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。     

爆炸焊接铜/钢复合板结合界面的组织结构分析

为了进一步认识爆炸焊接结合机理和指导实际生产 ,本文采用透射电镜、扫描电镜、能谱分析仪等对铜 (T2 ) /钢 (2 0 #)爆炸焊接复合板结合界面区的组织结构进行了分析。结果表明 ,T2 / 2 0 #爆炸焊接复合板结合界面为波状结构 ,其结合界面由直接结合区、熔化层及漩涡构成 ;结合界面存在原子扩散 ;结合区发生了严重的塑性变形并伴随有加工硬化     

铝/铜爆炸复合板结合界面的微观观察

采用扫描电镜、能谱分析仪和显微硬度等手段对铝 (L2 ) 铜 (T2 )爆炸焊接复合板结合界面的组织、结构、性能进行了研究。结果表明 ,在本试验条件下Al Cu复合板的结合界面呈波状结构 ;结合区发生了剧烈的塑性变形 ,产生形变流线和加工硬化 ;结合界面两侧存在原子扩散及漩涡 ,漩涡内汇集有金属熔体、气孔、疏松和金属碎块等 ;在结合界面上发现很薄的白亮层。据此 ,探讨了结合界面组织形貌与爆炸焊接工艺及质量的关系 ,从而为爆炸复合板的实际生产提供技术支持     

爆炸焊接生成波状界面的数值模拟

波状界面是爆炸焊接的一个重要特征，利用弹塑性材料的二维有限差分方法模拟爆炸焊接中的波状界面结合过程。研究表明波状界面和涡街是由界面处的剪力流速度分布和周期性扰动所造成的。对波状界面的涡流参数值进行了定量分析，得出波状界面的波高和波长比与涡流状区域中心的纵间距和横间距比分别接近于常数0．3和0．22的结论。数值模拟结果与试验结果吻合较好。     

钛钢复合板弯曲过程的扫描电镜原位观察

为了研究钛钢复合板在弯曲过程中的断裂行为,利用扫描电镜原位观察了爆炸和爆炸--轧制两种工艺生产的钛钢复合板在弯曲过程中裂纹的萌生和扩展.结果表明:外弯过程裂纹萌生的角度小于内弯过程,钛钢复合板内弯比外弯具有更强的抗裂纹产生能力.在爆炸钛钢复合板的弯曲过程中,裂纹主要在波头的界面结合处和漩涡中心处萌生;在爆炸--轧制钛钢复合板的弯曲过程中,裂纹在Ti--Fe金属间化合物硬块界面处萌生.产生裂纹的主要原因爆炸钛钢复合板的波头界面结合处和漩涡中心处、爆炸--轧制钛钢复合板的界面块状Ti--Fe金属间化合物具有较高的硬度,在变形的过程中难以协调变形.     

轧制温度对TA1/Q345复合板性能的影响

相对于爆炸复合法和爆炸-轧制复合法而言,采用真空-轧制生产钛钢复合板的方法更加适应大规模生产需要.本实验将TA1钛材置于两块Q345钢材中间组成组合坯,组合坯经抽真空至0.1 Pa后密封,在840～930℃下进行加热轧制,对轧制复合样进行力学性能检测,并利用扫描电镜、X射线衍射分析及显微硬度仪对组织与界面结合度进行分析.在该实验条件下,钛钢复合板剪切强度在159 MPa以上,达到了1类复合板标准要求,870℃轧制复合板性能较优.900和930℃轧制时,钛发生相变,同时在界面处生成了较多的金属间化合物,钛和钢的变形抗力相差过大和变形不协调导致界面附近的内应力变大,这些因素都降低了界面的剪切强度.840℃轧制后剪切强度低的原因是由于温度过低影响了界面附近元素的扩散.     

TC1+1060+6061钛/铝爆炸复合板界面特征分析

采用爆炸焊接工艺对TC1钛板及6061铝板进行爆炸复合，在TC1钛板与6061铝板之间放置1060铝板作为过渡层。对制备的钛/铝复合板进行金相试验（OM试验）、扫描电镜试验（SEM试验）、能谱分析试验（EDS试验）、X射线衍射试验（XRD试验）等界面表征试验和显微硬度测试，探究钛/铝爆炸复合板结合界面的微观特征及硬度分布。研究表明：沿着爆炸复合方向，钛/铝爆炸复合板结合质量良好，钛/铝爆炸复合板结合界面以直线结合为主，在部分区域存在波形，部分波形界面附近存在“全岛”组织；结合界面出现元素扩散现象，具有扩散焊的特征，未出现金属间化合物；由于金属塑性变形的影响，结合界面的硬度值增高，产生变形强化的现象。通过分析钛/铝爆炸复合板结合界面的微观特征及形成的机理，钛/铝爆炸复合板结合界面具有压力焊、熔化焊、扩散焊的特征。     

烟囱钢内筒钛-钢复合板焊接浅析

钛-钢复合板：用爆炸或爆炸-轧制方法使钛（复材）与普通钢（基材）达到冶金结合的金属复合板。目前,电力建设中烟囱内筒基本采用钛-钢复合板设计方案。本文对钛-钢复合板加工、焊接时存在的难度和特殊性比较全面地叙述。分析了焊接产生的缺陷和处理方法,对坡口形式、焊材选择、气体保护措施及清洁措施进行了详细说明。     

爆炸焊接界面波形参数的影响因素

采用不同的爆炸焊接工艺爆炸复合了铝合金/纯铝/钢与铝合金/钢/钢复合板,并对其结合界面形态进行了显微观察与分析,测量了爆炸焊接界面的波形参数,探讨了不同爆炸焊接工艺及不同材料对爆炸复合界面波形参数的影响.结果表明:爆炸焊接界面波形受爆炸焊接工艺及材料性能的影响,当基、复板材料性能相差较大时,易形成平直界面,波形不明显;当基、复板材料相同或相近时,界面易形成有规律的正弦波形.当焊接材料相同时,随着爆炸焊接装药密度的增加,界面波长、波高均有所增加.     

双金属板热轧复合模拟及最小相对压下量的确定

在对复合板轧制过程中的粘合特性进行分析的基础上，采用了合理的轧制和界面假设条件，应用Marc有限元软件建立了包括上辊、双层金属在内的三维模型，对不锈钢／碳钢复合板的热轧复合过程成功的进行模拟，获得了不同相对压下量条件下，轧制变形区内应力应变的分布、界面上应力分布以及接触表面上轧制力的三维分布。在此基础上分析得出了最重要的轧制工艺参数，即不锈钢／碳钢复合板热轧复合所需的最小相对压下量，这与在某钢厂所作的生产性试验是一致的。     

高速动车侧梁焊接残余变形的控制

构架是机车车辆的重要承载部件,控制其侧梁的焊接残余变形至关重要.以热弹塑性理论为基础采用APDL语言对侧梁进行了焊接变形数值仿真计算,并对侧梁进行现场跟踪测量,得出侧梁的焊接变形仿真计算结果与测量值,二者基本吻合,误差在6%之内.以此仿真模型为基础,采用多层优化计算方法,对侧梁焊接时的随焊冲击碾压参数进行了优化分析,得到与焊接工艺相匹配的最优方案,计算结果表明最优方案能够降低残余变形量60%左右,最优随焊冲击碾压对于减小焊接残余变形效果明显.通过数值仿真优化所得的方案可为焊接变形的控制、焊接工艺设计的选择、随焊冲击碾压设备的设计等提供可靠依据.     

减摩法调控结构钢焊接残余应力技术研究

根据焊缝固态收缩对焊接残余应力形成的作用，课题组进一步研究了将滑动摩擦变滚动摩擦的方法来减轻焊件自重拘束以达到调控焊接残余应力的目的，对不同板厚的薄钢板对接接头进行了试验研究，通过盲孔法测试了近缝区的焊接残余应力，试验结果表明，在采取减轻自重拘束工艺措施的情况下，薄板对接接头上的焊接残余应力峰值及平均值均显著降低。     

对650轧机开裂机架修复焊补工艺的探讨

唐山钢铁公司第二轧钢厂的650轧机机架在使用中出现裂纹,经焊补后再次开裂。本文就裂纹产生的原因和如何正确安排焊补工艺进行讨论。     

轧辊工作面的 WC 颗粒等离子弧喷焊

通过试验，确定了３５ＣｒＮｉ３Ｍ０Ｖ钢轧辊进行粉末等离子弧喷焊时，ＷＣ颗粒向喷焊层过渡的方式和粘接合金材料。提出了喷焊层内ＷＣ颗粒与作为粘接剂的镍基合金的合理比例，防止产生裂纹的工艺措施和最佳喷焊工艺参数。     

国产与进口5183焊丝及焊接接头组织与性能

采用国产与进口5183焊丝作为填充丝对5083-O状态合金板材实施MIG焊接.利用金相观察、拉伸性能测试、扫描电镜观察等方法研究了焊丝及焊接接头的显微组织与力学性能.结果表明:与进口5183焊丝相比,国产5183焊丝屈服强度较高,延伸率略低;在所选的焊接工艺参数条件下,MIG焊可以获得焊缝质量良好的焊接接头;两种焊丝焊接的接头各区组织基本相同,焊缝区是典型的急冷结晶的铸态组织;热影响区晶粒呈现出了沿轧制方向伸长变形的特点,部分析出相固溶到基体中.使用两种焊丝焊接的接头抗拉强度都达到基材的85%以上.     

Fe-6.5% Si合金热轧板焊接接头的组织和力学性能

针对Fe-6.5% Si合金热轧板焊接接头易萌生裂纹的问题,研究了不同氩弧焊工艺对焊接接头显微组织和力学性能的影响规律.研究表明:不使用填充焊丝的TIG焊不适合Fe-6.5% Si合金热轧板焊接,因在焊缝内出现大量显微裂纹;使用工业纯铁焊丝的MIG焊实现了Fe-6.5% Si合金热轧板的良好连接,焊缝表面连续、鱼鳞纹均匀,焊缝内无显微裂纹.稀释硅浓度是改善焊缝区组织和力性的有效方法.优化工艺下的焊接接头在500℃拉伸延伸率5.5%,抗拉强度280 MPa,满足Fe-6.5%Si合金板带制造过程中的温轧工艺要求.     

LF21铝合金薄板搅拌摩擦焊组织与性能

采用搅拌摩擦焊方法对厚度为1.4 mm的LF21铝合金薄板进行单道对接焊实验。实验结果表明:在旋转速度为1 500 r/min,焊接速度为100~180 mm/min时,均可获得较好的焊接性能,焊缝的抗拉强度在125~134 MPa之间,焊接强度系数为基材强度的78%~83%,说明该铝合金薄板采用搅拌摩擦焊方法的焊接适应性好。硬度测试结果表明焊缝发生了软化,其软化区宽度约为25 mm。在焊接热循环的作用下,锰在焊缝区沿轧制方向析出并聚集成较粗大的脆性MnAl6化合物,降低了焊缝的抗拉强度。     

厚规格汽车轮辐用钢的焊接性能

为了研究含Nb微合金控轧控冷厚规格汽车轮辐用钢的焊后组织、性能、冷裂纹敏感性及微合金元素对焊接性能的影响,采用理论计算评定试验钢的冷裂敏感性和淬硬倾向;利用直流氩弧工艺,模拟车轮厂焊接工艺参数,对钢板进行焊接.利用光学显微镜和电子显微镜研究试验钢板焊后接头的微观组织结构;并对接头的力学性能进行研究.试验结果表明,厚规格汽车轮辐钢的热影响区(HAZ)冷裂倾向小;微合金元素Nb的加入提高了焊接热影响区性能;焊接后各部位组织、性能未发生明显改变.可得出结论:厚规格汽车轮辐钢的焊接性能较好.     

WDL610E2热轧中厚板调质处理后的组织与性能分析

在控轧控冷工艺基础上对WDL610E2热轧中厚板进行调质处理,研究调质钢板组织性能。结果表明,调质处理消除了WDL610E2钢热轧带状组织,使珠光体中Fe3C转变为弥散分布质点,改善了WDL610E2钢的组织性能和力学性能,钢板具有较高的抗层状撕裂能力和很低的裂纹敏感性,调质处理也使WDL610E2钢具有优良的焊接性能,并能承受大线能量焊接。     

液芯大压下轧机轧辊的热力耦合分析及疲劳寿命计算

液芯大压下轧机的技术难点是保证轧辊在恶劣工况下的正常工作寿命,它是连续生产的保障。本文采用有限元法中热力耦合的分析方法模拟堆焊型和辊套型两种轧辊的轧制过程,轧辊材料为综合力学性能较好的H13(4Cr5MoV1Si),计算其温度场、应力场和应变场。采用高温应变疲劳寿命法计算辊面产生疲劳裂纹寿命,应用断裂力学理论计算其裂纹扩展的寿命。经计算,辊套型轧辊热应力低于堆焊型轧辊,并且拥有更长的工作寿命。