汽轮机主轴模拟实验件等离子堆焊修复工艺研究

对34CrNiMo钢模拟实验件的失重型损伤进行了基于等离子堆焊堆焊方法的精密修复工艺研究。分别采用光镜法和显微硬度法对堆焊接头进行了组织与性能分析。研究结果表明：等离子堆焊层与母材之间为冶金结合,焊接热影响区的母材不存在组织损伤,可以用与母材相同或相近的材料来进行填充型精密修复。     

316H不锈钢表面等离子粉末堆焊Tribaloy® T400涂层的性能研究

采用等离子粉末堆焊工艺在316H不锈钢表面堆焊Tribaloy^® T400 (T400) 合金涂层,研究焊接时不同焊接热输入对堆焊件表面形貌、成分、维氏硬度、摩擦因数以及磨损质量的影响。结果表明：当焊接热输入为840 J/mm时,堆焊件表面没有明显的缺陷,维氏硬度以及耐磨性能达到最佳,且Cr元素含量最低;对316H不锈钢和堆焊件的磨损机制进行研究发现,316H不锈钢的磨损机制主要为剥层磨损,伴随有少量氧化磨损,堆焊件的磨损机制主要为磨粒磨损,伴随有黏着磨损。对焊接热输入为840 J/mm的堆焊件在700 ℃的环境中进行时效实验,堆焊件的维氏硬度随着时效时间的延长而增大,堆焊件经1000 h时效后,维氏硬度由原来的528增加到602,堆焊层具有较高的高温力学稳定性。     

旁路耦合微束等离子铝合金薄板焊接工艺

采用ER4047铝丝在5A06铝板表面进行平板堆焊实验,对旁路耦合微束等离子薄板焊接工艺进行研究,研究了焊接电流、旁路电流、送丝速度对焊缝的影响规律,并与传统微束等离子焊接工艺进行比较.研究发现:随着旁路电流的增加,焊丝的熔化速度不断增加,且在相同焊接参数下,相比传统微束等离子焊接方法,旁路耦合微束等离子焊丝的熔化速度更快;采用旁路微束等离子焊接方法可以精确分配母材与焊丝的热输入,得到形貌良好的焊缝.且旁路电流能够有效地增加焊丝的熔化速度,减少母材的热输入,相比传统微束等离子薄板焊接工艺,能够大大提高生产效率,提高焊缝质量.     

不锈钢带极埋弧堆焊焊材选择和焊接缺陷的防止

就不锈钢带极埋弧堆焊的工艺特点、焊材选用和常见焊接缺陷进行了分析，提出焊接缺陷的的预防措施，取得了良好的应用效果。     

焊接规范参数对带极堆焊电弧发生率的影响

采用焊接电压波形分析法，对影响宽带极（７５ｍｍ）电渣堆焊和高速带极堆焊电弧发生率的因素及其变化规律进行研究，结果表明：对这两种堆焊方法，影响堆焊过程电弧发生率的因素主要是焊接电流、电压和焊接速度，带极干伸长度和磁控电流在堆焊工艺所用的范围内变化时，对电弧发生率的影响较小。带极电渣堆焊和高速带极堆焊，随着焊接电流、电压和焊接速度的增加，电弧发生率随之增大，其中以焊接电压和焊接速度的影响最为显著。高速堆焊时，当焊接电压大于２８Ｖ或焊接速度高于３０ｃｍ／ｍｉｎ时，电弧发生率较高，堆焊过程不稳定。通过多次试验研究，得到了两种堆焊新工艺的最佳规范参数。在此规范参数下焊接，可获得优质堆焊焊道。     

冷切边模堆焊工艺的研究

文中研究的冷切边模堆焊工艺是以普通低碳钢为基体 ,通过在刃口部位堆焊高硬度合金钢制造冷切边模 ,代替传统的切边模制造工艺 通过工艺性能实验 ,分析了工艺参数对焊接质量的影响以及堆焊质量的关键因素稀释率对堆焊层硬度的影响 ,从而选取了适当的工艺参数并制订了堆焊法制造切边模的工艺 对堆焊过程中出现的刃口塌坡、气孔、裂纹等焊接缺陷提出了预防和解决的措施 堆焊的刃口平均硬度在HRC58.5以上 ,且具有一定的冲击韧性 利用此工艺笔者成功的堆焊制造了一批冷切边模和冷冲模 ,其性能达到或超过传统工艺制造的切边模 ,同时该工艺还是修复冷冲模、冷切边模等模具的行之有效的方法     

Fe3Al合金的堆焊性能研究

采用钨极氩弧焊方法(GTAw),在奥氏体不锈钢基体上堆焊Fe3Al合金,考察焊接电流和预热温度等工艺参数对堆焊试验结果的影响.研究表明,工艺参数的改变对能否获得F3Al合金堆焊层有较大的影响,裂纹是堆焊Fe3Al合金时出现的主要缺陷.基于试验结果,对试验参数进行优化,得到一套在工程上行之有效的堆焊工艺及参数,并对该工艺参数下所获得的堆焊层的显微组织、相构成和显微硬度进行检测分析.     

冷切边模堆焊工艺的研究

文中研究的冷切边模堆焊工艺是以普通低碳钢为基体，通过在刃口部位堆焊高硬度合金钢制造冷切边模，代替传统的切边模制造工艺。通过工艺性能实验，分析了工艺参数对焊接质量的影响以及堆焊质量的关键因素稀释率对堆焊层硬度的影响，从而选取了适当的工艺参数并制订了堆焊法制造切边模的工艺。对堆焊过程中出现的刃口塌坡、气孔、裂纹等焊接缺陷提出了预防和解决的措施。堆焊的刃口平均硬度在HRC58．5以上，且具有一定的冲击韧性。利用此工艺笔者成功的堆焊制造了一批冷切边模和冷冲模，其性能达到或超过传统工艺制造的切边模，同时该工艺还是修复冷冲模、冷边模等模具的行之有效的方法。     

高压球形封头不锈钢堆焊问题的分析和研究

通过对尿素合成塔球形封头内表面堆焊技术进行分析,探讨了凸型封头表面堆焊方法的选择、普低钢表面不锈钢堆焊材料的确定及堆焊工艺评定、检验标准等问题。结果表明：选用正确的焊接材料和合理的堆焊工艺,在球形封头内表面堆焊不锈钢可以得到理想的抗高温、耐腐蚀效果和稳定的焊接质量。     

镍基等离子熔覆堆焊层的空蚀特征与性能

利用等离子熔覆设备堆焊制备了三种不同成分的镍基合金层(Ni46、Ni67、Ni60/35WC),制样后在旋转圆盘空蚀试验机上对制备的合金层进行了空蚀磨损实验.采用SEM、XRD、显微硬度、失重分析法对空蚀前后的合金层进行了对比分析.结果表明:所有堆焊层的失重均大于对比的304不锈钢;SEM形貌观察堆焊层组织中存在缺陷或孔隙,空蚀后组织中的缺陷呈裂纹状发展,因此空蚀伴随着强烈的疲劳损失过程;XRD分析表明空蚀过程诱发了Ni60/35WC表面的相变;另外,空蚀还引起了材料Ni67和Ni60/35WC加工硬化,而Ni46出现了加工软化.     

铁基耐磨合金抗磨机理的探讨

本文对九种Fe—C基耐磨合金粉末等离子堆焊铧片进行了模拟田间工况的室内磨损试验和金相组织分析。为探讨其抗磨机理,应用透射电镜观察其形貌、X光波谱仪检测了微区成份,并用X光衍射仪进行了相结构分析。试验结果表明:堆焊合金中具有波形边界的一次六角形或条状碳化物(Cr_7C_3)、且基体为大量马氏体加少量奥氏体的过共晶组织抗磨粒磨损性最佳;同时发现硼元素只存在于组织中的黑孔缺陷处,因此,加硼并不能提高堆焊合金的抗磨性。     

基于数值模拟的铸钢基体堆焊锻模焊层厚度优化

为解决目前模具制造业中遇到的高成本、低寿命等问题,文中提出了一种基于铸钢基体的表面堆焊制备锻模的方法.针对其中焊接厚度的控制难题,将试验验证与计算机有限元数值分析相结合,建立了基于ZG310-570基体表面堆焊模具的有限元简化模型,采用热循环曲线法模拟铸钢基体模具表面堆焊及回火去应力过程,并分析温度场和不同焊接层厚度的残余应力场分布.结果表明:有限元数值分析能较好地模拟实际铸钢基体表面堆焊锻模的制备过程;基体近焊缝位置等效应力随焊接厚度的增加而降低,到焊层厚度为15 mm后趋于平稳;远离焊缝位置的残余应力随焊接厚度增加而逐渐升高,焊道对基体部位的影响也随之增大,使得铸钢基体材料在使用过程中出现缺陷的可能性显著增加.综合考虑焊接厚度对铸钢基体的影响及模具制造成本等因素,认定该工艺条件下铸钢基体表面堆焊层的最优厚度为15mm.     

纯镍直缝焊管不同焊接方法的接头性能对比

采用等离子与等离子+TIG 2种焊接方法获得尺寸为Φ112mm×3.5mm×6 500mm纯镍直缝焊管.分析了焊后接头宏观形貌、微观组织、力学性能及耐蚀性.结果表明:等离子+TIG较等离子接头各区域晶粒尺寸有所粗化;等离子+TIG接头抗拉强度达到母材的85.6%,满足了镍管接头力学性能要求;等离子+TIG焊缝耐蚀性优于等离子焊缝,较母材有所降低;TIG电弧对焊后等离子接头的二次加热使得等离子接头产生了二次重熔效果,消除了等离子接头产生的咬边、气孔等缺陷,提高了焊接速度,获得了均匀、美观的鱼鳞纹状焊缝表面形貌.综合可见,等离子+TIG焊接是纯镍N6直缝焊管焊接的理想方法.     

某型飞机散热器下盖堆焊修复工艺研究

针对某型飞机散热器下盖在使用中出现缺损情况使用钨极氩弧焊（TIG）堆焊修复进行了研究。按照焊接工艺标准，以堆焊形式模拟产品缺口修补，并改变焊接电流与保护气流量，焊后对焊接接头先进行目视检查，后进行拉伸、金相等试验。研究结果表明，采用适当的焊接工艺，并且严格控制焊接热输入和保护气流量，可获得力学性能优良的焊接接头。     

Ti-Mg对SiCp/Al复合材料等离子弧原位焊接性能的影响

为分析SiCp/Al基复合材料的焊接性,以Ti-Mg混合粉末作为填充材料,采用氮氩混合等离子气体对SiCp/Al基复合材料进行等离子弧原位焊接.结果表明,填充Ti-Mg混合粉末进行等离子弧原位焊接时接头组织致密,结合较好,焊缝组织中生成了新的增强颗粒,未发现明显的针状相,从而有效地提高了接头的力学性能.力学性能试验表明,采用Ti-Mg混合粉末进行等离子弧原位焊接所获得的最大拉伸强度为204.7 MPa.此外还探讨了Mg在等离子弧原位焊接中的作用.     

Ti-Mg对SiCp/Al复合材料等离子弧原位焊接性能的影响

为分析SiCp/Al基复合材料的焊接性,以Ti-Mg混合粉末作为填充材料,采用氮氩混合等离子气体对SiCp/Al基复合材料进行等离子弧原位焊接.结果表明,填充Ti-Mg混合粉末进行等离子弧原位焊接时接头组织致密,结合较好,焊缝组织中生成了新的增强颗粒,未发现明显的针状相,从而有效地提高了接头的力学性能.力学性能试验表明,采用Ti-Mg混合粉末进行等离子弧原位焊接所获得的最大拉伸强度为204.7 MPa.此外还探讨了Mg在等离子弧原位焊接中的作用.     

Q235等离子弧焊接工艺研究

对6 mm 厚的 Q235碳钢,进行了等离子弧焊接试验,分析了 Q235碳钢等离子弧焊接特点,并且对焊缝进行了 X 射线检验,研究了其力学性能及金相组织.     

激光辅助大气等离子弧堆焊射流场计算模型

使用亚格子尺度模型的正六边形7-bit网格格子Boltzmann方法（LBM）来计算激光辅助大气等离子弧堆焊流场湍流流动,通过选取适当的速度和温度平衡分布函数,对LB演化方程采用泰勒展开、Chapman-Enskog展开及多尺度展开,使平衡分布函数满足一些统计式,并对方程中的微观粒子分布进行宏观统计,最终导出了激光辅助大气等离子弧熔积流场的宏观连续、动量和能量输运非线性偏微分方程,确定了扩散系数和平衡分布函数系数的表达式,为进行等离子弧激光粉末堆焊射流场的模拟作好了准备．     

P/A异种钢焊缝中孪晶显微缺陷的研究

TEM观察发现：在P/A异种钢刚性拘束焊接和单道堆焊焊缝中存在不同数量的孪晶显微缺陷，并对其形成原因及与焊接条件的关系进行了研究和讨论。认为：焊缝中的孪晶是由于焊缝金属的线膨胀系数比母材金属大30％～50％，在焊后冷却过程中产生较大的变形而形成的动态再结晶退火孪晶。     

热输入对马氏体不锈钢焊接接头变形及强度的影响

分别采用氩弧焊、微束等离子弧焊和激光焊3种方法对2 mm厚的0Cr11Ni2Mo VNb马氏体不锈钢板进行了对接焊,利用计算机有限元软件对3种焊接方法的接头变形情况进行了仿真,并对接头进行了拉伸试验,测试了接头的抗拉强度和延伸率。结果表明:焊接接头变形由大到小的顺序为:氩弧焊、微束等离子弧焊、激光焊,其中激光焊接角变形量最小为0.8°,而氩弧焊的变形量相对较大达到了6.1°。微束等离子弧焊接接头抗拉强度最高为902 MPa,氩弧焊接头最低为854 MPa,微束等离子弧焊接接头延伸率最高为10.1%,氩弧焊接头最低为8.1%。