旁路电流对镁合金非熔化极气体保护焊接熔池及其残余应力的影响

利用ANSYS软件对厚度为2 mm的AZ31B镁合金薄板的非熔化极气体保护焊(DEGMAW)焊接过程进行有限元分析,利用间接耦合法计算焊件的温度场,分析AZ31B镁合金板焊件残余应力的分布规律,并研究了DE-GMAW旁路电流对焊件熔池尺寸和残余应力的影响规律.结果表明,在焊接总电流和其他焊接参数一定的条件下,随着旁路电流增大,母材的热输入减小,熔深值下降,熔宽值略有降低,焊缝受到的残余拉应力逐渐减小.     

双丝间接电弧气体保护焊工艺研究

双丝闯接电弧气体保护焊是一种新的焊接工艺。介绍了使间接电弧双丝焊送丝速度与其熔化速度相等的送丝机构,主要研究了焊丝伸出长度、两焊丝交点与工件间莳距离以及焊接速度等对焊缝成形及其焊接电流、电弧电压的影响。结果表明,随着焊丝伸出长度的增加,焊接电流减小;随两焊丝交点与工件间距离的增加,焊接电流增大,焊缝宽度减小,熔合比降低;随焊速的增加,焊缝宽度减小,熔深减小,熔合比降低。     

大电流GMAW的熔滴过渡行为及控制

具有稳定熔滴过渡过程的单丝大电流GMAW(熔化极气体保护焊)焊接方法拥有其他高效GMAW焊接方法不可取代的优势.通过采集大电流GMAW的熔滴过渡高速摄像和焊接电流电压信号,对比分析了大电流MIG(熔化极惰性气体保护焊)和MAG(熔化极活性气体保护焊)焊接过程中不同的熔滴过渡行为,分析了焊接电流和保护气体成分对熔滴过渡频率的影响.结果表明:大电流MIG焊接熔滴过渡形式为单一的旋转射流过渡,且旋转频率随着焊接电流的增大先减小后增大;大电流MAG焊接熔滴过渡形式为摆动和旋转射流混合过渡,且摆动过渡频率会因为液流束与熔池接触短路而增大;外加磁场能够改变大电流GMAW液流束和电弧的旋转方向,减小旋转角度,这一发现为400 A以上稳定单丝高效GMAW焊接工艺的研发提供了新思路.     

起重机车架用Q345B/HG785D钢板焊接实验研究

以异种钢板Q345B与HG785D端头对焊为研究对象,通过在不同焊接热输入工艺条件下的MAG焊(熔化极活性气体保护电弧焊),对其端头焊接缺陷、力学性能及组织进行实验研究.实验发现:异种钢板端头对焊中,减小焊接电流可有效提高焊接接头强度;焊前预热、焊后缓冷可减少焊接接头的淬硬组织,提高焊接热影响区韧性.在焊接电流为140~200A、电压为22~24V、焊接速度为28cm/min的热输入条件下,采用预热+后热焊接工艺,焊接接头力学性能和弯曲特性可得到最佳效果.合理的焊接工艺可有效抑制汽车起重机车架焊缝开裂.     

焊接工艺参数对锚拉管焊接残余应力的影响

为了实现不同焊接工艺参数下残余应力的预测,进一步优化相应的焊接工艺,采用数值模拟与试验对比方法研究锚拉管焊接残余应力.利用有限元软件ANSYS模拟T形焊接试件残余应力并与实测应力值作对比,验证了数值方法的准确性.在此基础上,对不同的焊接电压、电流和速度等焊接工艺参数下的锚拉管残余应力进行数值模拟和对比分析.结果表明,锚拉管焊接残余应力与焊接电压、电流呈正相关关系,焊接电流对焊根处纵向残余应力峰值影响较大;与焊接速度呈负相关关系,速度越大,沿焊缝方向上的纵向残余应力明显减小,分布更加均匀,当达到5mm/s时,会出现锚拉管未完全焊,应力峰值位置发生偏移的情况;焊接速度可作为主要的控制参数.基于分析结果,提出锚拉管断面纵向残余应力分布简化模型,以便给锚拉管焊接残余应力研究提供参考.     

边界约束对中厚板焊接残余应力的影响

基于已有试验数据及有限元模型计算结果,对约束、自由边界下中厚板焊接残余应力进行了数值模拟,通过改变热、力学边界,得到了焊前预热、焊后热处理,力学约束程度、约束距离改变对不同外边界焊接残余应力的影响。结果表明：预热将显著降低热影响区残余应力,约束条件下母板残余应力的降低与预热温度成正相关,自由边界残余应力基本不受预热影响;焊后热处理使得高温非线性区(焊缝及热影响区)纵、横向残余应力降低,约束条件下横向应力在整个母板表面改变明显,而自由状态下纵向应力仅在板边缘发生波动;约束增强仅增大应力值,不改变应力分布趋势;板端约束对残余应力的影响存在单向性,横向约束的改变对纵向残余应力的影响可以忽略;约束大小保持不变,约束距焊缝的远近程度的改变对近缝区残余应力的影响较小,有限元计算在保证一定精度的前提下可以适当的减小建模尺寸以提高求解速率。     

单焊枪耦合电弧AA-TIG高速焊工艺

针对SUS304不锈钢,提出单焊枪耦合电弧AA-TIG高速焊接法.与传统TIG高速焊相比,该方法能够显著改善焊缝成形.在焊接速度为500mm/min时,单焊枪耦合电弧AA-TIG焊表面成形良好,焊缝熔深增大.在焊接速度达到1 800mm/min时,单焊枪耦合电弧AA-TIG焊焊缝表面没有出现驼峰和咬边缺陷.工艺试验结果表明:当主电弧电流和辅助电弧电流各自独立增大时,熔深和熔宽都增加,随着焊接速度逐渐提高,则呈现下降的趋势;当辅助电弧保护气体CO2体积分数逐渐增加时,熔深先增加后减小,在φ(CO2)=12%时获得最大深宽比;随着钨极间距的增加,熔深先增加后减小,且钨极间距在4mm时,深宽比最大.     

CO2气体保护焊焊缝几何形状的数学模型

采用回归正交试验设计方法建立了细丝ＣＯ２气体保护焊短短过渡时焊缝几何形状和尺寸与烛工艺参数即电弧电压、焊接电流、焊接速度、焊枪角度、干伸长度间关系的数学模型。     

40Cr基体温度对激光熔覆Cr18Ni8Mo2Si的影响

通过选择基体预热温度、激光功率、扫描速度、光斑直径为影响因素,用正交试验方法在40Cr基体上进行熔覆Cr18Ni8Mo2Si研究;通过测试残余应力、显微硬度和观察金相组织等研究熔覆基体温度对熔覆层质量的影响,经研究随着预热温度的上升,残余应力减小,最小的残余应力参数组合为预热温度400℃、激光功率1 200 W、扫描速度4 mm·s-1、光斑直径3 mm;随着预热温度的提高,从显微组织看,组织缺陷减少,结合效果变好;熔覆层显微硬度也随着预热温度的提高而明显增大.     

高速列车用6005A铝合金厚板的焊接工艺

采用半自动MIG焊完成了厚度为12mm的6005A-T6铝合金板材的连接,通过正交试验研究了焊接工艺参数对焊接接头抗拉强度及焊缝表面质量的影响.结果表明,各工艺参数对焊接接头抗拉强度影响显著性从大到小依次为:焊接电流,焊接电压,焊接速度和预热温度.考虑焊缝表面质量因素,各工艺参数影响显著性从大到小依次为焊接速度、预热温度和焊接电流.本研究条件下最佳MIG焊接6005A-T6板材的工艺参数为:预热温度200℃,焊接电流180A,焊接电压18.0V,焊接速度12mm/s.焊接后试样接头热影响区内晶粒平均尺寸小于5μm,且无过分长大现象.焊接后板材拉断时为韧性断裂.     

X80钢曲面对接焊缝残余应力尺寸效应

以试验测得的X80钢高温性能参数为基础建立了曲面对焊结构仿真模型,并进行了试验验证,研究了曲面外径、曲面壁厚和焊缝宽度等尺寸效应对曲面对接焊缝残余应力分布的影响规律。结果表明：曲面外径、曲面壁厚和焊缝宽度的变化均会对曲面对接焊缝残余应力的分布规律产生影响;随着曲面径向截面面积的增大,焊趾处径向残余拉应力逐渐增大,残余压应力峰值逐渐减小;曲面径向截面面积和焊缝宽度的增加,均会引起焊趾处残余拉应力峰值的增大并导致曲面对焊结构中焊接残余应力水平的升高,降低结构整体的耐腐蚀性能和疲劳性能;在选用曲面壁厚小于4 mm的曲面结构进行工程设计时,焊接残余应力分布对壁厚的变化十分敏感,极易导致结构内部残余拉应力的增大并产生应力集中区域。     

工艺参数对铝镁合金VPPA焊焊缝成形的影响

为了探明变极性等离子电弧焊方法对5A06铝合金焊缝成形的影响规律,采用单因素控制对比试验对变极性等离子弧焊缝成形进行了测量分析,研究正负极性电流、离子气流量、正负极电流持续时间和送丝速度4个焊接工艺参数对焊缝成形的影响规律。研究结果表明,随着焊接电流的增大,焊缝正面熔宽和余高呈现先增加后减小的趋势,而背面焊缝的余高增大明显,但背面焊缝熔宽变化不是很明显;随着离子气体流量的增加,等离子电弧力增加,液态金属流动性增加,背面焊缝余高呈明显的增加趋势,而焊缝正面余高则呈下降的趋势;在负极性电流持续时间增加的情况下,焊缝正面余高和熔宽增加幅度较小,焊缝背面余高和熔宽呈减小的趋势;随着送丝速度的增加,焊缝余高显著增加,熔宽也小幅度增加。研究结果可为铝合金VPPA焊提供工艺支持。     

焊接速度对304L钢薄板激光焊接接头性能的影响

通过0.4 mm厚304L钢薄板的激光焊接试验,研究了焊接速度对焊接接头宏观形貌、硬度分布以及拉伸性能的影响。结果表明:在设定的5种焊接速度(200、250、300、350、400 mm/min)下获得的焊缝熔宽均较为均匀,焊接接头均为全熔透状态,熔宽随着焊接速度的提高而减小;焊接接头硬度均大于母材且其横截面分布趋势都呈M形,焊缝区硬度随焊接速度的提高而增大;拉伸试样均于焊缝区断裂,其抗拉强度、屈服强度、断后伸长率随着焊接速度提高而增大,但都小于母材性能,当焊接速度为400 mm/min时,焊接接头的拉伸性能最佳。     

附加补偿气体射流冲击熔池方法对不锈钢脉冲MIG高速焊的影响

为提高不锈钢焊接速度并抑制驼峰焊道及咬边缺陷,文中提出人为干预焊后熔池运动的新思路,并通过引入补偿气体射流对高温未凝固熔池进行冲击,实现对不锈钢脉冲MIG焊(熔化极惰性气体保护焊)熔池进行人为干预而达到改善焊缝成形的目的.该方法利用自制的脉冲MIG焊接熔池补偿气体射流试验平台,以304不锈钢为焊接工件,进行等线能量输入条件下不同焊接速度和不同补偿气体射流流量试验.结果表明,补偿气体射流方法可使焊接速度提高2倍以上,焊缝平直、均匀、美观,无驼峰焊道和咬边缺陷;焊缝截面分析表明,该方法对驼峰部位堆积的液态金属调节率达78.63%,使焊接过程力热效率提升达74.36%.     

双相不锈钢管道焊接残余应力参数的数值模拟

焊接残余应力一直为人们所关注，其大小和分布与焊接热源、接头形式和材料性能等多种因素有关，作者利用热弹塑性理论为基础的有限元数值模拟技术，对SAF2205双相不锈铜管道接头环焊缝残余应力进行有限元数值模拟，得到了管道内外表面残余应力的分布规律，即，在管道的焊缝及近缝区，内表面轴向残余应力是拉伸应力，外表面轴向残余应力是压缩应力，而内外表面环向残余应力都是拉应力；研究了不同的焊接线能量、管内径与壁厚比值R1／d和多层焊对焊接残余应力的影响，结果表明，残余应力受焊接能量变化的影响不大，外表面残余应力和内表面轴向残余应力部随着壁厚增大而增大，多层焊的残余应力有不同程度降低。     

非熔化极旁路耦合电弧GMAW工艺研究

在优化工艺参数的基础上,采用非熔化极旁路耦合电弧GMAW进行焊接工艺试验,得到成型良好的焊缝,并通过LabVIEW软件对其电流、电压信号进行采集,分析其电流分布.测量结果表明,与普通GMAW方法相比,非熔化极旁路耦合电弧GMAW可实现高熔敷电流下的低母材电流输入,从而达到高效焊接的目的,并且焊缝成型良好.     

钢桥面板顶板-U肋双面焊连接焊缝焊接残余应力分析

为研究钢桥面板顶板-U肋双面焊连接焊缝的残余应力分布,建立了有限元模型.通过对比单面焊接与双面焊接模型计算结果,分析了顶板-U肋连接焊缝温度场与残余应力分布.同时讨论了顶板厚度与角焊缝焊接顺序对残余应力的分布影响.研究表明:相比单面焊,双面焊模型焊缝附近残余应力更低,且应力梯度更大,疲劳性能更优越.而增加顶板厚度和采用两条角焊缝先后焊接的操作顺序均有助于降低先焊接焊缝一侧的应力、增大焊缝附近应力梯度,并促使应力拐点的提前出现.     

气动冲击对顶板-U肋焊接残余应力的影响

为研究气动冲击技术对钢桥面板焊接结构残余应力场的影响,建立气动冲击处理顶板-U肋焊接有限元模型.首先对顶板-U肋焊接进行模拟,得到顶板-U肋焊接残余应力场的分布.焊接结果表明:顶板-U肋连接焊缝区域存在较大的残余应力,焊趾及焊根中部位置处存在较大的横向拉应力.在此基础上,建立气动冲击处理焊缝的动力学模型,研究冲击速度、角度和冲击头大小对焊趾附近横向应力的影响.气动冲击结果表明:气动冲击可以将焊缝处的残余拉应力转为残余压应力,形成半椭球形的压应力区,并通过试验对模型进行了验证.冲击参数中,冲击速度和冲击头尺寸对横向应力的影响较大,冲击速度及冲击头尺寸的增大,能提高压应力值大小及压应力区的范围.     

MIG焊6063/7075铝合金接头的金相组织、耐蚀性和力学性能研究

异种铝合金焊接产生的材料优良特性的联合对于零部件服役性能的提升至关重要,但材料成分和物化性能的不同导致的冶金问题增加了异种材料连接的难度。研究了6063/7075铝合金熔化极惰性气体保护(MIG)焊工艺与接头综合性能的关系。结果表明,与单面焊相比,双面焊接头金相组织更加均匀,晶粒细化,力学性能基本相当。双面焊接工艺沿焊缝方向的平均峰值残余应力、纵向残余应力和横向残余应力较低。双面焊焊缝具有最低的腐蚀电流密度和最正的腐蚀电位,具有更好的耐蚀性。双面焊接工艺改善了焊缝的耐蚀性。     

3.2 m膜式壁拼排焊机的制造及调试

论述了3.2m膜式壁拼排焊机的制造及调试技术，在调度过程中得到了熔化极气体保护焊在富氩状态下形成喷射过度时合适的电流、电压及送丝速度。焊缝成形、电弧稳定性均良好，焊缝外表质量稳定、光滑，试样各项性能指标均达到JB／T5255要求。