TC4/CFRTP叠层结构摩擦搭接焊接过程温度场研究

为了研究TC4钛合金与碳纤维增强热塑性复合材料(CFRTP)叠层结构摩擦搭接焊(friction lap joining,FLJ)过程中的温度变化及其影响,建立了摩擦热源以及热传导的三维几何模型。利用ABAQUS软件进行模拟,得到了FLJ过程的温度场及热循环曲线,分析了旋转速率和焊接速率等参量对温度场的影响规律。并进行了TC4/CFRTP摩擦搭接焊试验,通过连接区域的显微形貌观察分析了温度变化对焊接缺陷的影响。结果表明,模型能够快速、准确模拟TC4/CFRTP叠层结构FLJ过程的温度变化;旋转速率越大、焊接速率越小,则连接区域温度越高;过高的温度导致CFRTP的热塑性基体发生热降解,未能及时排出的热解气体在连接区域形成气泡,气泡数量及大小随温度升高而增多、增大。

35CrMnSi与Q355B异种材料焊接工艺

针对35CrMnSi与Q355B异种材料的焊接工艺进行探讨,通过硬度、磁粉、渗透、超声波及金相检测等研究了焊前预热与否对焊缝成形质量的影响。在35CrMnSi与Q355B焊接无预热时,焊缝表面存在肉眼可见裂纹缺陷,内部焊缝区存在未融合及气孔等体积缺陷,最大可达5 mm;而在预热温度为230℃、层间温度为200℃条件下,焊缝质量成形美观,未发现任何缺陷。研究结果表明,为保证35CrMnSi与Q355B焊缝质量的可靠性,焊接过程中预热工艺必不可少。

车间环境下Q235碳钢MIG焊工艺研究

Q235碳钢因其良好的焊接性能广泛应用于工业生产领域,其常用的MIG焊的焊接工艺参数在车间环境下受到焊接粉尘、油污等因素影响,焊接质量稳定性无法把控,本文在车间环境下对Q235碳钢MIG焊的焊接工艺进行研究,研究焊接电流的变化导致焊接线能量的变化对焊缝质量的影响,结合超声波无损检测、微观金相实验进行焊缝质量分析,最终确定最佳焊接工艺参数。研究发现:当焊接电流为86 A时,电弧相对不稳定,飞溅较多,成型质量差;随着电流增大到126 A时,电弧稳定,飞溅极少,成型质量良好;继续增大电流时,发现飞溅少,但焊缝成型质量差;结果表明,最佳焊接工艺参数为电流126 A、电压19 V、速度50 cm/min、气体流量1.7 L/min。

微型电阻点焊质量的红外检测研究

18650锂电池是一种应用范围广泛的动力电池,其采用微型电阻点焊作为串并联工艺时,焊接质量的可靠性无法检测。以18650电池壳体与镀镍薄钢板的微型电阻点焊质量为研究对象,通过合适的热激励配合高帧频的红外热像仪,采集其红外热图像,研究热图像随时间的变化与熔核之间的关系,判断18650电池微型电阻点焊的接头质量。结果显示,不同质量的微型电阻点焊接头在相同的热激励下,焊点位置的温度降低速度越快,焊点图像出现清晰的轮廓时间越早,则微型电阻点焊接头的结合状态越好,即熔核面积越大。

推出器的焊接工艺优化

推出器质量可靠性与焊接工艺直接相关,为探索合适的推出器焊接工艺参数,对推出器焊接主要的工艺参数进行优化试验,分析各工艺参数对焊缝表面成型质量与焊缝内部质量的影响。试验结果显示,推出器的焊接电流、电压与焊接速度匹配不当时,易出现弧坑、咬边等缺陷,最后确定最佳焊接工艺参数为电流250 A、电压25 V,速度4 mm/s。

X射线无损检测技术在软包夹焊缝检测中的应用

软包夹在任何绑缚形式的各类货品搬运堆放中起着重要作用,其关键焊接结构长期处于动载荷工作状态下,若其焊接焊缝存在缺陷,将会降低软包夹的性能指标造成危险,因此,软包夹焊缝缺陷检测显得十分重要。利用X射线无损检测方法,研究如何准确有效地检测出T型焊接接头与对接焊接接头中存在的焊接缺陷。通过试验研究发现:在透射电压一定情况下,与对接接头相比,T型接头的焊缝缺陷X射线检测难度较大,而对接接头的未焊透缺陷与气孔缺陷在X射线底片影像中表现明显。

基于超声波的不锈钢电阻点焊缩孔检测

传统点焊接头质量的检测大多基于金相,对熔核、熔深进行检测,但对点焊接头内部缺陷的检测较少。电阻点焊缩孔作为常见缺陷之一,其尺寸大小直接影响到接头的力学性能及使用寿命。通过超声波无损检测的方法对不锈钢点焊熔核区域中的缩孔缺陷进行了定量的检测分析,分别用超声时域法、FFT法、不同工件表面状态下的加窗FFT法计算出了不锈钢点焊接头部位缩孔尺寸,最后通过金相检测得到的实际缩孔尺寸与上述方法计算的缩孔尺寸比较。发现上述方法都能表征缩孔特征,但是加窗FFT法计算缩孔尺寸相对准确性更高,尤其是在表面处理状态下,其计算的缩孔尺寸更加稳定、准确。

TiB纤维分布的均匀性对钛基复合材料拉伸性能的影响

研究了TiB纤维分布的均匀性对钛基复合材料拉伸力学性能的影响。通过采用不同尺寸的钛粉与硼粉混合后进行放电等离子烧结,获得了含有TiB纤维近均匀分布和非均匀分布的钛基复合材料;并通过有限元模拟建立了纤维均匀和非均匀分布的复合材料模型。对材料的拉伸实验表明,TiB纤维的分布对钛基复合材料的杨氏模量和抗拉强度的影响较小,但纤维分布的均匀性越差,复合材料的拉伸塑性越低。并且,随着TiB纤维体积分数的增加,2类复合材料的塑性差异增大。当TiB体积分数为10%时,近均匀复合材料的伸长率为14.8%,远高于非均匀复合材料的伸长率6.2%。模拟结果证实了纤维分布的均匀性对复合材料的杨氏模量和抗拉强度影响很小,同时揭示了在纤维非均匀分布的复合材料中应力分布更不均匀,局部应力更集中,存在着更大的复合材料断裂风险。