船用DH36厚钢板的三丝埋弧焊工艺开发与研究

以厚度为25 mm的DH36型钢板为研究对象,对现有三丝埋弧焊焊接技术进行理论分析,通过试验的方法与传统单丝埋弧焊工艺作详细对比,开发出一种三丝埋弧焊厚板焊接新工艺,并对新工艺进行工艺评定。试验结果表明,使用该工艺焊接厚板能大幅度提高厚板焊接效率,且有效保证焊件焊缝质量,其熔敷金属各项力学性能均符合行业标准。该试验可为三丝埋弧焊在厚板焊接中的工艺开发提供一定的参考。     

厚钢板焊接接头CTOD断裂韧度的温度影响

大型厚壁钢结构建造中，研究温度对焊接接头断裂韧度的影响十分重要．笔者对65mm厚S355ML钢板，编制自动埋弧焊（WPS017）工艺和手工电弧焊（WPS016，WPS016A）工艺，对其焊接接头进行常温（15℃）和低温（-20℃）裂纹尖端张开位移（CTOD）评定．发现自动埋弧焊（WPS017）接头焊缝低温CTOD最小值比常温低13．9％，焊缝低温CTOD均值比常温低8．0％；热影响区CTOD断裂韧度值高于焊缝和母材，且对温度变化不敏感．手工电弧焊接头焊缝低温CTOD最小值只有常温的34．5％，焊缝低温CTOD均值只有常温的25．9％；热影响区低温CTOD断裂韧度也很低．在常温（15℃）下，自动埋弧焊焊缝CTOD值比手工电弧焊焊缝CTOD值大得多；在低温（-20℃）下，自动埋弧焊的焊缝和热影响区的CTOD值，都远远大于手工电弧焊CTOD值．     

A105钢振动焊接接头的断裂韧度分析

采用阀门用钢A105为试验材料,机械振动焊接与常规埋弧自动焊相结合的对比试验方法,通过残余应力的测试结果可见,振动焊接消除了熔合线附近的应力峰,应力幅值低、分布平缓.从断裂力学的角度分析机械振动对焊接接头韧度的影响,结果表明:焊缝的断裂韧度明显大于热影响区(HAZ);振动焊接工艺下焊缝和HAZ的CTOD(Crack tip opening displacement)值明显高于常规焊接下焊缝和HAZ的CTOD值;且振动焊接使得焊接接头的各部分之间断裂韧度的差别明显缩小,断裂韧度更趋均匀化.经断口的扫描电镜观察可知:振动焊接下焊缝的韧窝密度明显大于常规焊接下焊缝的韧窝密度,且HAZ为整个焊接接头的薄弱环节.     

一种高效冷丝填充埋弧焊工艺

针对中厚板多层多道埋弧焊接热影响区脆化以及效率低下问题,提出一种高效冷丝填充埋弧自动焊接方法.以搭建的冷丝填充埋弧自动焊接专用装置及控制系统为平台,研究高效冷丝填充埋弧焊接实现方法,建立冷丝填充位置、焊接速度、冷丝填充速度等工艺参数的数学模型,并测定该工艺条件下多层多道焊接时的生产效率.结果表明:这种冷丝填充控制熔池热分配的工艺方法,使焊缝及热影响区微观晶粒得到细化,冲击韧性得到明显改善.与单丝埋弧焊相比,在相同实验条件下,其熔敷率提高1.7倍,焊接时间缩短61%,清渣和对中等焊前准备工作耗时节省大约一半.     

焊缝形状对双面焊焊接接头拉伸断裂位置的影响

使用ANSYS有限元数值模拟软件建立双面埋弧焊钢管接头拉伸变形模型,并通过实验验证了该模型的合理性。在此模型的基础上,研究了焊缝的形状对焊接接头拉伸断裂位置的影响。结果表明:外焊缝熔宽存在3个临界值,其值的大小对焊接接头拉伸断裂位置的变化规律有着重要影响,为提高高强管线钢管焊缝质量、优化焊接工艺提供了理论依据。     

基于T形焊接接头的埋弧焊横焊工艺开发

针对横焊位置,无间隙组对,全焊透T形接头,开发了埋弧焊(SAW)横焊工艺。埋弧焊横焊焊接严格控制坡口形式以及焊缝每层每道的焊枪角度,使焊缝背面无需进行清根就能够达到全焊透合格的焊缝。埋弧焊横焊工艺代替了焊条电弧焊(SMAW),减少了背面碳弧气刨清根和清根后打磨工序,不仅提升了焊接效率,而且使焊件变形得到控制,保证了焊接质量。     

激光焊接速度对焊缝组织和硬度分布的影响

利用激光焊接工艺焊接核级不锈钢,通过改变激光焊接速度得到不同的焊接接头。采用金相显微镜、扫描电子显微镜等手段研究了熔深比、δ/γ比、组织形貌以及焊缝中各相的成分。通过显微硬度测试了焊缝接头上硬度分布。随着焊接速度的增加,焊缝熔深比线性增加,焊缝中啄-铁素体含量增加,岛状组织增多,板条状组织增多,蠕虫状组织减少,焊缝区的平均硬度值增加。     

不锈钢A-TIG焊活性剂的焊接性研究

利用自行研制的 30 4不锈钢A TIG焊活性剂进行了焊缝外观形貌、熔深效果、接头微观组织、化学成分及接头力学性能分析的焊接工艺试验 .试验结果表明 ,使用活性剂可以使焊缝熔深比常规的TIG焊增加 1～ 2倍 ,对 8mm以下的不锈钢钢板对接无须开坡口 ,可一次焊接完成并且单面焊双面成型 ,焊缝表面成形良好 .使用活性剂后接头微观组织、焊缝的化学成分和接头力学性能均不受影响 .     

反应堆压力容器用低合金钢焊接材料性能研究

SA-508Gr.3Cl.1低合金钢用埋弧焊焊丝焊剂主要用于三代核电反应堆压力容器等容器壳体的焊接。采用国产埋弧焊焊丝及焊剂,通过试板焊接和熔敷金属力学性能试验,研究了焊接电流和热输入对熔敷金属力学性能的影响,为国产焊材的工程应用提供了基础数据和技术支持。试验结果表明,在焊接热输入量为16364～29 760 J/cm的范围内,国产埋弧焊焊丝焊剂熔敷金属在焊态和焊后热处理态的拉伸和冲击性能均满足设计要求,且有较大的裕量。     

低碳钢A-TIG焊活性剂的焊接性研究

利用自行研制的低碳钢A TIG焊活性剂进行了各种焊接工艺试验 .试验结果表明 ,使用本活性剂可使焊缝熔深比常规的TIG焊增加 3倍 ,对 12mm以下的低碳钢板对接无须开坡口 ,可一次焊接完成并能单面焊双面成型 .焊缝表面成型良好 ,接头微观组织、焊缝的化学成分和接头力学性能均不受影响 .焊接电流、弧长、焊接速度、涂层厚度和气体种类等均对焊接熔深的增加产生影响     

凸焊螺母的焊接工艺研究

针对凸焊螺母焊后脱落,一侧烧黑,内螺纹变形和粘附焊渣等焊接质量缺陷,本文从多凸点焊前的均衡受力,均匀变形角度分析了造成上述缺陷的主要原因,提出一种自定位组合电极,经试验分析和电极形式及电极头尺寸是多凸点凸焊工艺的关键影响因素,进而确定了自定位组合电极焊接时的合适工艺参数,从根本上解决了多凸点焊接领域这一长期存在的质量缺陷。     

自蔓延焊条的焊接工艺性研究

研究了焊药密实度、焊前预热、焊接速度、试板厚度和后热等对自蔓延焊条的焊接工艺性影响规律.结果发现,当药粉密度在2.60~2.80g/cm3时,自蔓延焊条燃烧速度为10.5mm/s,焊接可控性好.焊前350℃预热可以增加焊接熔深,实现单面焊双面成形效果.焊接速度取决于试板厚度,提高焊接速度明显降低较厚试板的焊透性和焊接效果.后热对自蔓延焊条工艺性能没有显著影响.     

全方位焊接工装在焊接实践教学中的应用

焊接训练是提高学生动手能力,培养学生实践精神的重要的工程实践训练项目。学生在焊接训练中使用适应实践教学的焊接工装,能够进行平、立、横、仰等各种焊接位置和接头形式的焊接,能够完成角焊缝和环形焊缝的焊接,可以加深学生对焊接的认识和了解,提高学生的动手能力和工程实践能力,满足不同层次的学生的需求。     

爆炸焊接压力焊机理研究

实验表明，爆炸焊接界面虽然具有熔化、扩散和压力的特征，但不能用熔焊和扩散焊机理来解释爆炸焊接界面的成因。通过实验和理论研究，提出并证实了爆炸焊接是一种特殊的压力焊。为了获得没有熔化的微小波状的良好界面，爆炸焊接装药参数应取焊接窗口的下限。     

基于轮式小车的焊缝视觉信息的获取与跟踪

针对铝合金自动焊接,采用基于视觉的方式,探讨了适合双目视觉传感器的焊缝图像处理与跟踪方法;搭建了基于轮式行走小车的焊缝跟踪与控制平台,开发出一套切合系统的软件跟踪控制策略与软件平台;提出机器指令生成方法,开展基于铝合金对接焊缝非起弧跟踪实验.实验结果表明:跟踪效果良好,能够达到焊枪预期的位置和姿态,为后期小车系统起弧焊接与控制奠定了基础.     

埋弧焊在箱型梁焊接中的应用

为解决工业锅炉钢架中梁柱焊接时采用焊条电弧焊存在的问题,生产了具有埋弧焊技术的龙门焊机。介绍了龙门焊机的技术参数、应用效果及实际应用后的改进情况,并对应用中存在的问题进行了总结。     

手工电弧焊与CO2气体保护焊焊缝成形特征研究

采用手工电弧焊与CO2气体保护焊对Q235钢板进行表面堆焊,研究了两种焊接方法的焊缝成形特征．结果表明,虽然手工电弧焊是气渣联合保护,有利于焊缝成形,但手工操作使得焊接速度难以保证匀速,导致焊缝表面粗糙,焊缝弯曲不平直;并且由于药皮焊条直径粗,导致手工电弧焊热影响区宽．而细丝CO2气保焊由于形成稳定的熔滴过渡,使得焊缝表面波纹细致、美观,焊缝平直,热影响区窄．CO2气保焊能精确控制焊接规范,可通过调节焊接规范来获得良好的焊缝成形,手工电弧焊不能精确控制焊接规范,不利于得到成形良好的焊缝．     

电弧焊焊接材料的发展现状及趋势

阐述了国内外电弧焊焊接材料的应用现状,对比了我国电弧焊焊接材料与发达国家之间的差距,分析了制约我国电弧焊焊接材料发展的主要因素,提出了我国电弧焊焊接材料发展面临的问题及将来发展的主要方向.     

弧焊机器人焊枪姿态的自动规划

针对弧焊机器人离线编程中的关键问题，研究了在焊接过程中焊枪姿态的自动规划技术，提出了焊缝和工艺信息的定义与获取、焊枪所在的最佳工作平面、焊枪可行域及其姿态的自动规划等方面的新概念和方法．通过采用这种方法，将三维问题的焊枪姿态规划转化为焊枪工作平面的二维问题来处理，并方便地得到了满足焊接工艺要求、焊枪与工件无碰撞干涉的可行区域，最后结合焊接工艺专家系统就可以最终确定焊枪在每一焊接位置的空间姿态．     

结构钢焊条焊接电参数分析

采用德国汉诺威大学发明的焊接质量分析系统，对结构钢E4303和E5015型焊条在焊接过程中的电参数进行随机检测，对电弧电压、焊接电流波形和短路时间、燃弧时间、过渡周期等参数的概率分布进行了分析研究，精确地确定了最大值、平均值等。对实验结果的分析，可以更具体地了解焊条熔滴过渡特征和评估其工艺质量。