316L/RAFM钢电子束焊对接接头的微观组织与力学性能研究

在150kV/39mA的焊接参数下进行了316L/RAFM钢电子束焊工艺实验,对接头微观组织与力学性能进行了测试分析。在存在磁偏转的情况下,有效焊接深度达到了18mm,且焊接接头性能良好。     

药芯焊丝TIG焊电弧特性的光谱分析

利用光谱诊断方法结合高速摄像研究所提出的药芯焊丝的填丝TIG焊接新工艺的电弧特性,借助高速摄像研究药芯焊丝TIG焊的熔滴过渡方式;通过对焊接电弧进行光谱采集点扫描,对采集的谱线进行元素标定,以药粉中活性元素K和Na作为追踪目标,统计得到电弧中药粉成分的分布范围;并利用Boltzmann图法计算TIG焊电弧的温度场分布,分析了熔滴过渡方式对电弧温度场分布的影响。研究结果表明,通过调整丝极间距,得到药芯焊丝TIG焊的三种典型的熔滴过渡方式：滴状过渡(2 mm)、渣柱过渡(5 mm)和搭桥过渡(7 mm)。药粉中的活性元素K和Na等集中分布在熔池上方的电弧空间,且其分布受丝极间距的影响,丝极间距越小其分布越靠近钨极,容易造成对钨极的污染。不填丝TIG焊的电弧温度分布呈钟罩形,等温线关于钨极轴线近似对称分布;与不填丝TIG焊相比,药芯焊丝TIG焊的电弧温度场受熔滴过渡的影响发生了不同程度的扭曲,滴状过渡的电弧温度场扭曲严重,焊接过程中飞溅较大;相比于滴状过渡,渣柱过渡和搭桥过渡的电弧温度场扭曲程度较小且焊接过程稳定,适合该TIG焊方法的使用。     

铜-铝扩散焊及拉伸的分子动力学模拟

采用分子动力学方法模拟了铜-铝扩散焊过程，分析了理想平面铜-铝试件(001)晶面间扩散焊的过渡层厚度，并利用径向分布、键对分析方法分析了在不同的降温速率下过渡层的结构变化.降温速率大时，过渡层保持原有无序结构，降温速率小时，过渡层从无序结构向面心立方结构转变.还对扩散焊后的铜-铝试件进行了拉伸模拟，并与尺寸大小相近的单晶铜和单晶铝的拉伸模拟结果进行比较.结果发现焊接后的强度比单晶铝和单晶铜的强度都要小，最大应变值也小.     

TIG焊焊缝X光照相异常图象形成机制的研究

采用X光照相检测GH163合金TIG(tungsten-inert-gasarcwelding)焊结构时,在胶片上发现焊缝中心有一黑线。本文通过X光偏转实验和光学金相对其形成机制进行了研究,并提出了防治措施。     

基于标准温度法的脉冲TIG焊电弧温度场计算与分析

脉冲TIG焊由于其优越的特性而广泛应用于工业中,准确测量电弧温度对分析焊接过程有重要意义。论文基于光谱学理论计算了氩元素的粒子数密度与温度之间的关系曲线,计算了794.8 nm氩原子谱线的发射系数与温度之间的关系曲线,利用高速摄影获得了794.8 nm特征谱的电弧图像,根据Abel变换和标准温度法计算了脉冲TIG焊峰值时刻和基值时刻的电弧温度场分布。     

等离子体电弧现象的高速摄影及分析研究

通常TIG（Tungsten Inert Gas）进行不锈钢焊接时，熔深一般为2-3mm，对于厚板材料的焊接就必须来用其它工艺方法，焊接效率低。其原因是TIL焊时电弘在空间上分散，电弧的热流密度和电弧电压强较低。目前国内外为提高TIG焊的熔深，正在研究在焊接工件表面涂数活性焊剂的ATIG（Actire Tungsten Inert Gas）这一全新焊接方法。对ATIG焊时增加熔深的机理，各研究报道多处于假设与猜想阶段，尚无实验证明。本实验中用表面涂敷SiO2、TiO2、氟化物单一纯净物及三者按一定比例混合的混合物，对不锈钢进行TIG焊，通过高速摄影技术及照片分析，对ATIG的等离子体电弧及焊缝熔深进行了实验研究。结果表明：表面涂敷活性焊剂后，TIG焊电弧形态发生显著变化。氟化物使电弧更加分散，而SiO2、TiO2及三者混合物促使电弧明显收缩，电弧内高温等离体流速增大，热量集中。与正常TIG焊相比熔深增加2-3倍，大大提高了焊接效率。     

正火和回火处理过程中W/Fe/RAFM钢接头W/Fe界面组织和剪切性能的演化

对热等静压(HIP)扩散焊制备的W/Fe/RAFM钢接头进行了正火和回火处理,以恢复其中RAFM钢的 组织和性能。采用电子探针微分析器(EPMA)和掠入射X射线衍射(GIXRD)对W/Fe界面组织的演化进行了分析,采 用剪切测试和扫描电镜(SEM)对接头连接性能的演化进行了测试和分析。结果表明,正火处理后,RAFM钢中的C 元素扩散到了W/Fe界面,Fe₂W相中W和C元素含量增加,这导致了接头剪切强度增加,而纯铁中间层强度的增加 则导致了接头剪切位移下降。回火处理后,W/Fe界面形成了W/Fe₂W/Fe₃W₃C/Fe的界面结构,回火态接头Fe₂W相 的成分和纯铁中间层强度与HIP态接头基本相同,因此回火态接头室温剪切性能基本与HIP态接头一致。     

焊后热处理对核聚变用316LN焊接接头的影响

采用了TIG对核聚变用316LN奥氏体不锈钢进行焊接,并对焊接接头进行了焊后热处理,利用光学显微镜、扫描电镜分析手段研究了焊后热处理对焊接接头微观组织和力学性能的变化。试验结果表明,焊缝中为奥氏体组织,并未发现第二相析出物存在。焊后热处理对接头的拉伸性能影响不大,均断裂在母材位置,但显著提高了接头的延伸率。接头低温冲击试验也展现了良好的抗低温冲击性能。断口分析发现,接头呈韧性断裂。     

汽车剪裁板的激光高速拼焊试验研究

对不同形状、不同厚度及不同表面覆层的剪裁钢板进行激光高速拼焊试验 ,研究了激光拼焊工艺参数 (包括激光模式、激光功率、拼焊速度、离焦量和辅助吹气等 )对激光拼焊质量的影响。并对激光拼焊的 0 8Al剪裁钢板进行拉伸 ,胀形 (杯突 )试验和汽车钢板结构模拟试件的冲压性能试验。试验结果表明 ,激光拼焊的剪裁板能满足汽 (轿 )车钢板结构件的冲压性能要求。对激光拼焊焊缝终端关光处缺陷进行了研究     

电弧光谱信息在焊接质量检测上的应用研究

通过采集TIG,MIG焊接过程的光谱辐射信息,基于等离子体辐射的基础理论,对其焊接电弧辐射进行了分析,TIG焊与MIG焊的光谱分布由于气氛中金属元素浓度的差别,辐射强度和分布都存在较大差别：MIG焊不仅金属线谱数量多,辐射强度比TIG焊大,且随熔滴过渡波动明显。针对其光谱分布和变化特点,选择了特征谱段,用于焊接质量的检测;对于TIG焊选取线谱聚集的紫外区辐射(230～300 nm),对于MIG焊选取以连续辐射为主的可见光区辐射(570～590 nm),建立了不同焊接方法下,焊接电弧光谱信息在焊接质量检测上的应用理论基础。还进一步通过在焊接过程中预设干扰因素,采集焊接过程在特征谱段的信号,对选择谱段的试验验证表明：基于建立的理论基础,可以有效地利用焊接电弧光谱信息,对焊接质量及焊接过程干扰因素实现判识,特征谱段的信号具有很好的信噪比。     

Analysis of a fibre laser welding case study, utilising a matrix flow chart

For fibre laser welding of an eccentric corner joint, the quality of the resulting weld cross section was studied with respect to the dependence on process parameters like lateral laser beam alignment, beam inclination, focal plane position or welding speed. The complex load situation of the support beamer was simplified to bending of one corner. Due to fatigue load, the weld properties causing the peak stress are essential, in particular the top and root shape of the weld cross section. For the parameters varied, the resulting shapes were categorized into different top and root classes, determined by certain key dimensions, considering also welding defects like undercuts. The shapes are boundary conditions for Finite Element Analysis of the joint under load for quantitative comparative analysis of the maximum stress. As two high strength steel grades were joined, the hardness transition across the weld was of interest, too. High speed imaging of the weld pool surface shape provided additional information on the relation between the parameter input and quality output. The different trends identified were discussed and guidelines were derived. As the systematic documentation of results is unsatisfactory in welding, a new method was developed and applied for the first time, called the Matrix Flow Chart. It enables an illustrative view on the resulting welding trends in a combined manner and is extendable by other researchers.     

Pulsed Nd:YAG laser welding of AISI 304 to AISI 420 stainless steels

The technique to weld AISI 304 stainless steel to AISI 420 stainless steel with a pulsed Nd:YAG laser has been investigated. The main objective of this study was to determine the influence of the laser beam position, with respect to the joint, on weld characteristics. Specimens were welded with the laser beam incident on the joint and moved 0.1 and 0.2 mm on either side of the joint. The joints were examined in an optical microscope for cracks, pores and to determine the weld geometry. The microstructure of the weld and the heat affected zones were observed in a scanning electron microscope. An energy dispersive spectrometer, coupled to the scanning electron microscope, was used to determine variations in (weight %) the main chemical elements across the fillet weld. Vickers microhardness testing and tensile testing were carried out to determine the mechanical properties of the weld. The results of the various tests and examinations enabled definition of the best position for the incident laser beam with respect to the joint, for welding together the two stainless steels.     

5083铝合金光纤激光-TIG复合焊接工艺研究

采用IPG YLS-6000光纤激光器和Fronius MagicWave3000job数字化焊机,对4mm厚5083H116铝合金进行了复合焊接试验。研究了电源特性、电流大小和热源间距等工艺参数对光纤激光-钨极惰性气体保护焊(TIG)复合焊接焊缝成形的影响规律,并分析了焊接接头的缺陷、显微硬度及力学性能。结果表明,光纤激光-TIG复合焊接5083铝合金,能够明显改善焊缝成形,提高焊接过程稳定性,特别是与变极性TIG电弧复合效果更为显著;光纤激光与变极性TIG电弧复合焊接,采用激光在前的方式,电弧电流150A,且热源间距不大于4mm,可以得到具有明亮金属光泽和均匀鱼鳞纹的焊缝,焊缝无气孔和裂纹缺陷,其表面有少量的下凹;复合焊接接头抗拉强度为318MPa,达到母材强度的93%,延伸率为7.6%,高于单光纤激光焊接,断口分析为韧性断裂。     

聚变堆用CLF-1 钢与316L 钢TIG 焊接接头组织与性能初步研究

对用W19123L 为焊丝的聚变堆用低活化CLF-1 钢与316L 钢的钨极氩弧焊(TIG)焊接接头金相组织及性能进行了初步研究。结果表明：焊接接头成型良好、无缺陷;金相组织表明焊接接头由CLF-1 侧(母材区、热影响区、熔合区)、过渡层、焊缝区、316L 侧(母材区、热影响区、熔合区)组成;室温拉伸试验结果优于母材的最低要求值;弯曲试验后的焊接接头内外表面完好,无裂纹产生,变形均匀;焊接接头冲击值成凹型分布,焊缝区冲击值最低,焊缝两侧热影响区冲击值次之,母材冲击值最高,316L 侧冲击值略高于CLF-1 侧,均满足焊接接头设计值;焊接接头上表面1.6mm 硬度波动较大,略高于1/2T 和下表面1.6mm 处,焊接接头1/2T 和下表面1.6mm 硬度分布较均匀,从CLF-1 侧到316L 侧有下降趋势。整体焊接性能基本稳定,满足异种钢焊接性能匹配要求。     

RAFMs 中厚板TIG 焊下的温度场和应力场研究

应用ANSYS 软件对低活化马氏体/铁素体钢(RAFMs)中厚板多道焊接过程进行三维有限元模拟,将得到的温度场和应力场分别与实验对比,对焊缝区和热影响区宽度进行预测,并通过焊接实验进行验证,同时对焊后的试件进行了金相分析和硬度测试。结果表明：温度场和应力场模拟结果和实测结果基本一致,焊缝区以及热影响区宽度的模拟结果和实测结果基本吻合;采用316L 焊丝填充的焊缝,焊缝与母材熔合较好,焊缝没有明显缺陷;硬度检测呈现：焊缝的硬度大大高于热影响区和母材。     

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应用ANSYS软件对低活化马氏体/铁素体钢(RAFMs)中厚板多道焊接过程进行三维有限元模拟,将得到的温度场和应力场分别与实验对比,对焊缝区和热影响区宽度进行预测,并通过焊接实验进行验证,同时对焊后的试件进行了金相分析和硬度测试。结果表明：温度场和应力场模拟结果和实测结果基本一致,焊缝区以及热影响区宽度的模拟结果和实测结果基本吻合;采用316L焊丝填充的焊缝,焊缝与母材熔合较好,焊缝没有明显缺陷;硬度检测呈现：焊缝的硬度大大高于热影响区和母材。     

Optimization of hybrid laser – TIG welding of 316LN steel using response surface methodology (RSM)

In the present study, the hybrid laser – TIG welding parameters for welding of 316LN austenitic stainless steel have been investigated by combining a pulsed laser beam with a TIG welding heat source at the weld pool. Laser power, pulse frequency, pulse duration, TIG current were presumed as the welding process parameters whereas weld bead width, weld cross-sectional area and depth of penetration (DOP) were considered as the process responses. Central composite design was used to complete the design matrix and welding experiments were conducted based on the design matrix. Weld bead measurements were then carried out to generate the dataset. Multiple regression models correlating the process parameters with the responses have been developed. The accuracy of the models were found to be good. Then, the desirability approach optimization technique was employed for determining the optimum process parameters to obtain the desired weld bead profile. Validation experiments were then carried out from the determined optimum process parameters. There was good agreement between the predicted and measured values.     

低活化铁素体/马氏体钢CLF-1激光焊接模式转变研究

为研究低活化铁素体/马氏体钢(RAFM) CLF-1激光焊接模式转变规律,对其焊缝横截面形貌及尺寸进行了宏观表征和定量分析。结果表明,在一定条件下,随着焊接功率的增大,焊接模式从热传导焊模式向小孔深熔焊模式转变,焊缝横截面表现为“圆弧形”、“V字形”和“钉头形”三种类型形貌。CLF-1钢激光焊接模式不受焊接速度、离焦量变化的影响。激光焊接模式转变的临界值为深熔焊阈值,CLF-1钢深熔焊阈值由材料自身特性决定,当焊接速度为10mm·s^-1时,CLF-1钢深熔焊阈值约为1.20kW·mm^-1。     

大功率光纤激光焊焊缝跟踪偏差红外检测方法

精确控制激光束使其始终对准并跟踪焊缝是保证激光焊接质量的前提.针对大功率(激光功率10 kW)光纤激光焊接304型不锈钢紧密对接焊缝(间隙为0-0.1 mm),研究一种基于红外热像的焊缝跟踪偏差检测新方法. 采用红外传感高速摄像机摄取焊接区域熔池红外动态热像,分析激光束对准和偏离焊缝中心时的熔池温度分布和红外辐射特性,以熔池匙孔形变参数和热堆积效应参数作为激光束与焊缝中心偏差检测特征值,通过图像识别技术研究和分析特征值与焊缝偏差之间的关系. 激光焊接试验结果表明,熔池匙孔形变参数和热堆积效应参数与焊缝偏差 关键词： 大功率光纤激光焊 焊缝跟踪偏差 红外热像 检测