GMAW堆焊成形件的组织分析

采用熔化极气体保护焊和H08Mn2Si实芯丝材进行三维堆焊成形,采用光学显微镜和扫描电子显微镜观察成形件横截面的组织形貌,并分析其组织机理。结果表明：堆焊成形件的组织呈现出宏观组织整体均匀、微观组织却有循环变化的特点;堆焊成形的循环加热模式决定了成形件的微观组织呈现出循环变化的规律;而已熔敷焊道对后续焊道的预热以及后续焊道对前面焊道的后热,是造成成形件整体组织均匀的主要原因。     

焊接工艺对GMAW堆焊焊缝区温度场影响的数值模拟

为了探索焊接工艺对熔化极气体保护堆焊快速成形零件组织性能的影响，根据材料热物理性能参数以及相变潜热与温度的非线性关系，建立了熔化极气体保护堆焊成形过程的数学模型和有限元模型，利用ANSYS软件的APDL语言编写程序，实现了高斯移动热源载荷下的熔化极气体保护堆焊成形温度场计算，分析对比了不同焊接工艺对焊缝区温度场热循环的影响。结果表明：在其他因素一定的条件下，热输入和焊接速度对焊缝区热循环影响显著，而基板厚度对其影响较小；选择厚度约为16mm的基板，采用小于120×20J的热输入和大于10mm／s的焊接速度有望成形出性能优良的零件。     

堆焊再制造层表面质量的分形表征方法

应用分形几何学方法,研究了不同路径间距条件下的堆焊再制造层表面形貌,用表面分形维数对堆焊再制造层表面质量进行了表征。结果表明:堆焊再制造层表面在一定尺度范围内具有分形特性,分形维数很好地表征了材料表界面的粗糙和复杂、不规则程度,是一个能够反映出表面内禀特性的特征参数,可以用分形维数来表征堆焊再制造层的表面质量;不同路径间距条件下的堆焊再制造层表面分形维数不同,路径间距越接近理论最佳值,堆焊再制造层表面分形维数越大,表面质量也越高。该方法可为进一步研究堆焊再制造层表面质量,以及优化堆焊熔敷成形再制造工艺参数提供定量依据。     

力学性能不均匀性焊接接头应力分布研究

应用有限元分析方法,针对平板对接接头横向拉伸试验和实际工作状态下打底焊道为等强匹配、填充焊道为超强匹配时焊接接头在外载荷作用下的应力分布进行计算分析。分析结果表明:焊接接头内部强度的不均匀性引起材料变形能力的差异是接头应力分布不均匀性的主要原因,打底焊道应力低于其屈服强度,填充焊道是焊缝金属的主要承载部分;焊接热影响区对降低打底焊道和填充焊道强度不同引起的应力集中起重要作用;实际工况下的接头应力分布较试验接头应力分布更加均匀,承载能力高于试验状态的承载能力,在试验状态和实际工况下,接头的抗拉强度分别是母材抗拉强度的97.4%和99.4%。     

扭力轴头的堆焊修复加激光强化

本文对某重载车辆扭力轴轴头的堆焊修复加激光强化工艺进行了试验研究.优选了激光强化的工艺参数;分析了堆焊及激光强化层的组织;并进行了硬度及接触疲劳试验.试验结果表明:堆焊加激光强化层的硬度高,其接触疲劳性能比原材料高频淬火略有提高;堆焊加激光强化修复扭力轴轴头具有较高的经济效益.     

装备内孔零件的堆焊修复与滚压强化工艺研究

阐述了一种修复损伤内孔零件的精密脉冲等离子粉末堆焊+滚压强化复合处理工艺,通过试验对修复层的组织性能进行了观察与测试。结果表明:修复的薄壁内孔零件试样基体变形小,修复层与基体属于冶金结合,修复层和基体过渡区域(包括熔合区和热影响区)较窄,堆焊质量良好;堆焊修复内孔零件试样经车削+滚压强化处理后表面光滑、平整,粗糙度明显降低,且形成了高值残余压应力,这些都有利于改善修复零件的抗疲劳性能。该修理工艺简单可靠、经济实用,可实现损伤内孔零件控型与控性的有效结合,为重载装备的内孔零件修复提供了一种方法。     

基于体积偏差的焊接熔敷成形分层方向的优化

定义焊接熔敷成形体积偏差的概念为:焊接熔敷成形层与CAD模型切片层之间的体积差的总和.以某一分层方向下的体积偏差来表征此分层方向下的成形精度,某一分层方向下求得的体积偏差越小,则说明沿此方向分层时得到的成形精度越高,反之,则成形精度越低.从提高成形精度方面来考虑,最佳分层方向应当使体积偏差最小.在UG的OPEN GRIP环境下实现了体积偏差的求解.     

制备工艺对弧焊成形件性能影响研究进展

阐述了弧焊工艺参数、搭接量、层间冷却时间、焊接路径规划以及激光-弧焊复合焊接工艺对成形件组织性能(残余应力、温度场、组织、硬度、抗拉强度)影响的研究现状,总结了尺寸与性能控制一体化快速制造、尺寸控制和表面改性复合快速制造、基于机械加工特征的性能控制等研究新进展,最后指出未来性能控制研究应在性能控制建模、几何尺寸与表面性能控制的顶层设计、弧焊快速制造与纳米表面工程的复合运用等方面加以重视。     

预压力滚压表面纳米化技术原理及应用

针对装备零部件表面疲劳失效的问题,开发了一种能够在堆焊修复层表面制备纳米晶粒的预压力滚压技术,分析了该技术的设备特点和基本工作原理,利用场发射扫描电镜、高分辨透射电镜和纳米压痕仪对堆焊层表面纳米晶层微观结构及力学性能进行了分析。结果表明:滚压加工后,零件表面形成明显的塑性变形层,其中严重塑性变形层厚度约为15μm;最表层形成了细化均匀的纳米晶层,平均晶粒尺寸约为10 nm;表面硬度提高了3倍。该技术能够有效地细化表面晶粒,达到优化金属零件表面结构的目的。     

药芯焊丝耐磨堆焊过程中FB树脂对碳化钨颗粒的热保护作用

为了减轻堆焊过程中碳化钨颗粒的熔化及溶解烧损,采用FB树脂作为热保护剂对铸造碳化钨颗粒进行了表面包覆处理,并对制作的药芯焊丝进行了TIG焊堆焊试验。用金相显微镜、扫描电镜和能谱仪对堆焊层的微观组织和碳化物形貌进行观察分析,结果表明:采用FB树脂保护的碳化钨颗粒在堆焊过程中的熔化及溶解烧损明显降低,堆焊后复合层中保留了大量的碳化钨颗粒,颗粒周围的碳元素含量较高。热绝缘剂的使用与否对基体显微硬度的影响较大,而对堆焊层表面的洛氏硬度影响较小。此外,还通过湿砂橡胶轮磨损台对药芯焊丝进行了磨损实验,结果表明:采用了热保护的堆焊层在磨损试验中能够有效地阻碍砂粒的犁削作用,从而使耐磨性大大增加。     

铝导线短路熔珠对固体可燃物引燃能力实验研究

在模拟试验平台上进行了铝导线短路熔珠引燃棉布、聚氨酯泡沫塑料和纸张的试验，得到了不同材料的临界加栽电压值和引燃规律。初步分析了加栽电压与短路熔珠粒径及引燃能力的关系。结果表明，随着短路电压增大，导线熔珠的粒径逐渐增大，熔珠对固体材料的引燃能力逐渐增强，氧指数越低、表面粗糙、易蓄热的材料越容易被点燃。棉布、聚氨酯泡沫塑料和纸屑被引燃的短路临界电压分别为50V、35V和45V。     

Optimization of process parameters of the activated tungsten inert gas welding for aspect ratio of UNS S32205 duplex stainless steel welds

The activated TIG (ATIG) welding process mainly focuses on increasing the depth of penetration and the reduction in the width of weld bead has not been paid much attention. The shape of a weld in terms of its width-to-depth ratio known as aspect ratio has a marked influence on its solidification cracking tendency. The major influencing ATIG welding parameters, such as electrode gap, travel speed, current and voltage, that aid in controlling the aspect ratio of DSS joints, must be optimized to obtain desirable aspect ratio for DSS joints. Hence in this study, the above parameters of ATIG welding for aspect ratio of ASTM/UNS S32205 DSS welds are optimized by using Taguchi orthogonal array (OA) experimental design and other statistical tools such as Analysis of Variance (ANOVA) and Pooled ANOVA techniques. The optimum process parameters are found to be 1 mm electrode gap, 130 mm/min travel speed, 140 A current and 12 V voltage. The aspect ratio and the ferrite content for the DSS joints fabricated using the optimized ATIG parameters are found to be well within the acceptable range and there is no macroscopically evident solidification cracking.     

微区脉冲电阻堆焊修复冷作模具研究

应用GM—3450(B)型工模具修补机及多种合金粉末,对冷作模具的棱边磨损或崩塌进行了修复试验,方便地实现了微区脉冲电阻堆焊.对修复部位进行了金相和SEM分析.证明这种修复技术具有结合强度高、HAZ小、无变形、无裂纹的特点,为冷作模具修复提供了一种新技术.     

8031单片机在氩气自动焊接过程中的应用

在焊接流水线过程中,应用单片机进行控制,目前国内尚不多见。本文介绍了使用单片机控制氩气焊枪的方法,实现了焊接过程自动化,提高了产品质量和工作效率。本文对于单片机在工业上的实际应用具有一定的参考价值。     

火药复合焊条焊接接头的微观组织及性能

为提高战场装备的应急抢修能力,以火药和2Al/3CuO系高热剂为焊接热源,开发了一种新型的便携式焊接材料——火药复合焊条,对其焊缝的组织形貌及性能进行研究.试验结果表明,火药复合焊条的焊接属于熔化焊,焊缝与基体之间存在明显的过渡区,焊缝成形良好,焊缝的抗拉强度大于400MPa,高于母材本身强度,能够满足战场应急抢修能力的需要.     

Influence of magnetically constricted arc traverse speed (MCATS) on tensile properties and microstructural characteristics of welded Inconel 718 alloy sheets

The magnetically constricted arc technique was implemented to mitigate the heat input related metal-lurgical problems in Gas Tungsten Arc Welding (GTAW) of Inconel 718 alloy particularly Nb segregation and subsequent laves phase evolution in fusion zone. This paper reports the direct effect of magnetically constricted arc traverse speed (MCATS) on bead profile, tensile properties and microstructural evolution of Inconel 718 alloy sheets joined by Gas Tungsten Constricted Arc Welding (GTCAW) process. The mechanism amenable for the microstructural modification and corresponding influence on the tensile properties of joints is investigated both in qualitative and quantitative manner related to the mechanics of arc constriction and pulsing. It is correlated to the solidification conditions during welding. The relationship between MCATS and Arc Constriction Current (ACC) was derived. Its interaction effect on the magnetic arc constriction and joint performance was analysed. Results showed that the joints fabricated using CATS of 70 mm/min exhibited superior tensile properties (98.39% of base metal strength with 31.50% elongation). It is attributed to the grain refinement in fusion zone microstructure leading to the evolution of finer, discrete laves phase in interdendritic areas.     

激光——等离子弧复合焊铝锂合金熔化过程的分析

为了研究激光-等离子弧复合焊熔化过程中的传热和流动特性，建立了针对1420铝锂合金的数值分析模型。在同时考虑表面张力、电磁力和热浮力作用的情况下，利用有限控制容积法求解该模型，得到熔池流场和温度场的数值解，从而直观地反映熔池形状的变化过程，并采用无量纲分析法对不同作用力对熔池传热和流动过程的影响进行定量化研究。分析结果表明：熔深的增长快于熔宽，因为熔深增加的主要机理是小孔效应，而熔宽增加的机理为对流传热作用；表面张力对熔池流动的影响最大，比电磁力的作用大1个数量级，比热浮力的作用大3个数量级；在熔化过程中，对流传热的作用大于热传导作用，心数最大值达7．6。     

钢焊丝脉冲GMA焊最佳熔滴过渡形式的参数模型

基于磁流体微扰动“失稳”的原理,建立了钢焊丝脉冲GMA焊最佳熔滴过渡形式的参数模型。通过试验对比,验证了该模型的工程实用性。     

无电焊接热循环测试研究

利用热电偶测试了无电焊接过程中同一厚度钢板不同位置、不同厚度钢板同一位置处的焊接热循环曲线,探讨了无电焊接热循环规律及焊接母材厚度对无电焊接热循环的影响。研究表明：无电焊接时,焊件上不同位置点的热循环曲线与电弧焊基本相似。但相较而言,无电焊接在加热阶段的升温速度与冷却阶段的降温速度均显著小于电弧焊。无电焊接过程中,焊件上离焊缝中心线越近,其升温速度越大,峰值温度越高,冷却速度也越大,这一变化规律与电弧焊时完全一致。无电焊接时,焊接热量沿横向的传热速度远大于其沿纵向的传热速度,这使得焊件厚度对无电焊接的影响较为显著,也是焊件厚度增加将导致焊接难度显著增大的根本原因。