汽轮机叶片机器人TOPTIG堆焊工艺及接头性能研究

针对汽轮机叶片专用410不锈钢弧形板磨损修复的问题,采用TOPTIG堆焊的焊接方法,对修复堆焊工艺开展研究,得到了一组工件的最佳堆焊焊接工艺参数,并通过硬度测量和金相观察对焊缝组织性能进行了分析,发现硬度值在母材—中间焊缝—焊缝端部呈波动式变动,焊缝组织是典型的凝固态组织,在HAZ过热区奥氏体晶粒异常长大,在堆焊形成的每道焊缝中会形成上贝氏体、下贝氏体,在最后一道焊缝中以板条状马氏体为主.     

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.     

阀门等离子弧堆焊层气孔的排除

介绍了等离子弧堆焊的焊接特点,并结合阀门焊接生产实际情况,对等离子堆焊工艺进行了探讨。对等离子堆焊中出现的焊接缺陷进行了研究,主要对气孔缺陷的处理进行了阐述。     

CO_2气体保护焊/喷射送粉法制备Fe基耐磨堆焊层研究

将传统CO2气体保护焊与喷射送粉法复合,在Q235碳钢表面堆焊Fe-C-Cr-BNi系合金,研究了Ni元素含量变化对堆焊层组织和硬度的影响.利用金相显微镜观察堆焊层组织,结合EDS、XRD分析堆焊层的相成分,采用洛氏硬度计测试堆焊层表面的硬度.研究结果表明:堆焊层由马氏体、奥氏体以及(Fe,Cr)7C3和(Fe,Cr)2B硬质化合物组成.堆焊层熔合区由固溶体组成,过热区晶粒粗大,母材区组织均匀.堆焊层的HRC值范围为51.1~56.5,随着Ni含量的增加,堆焊层的硬度缓慢降低.     

高铬铸铁型自保护药芯焊丝堆焊组织与性能分析

研制了一种自保护高铬铸铁型药芯焊丝,对其堆焊金属组织与性能进行了分析,结果表明:堆焊金属表面硬度达到HRC60以上,堆焊金属显微组织主要为马氏体+残余奥氏体+M1C3,型碳化物;初生碳化物主要沿堆焊层向母材方向生长,其表面硬度为HVl783,侧面为HVll27:共晶碳化物围绕在初生碳化物周围生长,其显微硬度为HV830:在相同磨损条件下磨损1h后,堆焊金属相对耐磨性为Q235钢的14倍左右,在药芯中加入适量的稀土氧化物能提高堆焊金属的耐磨性.     

聚焦光束粉末堆焊层的凝固组织形貌及其形成机理

研制了由光束发生器、聚焦系统、旋转气流送粉器、工作台组成的聚焦光束堆焊系统。堆焊层中凝固组织形态以及树枝晶生长方向取决于熔池凝固过程中的传热过程。45钢表面的Ni基合金堆焊层的微观组织呈现树枝晶形态,树枝晶沿堆焊方向前倾生长,堆焊层金属与母材金属间形成平面晶带,平面晶带依附于母材半熔化区联生结晶长大。     

浅熔深堆焊法研究

本文通过对磁控带极电渣堆焊过程中电压波形的分析和对带极端头形状的观察,探讨了浅熔深堆焊法的物理本质,经过焊剂、焊接规范、附加外磁场及电弧存在比例的变化对母材熔深及焊道质量影响的试验,指出了浅熔深堆焊法获得优质堆焊层的基本规律。     

熔焊工艺对自熔合金涂层组织的影响

利用显微镜和X射线衍射仪对感应熔焊、火焰喷焊、等离子堆焊Ni基自熔合金涂层的金相组织、结合面形态、涂层微区成分及焊层合金化学成分进行了分析。研究结果表明，感应熔焊涂层与基体界面出现了白亮带，焊层底部形成了明显的针条状组织，并且涂层中部w（Fe）整体高于粉末本身；火焰喷焊层得到均匀一致的奥氏体和碳化物共晶析出物，涂层与基体也属于冶金结合，扩散熔合区w（Cr）和w（Ni）较感应熔焊涂层的有所降低；等离子堆焊层在快速冷凝过程中生成了树枝状结晶组织，焊层中的C、B、Si、Cr等元素烧损率以等离子堆焊最大，火焰喷焊重熔次之，感应熔焊最小；感应熔焊对基体与涂层界面处Fe原子的激活度最大。     

预热与焊后回火对铸钢基体双金属梯度堆焊锻模堆焊层组织与性能的影响

为解决大型锻模的高成本、低寿命等问题,提出铸钢基体表面堆焊制备大型液压机用锻模新方法,针对其中的焊前预热与焊后回火工艺,将有限元分析与试验分析相结合,研究预热温度与焊后回火对堆焊层组织与力学性能的影响机理。研究结果表明:常温堆焊时,堆焊熔合区组织为马氏体+碳化物+残留奥氏体;随着预热温度的升高,冷却时间不断延长,组织呈现马氏体→贝氏体→珠光体转变趋势,显微硬度逐渐降低;当预热温度为400℃时,熔合区组织为铁素体+珠光体;焊后550℃/2 h回火后,堆焊层及热影响区硬度下降,基体中析出大量碳化物,堆焊层冲击韧性显著提高,断裂方式以韧窝断裂为主,母材性能在回火后无明显变化,说明预热与焊后热处理使堆焊层获得了较好的综合力学性能。     

试样条件对不锈钢堆焊层剥离的影响

通过一系列电解充氢试验研究了堆焊层剥离的影响因素，并采用有限元分析方法计算了堆焊结构中氢浓度的分布．比较了不同试作条件对试验结果的影响．结果显示，一定的母材厚度和焊后热处理条件，使熔合线附近氢浓度峰值提高，从而使氢剥离倾向增大．文中对试块近溶合线区的显微组织进行了研究．结果表明，提高焊后热处理参数，熔合线堆焊层侧增碳层宽度增加，氢致剥离的倾向增大．     

打壳锤头等离子堆焊Co—Cr—W合金涂层组织和性能研究

采用等离子堆焊技术在铝电解打壳锤头表面堆焊Co-Cr-W合金粉末。利用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪和显微硬度计等,分析了堆焊层的微观组织、微区成分和硬度分布。利用恒电位法进行腐蚀模拟测试。试验结果表明,合金层为典型的等轴晶和柱状晶组织,与基体之间形成了良好的冶金结合。合金层外层硬度最高,平均硬度为基体的2倍,从合金层到基体硬度值不断减小,在熔合线附近迅速降低,表明合金层稀释率较低。合金层的腐蚀速率为基体的1／53左右,合金锤头的耐腐蚀性显著提高。     

限动芯棒的堆焊修复制造技术及应用

采用药芯焊丝埋弧堆焊硬面技术,可修复制造热连轧无缝管机组用限动芯棒。本文介绍了堆焊修复制造该类芯棒的堆焊技术要求、堆焊材料的选择、堆焊修复制造工艺的特点及流程,并结合现场使用情况对芯棒堆焊利弊进行分析。     

焊态镍铝青铜的空蚀腐蚀性能

利用钨极氩弧焊(TIG)在铸态镍铝青铜上制备了同种材料的堆焊层,分析了堆焊层的组织,并利用超声振动空蚀设备及电化学工作站对堆焊层的空蚀腐蚀性能进行了研究．结果表明,焊态镍铝青铜的空蚀腐蚀性能均优于铸态,采用TIG堆焊同种材料修复镍铝青铜螺旋桨,堆焊层不会发生优先空蚀腐蚀破坏．     

新型“堆328”堆焊焊条的研制

本文在分析TDR—C型、含Cr、Mo、W、V堆焊焊条性能、特点与作用的基础上，提出了研制一种新的、石墨型药皮的“堆328”堆焊焊条，以满足生产实践中对于堆焊层金属性能的更高要求。设计、试验了新的石墨型药皮的配方，进行了焊条的试制和试验堆焊、以及在生产中的应用、均获得良好结果。与常用的“堆322”堆焊焊条比较，石墨型“堆328”堆焊焊条的堆焊工艺性能良好；合金元素过渡系数高；堆焊层金属硬度较高，因而其耐磨性能有较大的提高。用石墨型“堆328”堆焊焊条堆焊修复的零件，其耐磨性能(使用寿命)比用“堆322”焊条堆焊的要高2倍左右，因而石墨型堆焊焊条“堆328”具有明显的技术经济效益，值得推广使用．     

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。     

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.     

基于CALPHAD的耐磨堆焊合金成分优化设计

通过CALPHAD(CALculation of PHAse Diagrams)方法,对高碳高铬耐磨堆焊合金成分进行优化设计,研究合金元素C、Ti、V、Nb对堆焊金属微观组织与相变规律的影响,并通过试验对CALPHAD设计结果进行验证。结果表明,不加入微合金元素时,耐磨堆焊合金的显微组织由初生(Cr,Fe)7C3型碳化物及共晶(Cr,Fe)7C3/γ(Cr,Fe)组成;随碳含量升高,初生(Cr,Fe)7C3型碳化物含量随之升高。加入微合金元素Ti、V、Nb后,在堆焊金属中析出M(M=Ti,V,Nb)C型碳化物,从而细化初生(Cr,Fe)7C3型碳化物,提高铁基耐磨合金的性能,延长再制造堆焊零部件表面的服役时间。     

DE-GMAW旁路电流对焊缝熔深变化的影响

对单旁路耦合电弧焊母材热输入理论分析的基础上,进行不同母材电流和旁路电流组合的单旁路耦合电弧焊堆焊实验.对所得的焊缝熔深数据进行多项式拟合和回归分析,得到旁路电流与熔深变化的数学关系.结果表明:DE-GMAW的旁路电流只在一定区间内显著影响熔深,并与熔深呈线性关系,与母材热输入理论分析吻合.     

Cr3C2颗粒增强型堆焊合金组织与性能分析

对加入Cr3C2的药芯焊丝制备的Cr3C2增强型堆焊合金组织和性能进行了分析。添加Cr3C2的自保护药芯焊丝堆焊工艺性能良好,堆焊表面少飞溅,无裂纹气孔。通过对比实验研究发现,加入Cr3C2的药芯焊丝制备的Cr3C2增强型堆焊合金组织细小,高温冲击韧性明显优于WC颗粒增强型药芯焊丝,合金组织中既有颗粒增强型药芯焊丝堆焊产生的颗粒增强相,又有高铬铸铁型药芯焊丝堆焊产生的高硬度初生碳化物,双重强化机制使堆焊层显微硬度达到含Nb高铬铸铁堆焊层的水平,平均硬度60 HRC以上。     

CO2气体保护堆焊榨辊轴的组织分析

对CO2气体保护堆焊修复榨辊轴的组织性能进行分析，发现用此方法修复的榨辊轴表面有索氏体组织，所以既保持原有的强度和韧性又增加了表面的抗磨性，是目前修复榨辊轴最行之有效的方法之一。