过渡层Cr元素梯度对异种钢接头高温持久性能的影响

为了研究异种钢焊接接头高温持久性能的薄弱环节和影响因素,采用与实际结构相同的母材和焊丝,按照实际的焊接工艺制造了含有过渡层的试板模拟件接头。对接头进行高温持久试验发现,绝大多数试样都在过渡层层间的熔合区发生断裂。通过金相观察、显微硬度测试、成分分析和扫描电镜(SEM)观察等手段,证明过渡层内的熔合区存在软化层,导致了应变集中,因此容易开裂。软化层的形成是由于过渡层层间Cr元素差异较大,使C元素向较高Cr含量一侧迁移,从而形成贫碳区,使硬度降低。过渡层熔合区存在结晶方向的差异,也会对接头持久性能造成不利影响。优化焊丝合金成分和改进焊接工艺可提高异种钢焊接接头的持久性能。     

异种钢焊接接头过渡层影响因素的研究

本文根据回归正交优化法原理,用电孤焊试验研究了异种钢焊接接头过渡层的影响因素。通过实测与计算,获得过渡层为零时,最佳匹配的焊接规范参数,为消除过渡层的有害影响探讨了新的途径。     

焊接能量对铝镍超声波焊接接头性能的影响

铝镍作为重要的电极材料,研究其连接机理和接头优化工艺具有良好的应用前景.对1A99铝合金和N4镍合金异种金属进行超声波焊接工艺研究,重点分析焊接能量对接头力学性能、宏观形貌、原子扩散和断裂模式的影响.结果表明:在超声波焊机的高频振动作用下,能实现铝镍异种金属的有效连接.当焊接能量为600 J时,接头的拉伸载荷可达到1 121 N;超声波焊接过程中,铝侧发生软化,而镍侧硬度略微提高;铝侧的压痕深度随能量的提高而增加,当能量达到700 J时,接头沿厚度方向发生变形.扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析表明,在优化的焊接参数下,铝镍界面接合区域存在厚度为5.29μm的过渡层,发生了机械嵌合现象,没有金属间化合物的形成.本研究解决了采用传统熔焊方法导致铝镍异质金属接头脆化的问题,为促进铝镍电极材料的发展奠定理论基础.     

加镍过渡层钛合金/不锈钢网的扩散连接技术

研究TC4镣合金与00Crl8Nil0不锈钢网加Ni中间过渡层时的扩散连接工艺、接头微观组织及其力学性能．结果表明，扩散层由较薄单层TiNi或较厚Ti2Ni／TiNi／TiNi3多层脆性相组成时，接头强度偏低；当过渡层镍箔厚30μm时，最佳连接工艺参数为：连接温度θ＝850℃、连接比压力p＝10MPa、连接时间t＝10—15min，接头剪切强度比直接连接时提高近一倍，达146MPa，且连接试样无明显变形．     

高温环境异种钢焊接工艺评定工作的研究

利用不同焊接工艺进行了15CrMoR与$30408异种钢焊接试验。结果表明,常规的焊接工艺无法满足15CrMoR与S30408异种钢接头的使用要求。而采用镍基焊材直接施焊法和隔离层堆焊法两种焊接工艺则可满足图纸技术条件和标准要求的接头性能。     

超高强度抽油杆用非调质贝氏体钢摩擦焊接头的力学性能

以材料型超高强度抽油杆用钢 FG- 2 0为对象 ,研究了抽油杆接头力学性能与摩擦焊工艺参数之间的关系 .研究结果表明 :( 1 ) FG- 2 0钢摩擦焊焊接接头的抗拉强度稳定 ,且略高于母材 .但焊接接头的冲击韧性比母材下降 5 0 %或以上 .( 2 )通过提高顶锻压力 ,增加顶锻变形量 ,减小工进过度和轴向温度梯度 ,可明显提高 FG- 2 0钢摩擦焊焊接接头的力学性能指标及其稳定性 .( 3)在试验温度范围内 ,随回火温度的提高 ,抗拉强度下降 ;断面收缩率、延伸率和冷弯角提高 .( 4 )采用表 4中序号 9焊接工艺的接头的力学性能可满足 SY/T62 72 - 1 997标准对超高强度材料型抽油杆力学性能的要求     

超高强度抽油杆用非调质贝氏体钢摩擦焊接头的力学性能

以材料型超高强度抽油杆用钢FG—20为对象，研究了抽油杆接头力学性能与摩擦焊工艺参数之间的关系．研究结果表明：(1)FG—20钢摩擦焊焊接接头的抗拉强度稳定，且略高于母材．但焊接接头的冲击韧性比母材下降50％或以上．(2)通过提高顶锻压力，增加顶锻变形量，减小工进过度和轴向温度梯度，可明显提高FG—20钢摩擦焊焊接接头的力学性能指标及其稳定性．(3)在试验温度范围内，随回火温度的提高，抗拉强度下降；断面收缩率、延伸率和冷弯角提高．(4)采用表4中序号9焊接工艺的接头的力学性能可满足SY／T6272—1997标准对超高强度材料型抽油杆力学性能的要求．     

异种钢焊接接头高温力学性能的研究

为提高电站锅炉过热器铁素体－奥氏体异种钢焊接接头的高温蠕变断裂强度和延长服役寿命，设计了用专用镍基填充材料焊接的不锈钢－镍基焊缝－耐热钢三元组合接头。通过对不同焊缝接头的高温持久性能试验及用ＳＥＭ和ＥＰＭＡ对焊缝界面组织变化的对比分析，认为在高温低应力条件下接头早期失效的主要原因是熔合区及热影响区碳、铬等元素迁移和碳化物聚集所引起的蠕变断裂。组合接头的设计方案对改善接头应力分布，阻碍碳扩散和提高接头蠕变强度具有显著效果     

紫铜与不锈钢焊接接头的力学性能

许多工程结构当中，经常出现大量异种材料的焊接情形，材料的力学性能对结构有重要影响。应用不同的焊接工艺对紫铜(T2)和奥氏体不锈钢(1Cr18Ni9Ti)进行焊接，并对焊接接头的力学性能进行研究。结果表明，采用过渡层方法接头的力学性能较好，而采用T107焊条，其接头的塑性、韧性比采用过渡层时低。     

高强度钢焊接接头疲劳强度

采用单点试验法和小样子升降法相结合的试验方法,在应力比r=0.12下,对高强度钢的两种焊接接头进行了拉拉疲劳强度试验。并对焊接接头型式对疲劳寿命的影响进行了数理统计分析。试验结果和分析表明:对接接头的疲劳极限σ0.12为230MPa;角接接头的疲劳极限σ0.12为130MPa;同时得到了两种接头型式的S N曲线和P S N曲线方程。在应力水平250MPa、置信度95%条件下,对接接头的中值疲劳寿命是角接接头中值疲劳寿命的6～8倍。     

Q235钢和16Mn钢接头超长寿命疲劳行为及疲劳寿命设计

使用自行研制超声疲劳试验系统对焊接接头进行超长寿命疲劳试验,对比了普通焊态焊接接头与超声冲击态焊接接头超长寿命区间的疲劳行为．研究结果表明：无论是焊态焊接接头还是超声冲击态焊接接头,其疲劳寿命S-N曲线均为连续下降曲线;焊态和超声冲击态焊接接头在1×10^7循环周次附近甚至1×10^9循环周次时接头试件仍然出现了断裂;对于不同焊后处理状态的焊接接头,分别给出了普通寿命区间和超长寿命区间（以1×10^7为疲劳寿命分界点）参考疲劳设计曲线,对今后焊接接头的疲劳寿命设计提出了建议．     

搅拌摩擦焊工艺参数对超薄铝合金板/高强钢搭接焊接头组织及性能的影响

采用复合式搅拌头对0.7 mm厚6010铝合金板和2.0 mm厚DP600钢板进行搅拌摩擦搭接焊,在不磨损搅拌头的同时获得了性能优良的焊接接头。研究了不同焊接工艺参数对铝合金/高强钢焊接接头界面结构及力学性能的影响。结果表明,在搅拌针未进入钢板的情况下,顶锻力是搅拌摩擦焊过程中的关键参数,存在一个实现铝合金/高强钢异种材料搅拌摩擦搭接焊的最小顶锻力。在恒定顶锻力5.0 kN,转速1 200 r/min的焊接条件下得到了最佳性能的焊接接头,拉伸强度达到260 MPa,且断裂发生在铝合金母材区。铝合金/高强钢界面存在一层厚2.0 μm的过渡层。     

高强度桥梁钢Q460q焊接应力场的数值模拟研究

以高强度桥梁钢Q460q对接接头为研究对象,运用ANSYS有限元分析软件,对焊接过程的应力场进行了三维实时动态数值模拟,得到了Q460q钢板在不同焊接速度下焊缝区的瞬态应力场。提出了可行的三维焊接应力场的动态模拟分析方法,为优化焊接结构工艺和焊接规范参数提供了理论依据和指导。模拟计算结果表明,三层焊接的最佳焊接工艺参数为:焊接速度5.2 mm/s,焊接热功率分别为15 000,16 500,18 000 W。     

Cu-Mn化学镀层对Q235的扩散焊接强度的影响

采用化学镀工艺，在Q235基材上制备出2-4μm的Cu-Mn合金化学镀层．在650℃-870℃温度范围内对化学镀层进行了真空扩散焊接试验．利用金相和扫描电镜对接头进行了微观组织和能谱分析。并用拉伸试验评价了接头的连接强度．研究结果表明，在相同工艺参数条件下，镀有Cu-Mn化学镀层的试件其剪切强度比无镀层试件提高1倍以上；高温扩散焊接时接头的连接强度提高，但基体组织比低温扩散焊接时显著粗化．图3。表2。参7．     

Q235钢和16Mn 接头超长寿命疲劳行为及疲劳寿命设计

使用自行研制超声疲劳试验系统对焊接接头进行超长寿命疲劳试验,对比了普通焊态焊接接头与超声冲击态焊接接头超长寿命区间的疲劳行为.研究结果表明:无论是焊态焊接接头还是超声冲击态焊接接头,其疲劳寿命S-N曲线均为连续下降曲线;焊态和超声冲击态焊接接头在1×107循环周次附近甚至1×109循环周次时接头试件仍然出现了断裂;对于不同焊后处理状态的焊接接头,分别给出了普通寿命区间和超长寿命区间(以1×107为疲劳寿命分界点)参考疲劳设计曲线,对今后焊接接头的疲劳寿命设计提出了建议.     

铝合金/不锈钢冷金属过渡熔-钎焊的接头性能

以ER4043(AlSi5)型焊丝作为填充金属,利用冷金属过渡熔-钎焊技术焊接异种材料6061铝合金与304奥氏体不锈钢,研究了不同焊接速度条件下焊接接头界面化合物层的物相组成及其抗拉强度.结果表明:通过优化焊接工艺参数能够得到连续均匀的焊缝,而且当焊接速度达到420mm/min时,焊缝表面的成形质量最好;在焊接接头的铝/钢界面形成了一定厚度的Fe-Al化合物层,其主要成分为Fe_2Al_5及FeAl_3相;焊接接头的抗拉强度为40 MPa,焊接接头的断裂发生于铝/钢的界面处,断口呈脆性断裂.     

低合金高强钢的焊接工艺与组织性能研究

研究了焊接热输入对S700MC钢焊接接头宏观形貌、硬度、拉伸性能、冲击性能和冷弯性能的影响,优化了S700MC钢的连接工艺。结果表明, 4种焊接工艺下焊接接头都成形良好,不同焊接道次的各区域都没有发现焊接缺陷;随着焊接热输入从焊接工艺Ⅰ增加至焊接工艺Ⅳ,焊缝区宽度和焊缝区两侧软化区宽度都有所增加,焊接接头抗拉强度与母材抗拉强度比从99.17%减小至92.57%,而强塑积则先增后减,在焊接热输入为18.24 KJ/cm时取得最大值,且4种焊接工艺下焊接接头的拉伸断裂位置都处于热影响区。焊接接头的-20℃冲击功随着焊接热输入增加而先增大后减小,在焊接热输入为18.24 KJ/cm时取得最大值。焊接线能量为18.24KJ/cm时, S700MC钢焊接接头具有最佳的综合力学性能,可为作为钢结构适宜的焊接工艺。     

基于X65钢的摩擦螺柱焊可行性焊接工艺

影响管线钢摩擦螺柱焊焊接性能的主要焊接工艺参数包括主轴转速、进给速度、焊接压力.在参考其他摩擦焊研究方法的基础上,以X65钢为对象,利用实验室现有的摩擦焊设备,进行大量不同工艺参数组合下的焊接试验.通过对焊接接头的宏观形貌、金相、力学等性能的测试分析来评定接头质量,期望得出以X65钢为代表的管线钢摩擦螺柱焊的可行性焊接工艺,为实际生产提供指导.     

铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接接头疲劳性能研究

为克服现有铝合金连接手段可靠性低,外观质量差等缺点,采用双轴肩搅拌摩擦焊接新工艺对母材为6061-T6,壁厚为2.5 mm轨道交通铝合金空腔型材进行焊接,并研究了新工艺下焊接接头的疲劳特性.针对金属疲劳特性,首先在中短寿命（疲劳寿命N<2×106）区利用成组法对试验数据进行处理,然后对长寿命区指定了两组循环基数（N=2×106,N=107）使用升降法进行数据处理,获得该工艺下焊接接头的条件疲劳极限,最后结合物理现象及数学方法删选可疑值后,根据可靠性理论,采用三参数幂函数拟合法分别求出了焊接接头在置信度γ=95%时,存活率为p=99%、95%、90%、50%的p-S-N曲线.疲劳试验结果表明：正反面接头的疲劳极限分别为69.5 MPa、85 MPa;焊接接头大多断裂在搅拌摩擦焊接的返回边处,飞边缺陷是影响接头疲劳极限的重要原因,正反面的焊接工艺是导致正反面疲劳性能产生差异的主要原因;双轴肩搅拌摩擦焊接接头比熔焊接头疲劳性能更加优异.     

基于神经网络BP算法的7075-T651铝合金搅拌摩擦焊焊接接头疲劳寿命预测

在对航空用5 mm厚7075-T651铝合金搅拌摩擦焊焊接接头进行低周疲劳实验研究的过程中,通过实验数据的获取,建立基于人工神经网络BP算法的搅拌摩擦焊焊接接头疲劳寿命预测模型.利用该网络模型对不同工艺参数下焊接接头的疲劳寿命进行预测.预测值和实验值比较表明,预测数据与实验数据吻合良好.该模型的建立为铝合金搅拌摩擦焊焊接接头疲劳寿命研究节省了时间.