热处理对薄壁TA1焊管高频感应焊接接头显微组织和力学性能的影响

首先对壁厚0.4 mm的薄壁TA1焊管进行高频感应焊接,随后,在不同温度下对焊接接头进行5 min的热处理。利用光学显微镜和扫描电镜分析了热处理前后焊接接头的显微组织,并对焊接接头的力学性能进行了测试。结果表明:热处理使TA1焊管焊接接头的显微组织和力学性能发生显著变化,当热处理温度为600℃时,焊接接头发生了完全再结晶,晶粒细小,抗拉强度略有下降,塑性增强,拉伸断口呈典型的韧性断裂特征,这主要是针状马氏体消失和细晶强化所致。

超薄壁黄铜散热器扁管高频感应焊接接头的组织和性能

采用高频感应焊接技术对0.13 mm壁厚的H65黄铜扁管进行焊接,利用光学显微镜、扫描电镜、电子探针、电子背散射衍射、显微硬度仪以及拉伸实验对焊接接头的微观组织和力学性能进行了研究。结果表明:高频感应焊接H65黄铜扁管的焊接接头无裂纹、气孔等缺陷,焊缝区没有出现Zn的大量蒸发。焊接接头的抗拉强度达到400 MPa,达到母材的94%,伸长率为33.89%,与母材接近;焊接接头的显微硬度呈W型分布,熔合区最高,母材区次之,热影响区最小。焊接过程的挤压作用导致焊缝位错密度增加,产生加工硬化,是影响焊接接头硬度分布的主要原因;与母材相比,焊接接头的显微组织得到明显的细化,平均晶粒尺寸为1μm,是母材的50%,小角度晶界增加到了72%,大角度晶界下降到了28%,其中孪晶界下降到2%,进一步提高了焊接接头的力学性能。

高频感应焊接黄铜管在海水中的腐蚀机理分析

对高频感应焊接H65黄铜管进行海水浸泡实验,测量了不同浸泡时间后黄铜焊管的质量变化率,利用体式显微镜、扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)、电子背散射衍射(EBSD)技术以及X射线光电子能谱(XPS)对焊缝浸泡腐蚀后的微观形貌和元素分布进行分析,利用电化学工作站对焊接接头进行电化学性能测试。结果表明:随着浸泡时间的延长,含有焊缝试样与母材的质量变化率之差逐渐增大;腐蚀产物主要有CuO、Cu(OH)_(2)、Cu_(2)O、CuCl、ZnO和Zn(OH)_(2)等,H65黄铜在海水中的腐蚀机理为“溶解-再沉积”机制;电化学腐蚀的结果表明,焊接接头的耐蚀性低于母材,这是由于焊缝晶粒产生了严重的塑性变形,导致焊接接头的位错密度和内应力大,能量较高。

TA1高频感应焊接头和基体在NaCl溶液中的电化学腐蚀行为

高频感应焊TA1薄壁管的焊接接头和基体在微观结构方面存在差异,电化学腐蚀行为往往是不同的。采用动电位极化技术和电化学阻抗谱(EIS),分析了TA1基体和焊接接头在不同浓度NaCl溶液中的电化学腐蚀行为。实验结果表明,随着氯离子浓度的增加,TA1基体和焊接接头的腐蚀电位呈负偏移,极化电阻逐渐减小,腐蚀速率增大。相比基体,焊接接头的腐蚀电位更高、极化电阻更大、腐蚀速率更低,表明耐腐蚀性能更好。实验可为高频感应焊TA1薄壁管在海水环境中的实际应用提供一定的理论依据。

焊接参数对YG16硬质合金/35CrMo钢异质金属焊接接头组织与性能的影响

采用BAg50CuZnCd银基钎料作为填充金属,对YG16硬质合金与35CrMo钢进行了高频感应钎焊连接,并分析了焊接温度、加热速度、保温电流和保温时间共16种工艺参数组合对接头显微组织和力学性能的影响规律。研究结果表明:典型接头硬质合金侧界面基本保持原始的硬质合金组织结构,主要是由WC颗粒及Co(s,s)组成,焊缝主要是由Ag(s,s)和Cu(s,s)的共晶组织组成。焊接温度对接头显微组织的影响最为显著。随着焊接温度的升高,焊缝截面的微观组织中亮色Ag基固溶体所占比例越来越小,而灰色片状Cu基固溶体所占比例越来越大。焊接温度和保温时间对接头的剪切强度影响较大,加热速度和保温电流对接头的剪切强度影响不大。接头的剪切强度随着Cu基固溶体含量的增加而升高。由于Cu基固溶体的硬度较高,其含量增加到一定程度时,接头的脆性增大,剪切强度开始降低。所有接头焊缝处的显微硬度值均稳定在210 HV左右,当焊接温度、加热速度、保温电流、保温时间增大时,焊缝中的Cu(s,s)的含量增加,焊缝的硬度值也随之增加。最优参数组合为焊接温度700℃,加热速度20℃/s,保温电流300 A,保温时间20 s,此时接头的强度达到最大值。

基于模糊神经网络PID的高频焊接机温度控制的研究

在高频感应焊接过程中经常会出现塌焊现象,其主要原因是由于焊接时温度控制不当所导致,使焊接时的温度超过了焊件熔化温度固相线,造成焊件被穿透或凹陷。目前工业上常用的高频感应焊接温度控制方法仍使用传统比例、微分、积分(proportion integration differentiation,PID)控制器,但传统PID对非线性或具有大延迟的系统控制效果较差,容易出现较大的超调,使得焊接时的温度超过焊件融化温度固相线,造成塌焊。文中将模糊控制与神经网络相结合后对PID算法进行优化,提高了控制性能,保证了焊接时温度的准确性。仿真结果表明:基于模糊神经网络的PID控制器与传统PID相比,温度的控制精度显著提高,最大超调仅为既定温度的3.6%,同比下降了5.5%,同时调节时间缩短了3.9 s,有效提高了高频感应焊接时温度=控制的精度,避免了塌焊的产生。

激光-高频感应复合焊接技术

为了克服激光深熔焊易产生气孔、焊接高碳钢高合金钢等材料时接头组织性能恶化并容易出现裂纹以及材料对激光吸收率低等缺点 ,研究了一种将高频感应加热与激光相结合的复合焊接方法。以 30CrMnSiA为对象 ,与激光焊接相比 ,采用激光 高频感应复合焊的焊缝组织中马氏体成分减少 ,贝氏体成分增加 ,接头的裂纹倾向降低了 ,同时焊缝的熔深熔宽也有明显的提高 ,而并未使焊接热影响区变宽或组织恶化。实验结果表明 ,激光 高频感应复合焊接与单纯激光焊接相比 ,可以起到改善接头组织性能、降低裂纹和气孔倾向以及进一步提高焊接效率的效果。

HFW管高频感应加热过程电磁热耦合数值模拟

以提高直缝焊管质量为目的,重点研究了高频感应加热过程中热影响区的温度分布对焊缝质量的影响.针对高频感应加热的特点,对ANSYS有限元软件进行了二次开发,在应用物理环境法的基础上,利用APDL语言编制了直缝焊管高频感应加热过程中电磁热耦合的命令流程序,建立了三维有限元模型,分析了电磁场和温度场的分布规律.对某厂生产的219mm钢管模拟分析,综合考虑不同的磁棒分布形式对加热效率影响和自身冷却条件.结果表明,阵列式分布的小磁棒较好,这正是与生产实际相符合的.

熔剂对高频熔敷Cr13Ni2B耐磨层工艺性能的影响

采用高频感应加热在低碳钢表面熔敷一层铁基Cr13Ni2B耐磨材料,研究了熔剂配比对覆层与基体的结合、覆层表面成形和脱渣性等工艺性能的影响。结果表明:在高频熔敷铁基Cr13Ni2B耐磨层时,熔剂申的硼酐对其工艺性能影响比较显著,焊剂431次之,氟化物的影响不显著;加入适量的熔剂,可有效地去除粉料表面的氧化物,降低其熔点,使脱渣容易、表面成形美观,覆层厚度可达2．5 mm;适量熔剂可促使覆层与基体形成牢固的冶金结合;在铁基Cr13Ni2B合金粉末中加入3％硼酐、8％-12％焊剂431并配以1%左右的萤石或冰晶石时,高频熔敷效果最好。

铝合金高频感应热丝TIG焊接方法

提出了高频感应热丝TIG焊接新方法，焊丝加热温度和深度可控，加热速度快，能适应高速送丝要求。高频感应加热消除了常规热丝TIG焊旁路电流磁场引起的电弧偏吹现象。另外，由于该方法不需利用焊丝本身的电阻产热，所以适用于铝合金等低电阻率金属焊丝。根据感应线圈的电感和工作频率要求，设计制造了适用于φ1．6mm铝合金焊丝的高频感应加热线圈和套筒。利用热电偶测量了不同送丝速度下的焊丝温度。结果表明，当送丝速度高达6～10m／min时，焊丝的温度完全能够满足热丝焊的要求。6～10m／min的送丝速度较常规TIG焊接提高了3倍以上，大大提高了焊接效率。

基于非支配排序遗传算法的直缝焊管焊接工艺参数优化

高频感应焊接的机理研究十分复杂,影响到焊接钢管高频加热温度分布的工艺参数众多,且影响程度和影响规律不尽相同。本文在建立的高频焊管主要电磁工艺参数和目标函数的映射模型基础上,利用改进的非支配排序遗传算法对直缝焊管高频感应焊接参数进行优化。对优化得到的Pareto最优解集进行综合分析,最终确定了该工况下当开口角为6°、电流频率为218.39 k Hz、线圈到V点距离为255 mm时,所对应的优化目标值均较小,其所对应焊缝的焊接质量较好。本文的研究为进一步提高高频焊管的焊接质量提供了理论依据。

高频感应焊接的特点及其在异种金属焊接中的应用

回顾了高频感应的定义和发展,介绍了高频感应加热焊接的基本原理和其加热速度快,焊接热影响区小,能量集中,冷却时间短以及环保、节能等特点。针对异种金属焊接存在的难点,综述了常用的焊接方法及其优缺点。高频感应焊的快速加热和表面集肤效应的特点,使其能够实现异种金属钎焊和表面熔覆焊的冶金结合,接头性能优良。指出感应圈的形状及其与工件之间的相互位置对加热的质量和效率起至关重要的作用。研究表明,通过在钢表面预镀一层锌作为钎料并改善铝在钢上的润湿性,控制温度低于钢的熔点而高于铝的熔点,采用高频感应焊可实现钢-铝良好的直接熔焊结合。

熔剂对高频熔覆耐磨覆层工艺性能的影响

采用高频感应加热可以在低碳钢表面熔覆一层耐磨材料,熔剂对覆层与基体的结合、覆层表面成形、脱渣性等工艺性能起着决定性的作用。本文探讨了熔剂对高频熔覆工艺性能的影响。在Fe基Cr13Ni2B合金粉末中加入适量的焊剂431、硼酐及氟化物,可以有效地去除粉料表面的氧化物,降低其熔点,促进粉料与基体的结合,形成一层脱渣容易、表面成形美观且与基体形成牢固冶金结合的耐磨覆层,覆层厚度可以达到2.5mm。

包覆钎料铝-钢螺柱焊接头组织及性能

采用包覆钎料感应加热方法,以AlSi钎料作为焊缝填充金属,对Q235钢螺柱和6061铝合金进行钎焊.利用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析等表征方法,对接头的组织、成分和相组成等进行了分析.结果表明,AlSi钎料与铝母材反应充分,Si元素扩散至铝母材形成针叶状的共晶组织,焊缝近钢侧生成一条狭窄连续的Fe-Al金属间化合物,并沿垂直于铝基体的方向生成出胞状晶,金属间化合物层由Fe2Al5和FeAl3的混合相组织组成.力学性能测试表明,接头的抗剪强度最大为65 MPa,近钢侧金属间化合物的显微硬度值较高,接头断裂在金属间化合物区域,属于延性断裂.

高频感应燃烧红外吸收法测定焊接药剂中硫含量

研究了高频感应燃烧红外吸收法测定焊剂、焊条药皮和药芯焊丝药粉等焊接药剂中硫含量的方法。最佳工作条件为先将0.1~0.15g样品加入预先放置有0.3~0.5g铁屑的瓷坩埚中,再覆盖0.2g锡粒和1.7g钨粒;采用0.3~0.5g钢铁有证标准样品建立校准曲线(助熔剂为0.2g锡粒-1.7g钨粒)。结果表明,方法的测定下限为0.005%(高纯氧气)至0.008%(普通氧气)。将实验方法用于不同硫含量的焊接药剂实际样品的分析,结果的相对标准偏差(RSD,n=6)不大于7%,加标回收率为83%~107%。采用焊剂及矿石标准样品进行准确度验证,测定值与认定值相符合。

铜铝高频感应焊接工艺的探究

运用新型感应加热工艺,通过固-液-固相复合法制备铜/铝复合材料.由于加热功率和加热时间会影响结合层厚度的形成,根据感应加热原理及其焊接过程中焊接速度快、铝融化温度高以及铜铝材料紧密接触等特点,对已有焊接设备进行改进.使用直径为0.1 mm、可耐高温的镍铬-镍硅(NiCr-NiSi)表面瞬态热电偶对铜铝接触面之间的温度进行测量,设计与制造了加热时间控制器及热电偶测温装置,得到在焊接过程中不同感应加热功率条件下加热温度与加热时间之间的工艺曲线,得知铜铝运用感应加热工艺进行焊接时,不同加热功率对应不同的加热时间,感应加热功率越大,加热速率越大,所用加热时间越少;当感应加热功率为12.63kW、加热时间为24s时,所制备的铜铝复合材料结合层效果最佳.

基于ANSYS数值模拟高频焊接工艺优化及试验研究

通过ANSYS有限元模拟分析软件及正交试验,对Q195钢管的高频感应焊接工艺参数进行了模拟优化,确定了最佳工艺参数组合:开口角大小为7°,焊接频率为325 k Hz,激励电流为1 400 A,焊接速度为70 m/min。分析了该工艺参数下高频感应温度场和应力场的分布规律,并对优化结果进行了研究和试验验证。结果表明:在优化参数下,焊管的焊缝区域残余应力集中较小,晶粒较为细小,组织分布均匀,整个焊管的质量较好。以此验证了高频感应焊接成形数值模拟优化的准确性。

基于高频感应加热实现铜管/铝棒的包覆焊接

采用高频感应加热设备与熔钎焊方法的耦合构建高频感应钎焊平台。通过在结合面上添加钎料来实现T2紫铜管与1A99铝棒的包覆焊接,利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)对焊件横截面的物相形态、种类及元素分别进行分析研究。结果表明:截面明显分为外圈铜层、中间层及铝芯,且层与层之间结合界面成形良好,无明显的焊接缺陷。通过SEM分析得出,中间层与铜之间有金属间化合物Cu_9Al_4生成,且呈现连续层状分布。中间层主要为金属间化合物CuAl_2和Al(Cu),Al(Sn)固溶体,且分布均匀。焊接机理主要是钎料对母材的溶解,从而实现原子扩散等冶金结合。

覆层铝合金高频感应焊接工艺与焊缝组织

覆层铝合金薄板由三层组成,中间层为高强铝合金(AA7072),外覆层为铸造铝合金(AA4043)以利焊接,内覆层为防锈铝合金(AA3003)以防止热交换介质的腐蚀。薄板经成型机组成型后再经高频感应焊接成焊管。利用金相观察、显微硬度和扫描电子显微镜(SEM)、爆破试验等方法分析高频焊工艺焊接接头显微组织和性能。结果表明,采用高频感应焊接技术得到的焊缝组织均匀,性能优异。各层组织中弥散分布着一种或者多种第二相颗粒,力学性能优于母材。

基于ANSYS铜钢高频感应熔敷焊不同工况下温度场

应用ANSYS软件,对钢基体感应熔敷紫铜过程进行2-D模拟,分析不同工艺参数对工件温度分布和温升速率的影响。通过控制变量法选取工艺参数进行模拟分析,发现感应线圈位置、线圈内径、电流频率和电流大小对焊接过程有着不同的影响。实测温度变化数据拟合曲线与模拟曲线基本重合,建立的模型较为可靠。