不能准确描述焊枪姿态调节的经验问题,根据焊枪姿态传感原理开发了基于LabVIEW软件平台的姿态角测量系统,完成了焊接过程中焊枪姿态角测量系统的研制,并采用德国CLOOS公司的弧焊机器人对所设计的姿态角测量系统进行标定与分析.结果表明,所设计的姿态角测量模块的姿态角β与γ和的均方根误差为0.019 6°,姿态角β与α和的均方根误差为0.031 7°,姿态角α与γ和的均方根误差为0.105 8°.通过采集并分析较为熟练的焊工与新手焊工在手工钨极惰性气体保护焊焊接过程中的焊枪姿态数据表明,较为熟练的焊工与新手焊工对焊枪姿态的控制主要体现在姿态角α和β的不同,两者的γ角差异较小,姿态角测量模块能够满足焊枪姿态测量的需要.

基于自动化控制的熔化极惰性气体保护焊焊接电源设计及实验测试

为实现焊接电流波形和电弧电压的精确有效控制,将DSC系统和FPGA系统用于熔化极惰性气体保护焊焊接电源的硬件和软件设计中,分别用于实现模糊控制电弧电压和变参数PI控制电流波形。通过实际测试表明,采用该控制系统进行实际焊接具有焊接过渡平稳、焊接质量较高及焊缝表面光洁度好等特点,并且实现了电流波形和电弧电压的稳定控制,从而为全数字化熔化极惰性气体保护焊焊接电源控制系统的设计与开发提供了参考。

基于惰性气体钨极保护焊受电弓用6082铝合金角接接头开裂分析

受电弓在组装时发现下臂主轴与吊耳所组成的角接接头近焊缝区出现表面裂纹,结合焊接结构和实际工艺,通过材料理化性能试验、T型接头裂纹敏感性分析、焊接接头裂纹断面宏观和微观检查,对裂纹产生的原因及机理进行了分析。结果表明:受电弓下臂主轴与吊耳的焊接接头近焊缝区开裂是由于热输入过大而引起的液化裂纹,而吊耳装配时的锤击导致该液化裂纹进一步扩展,形成了沿焊趾的开裂。最后提出了预防裂纹的措施,保证了产品的焊接质量。

MinarcTigTM——新一代钨极惰性气体保护电弧焊焊机

在最近的德国埃森焊接与切割展会上，芬兰肯比焊接设备制造公司推出与2001年开发的Minarc MMA焊接同样大小和重量的一种MinarcTig^TM180手工TIG焊机。