15-5PH不锈钢等离子弧焊工艺优化及接头力学性能

采用单变量试验对15-5PH马氏体沉淀硬化不锈钢进行等离子弧焊接,通过焊缝观察及力学性能测试,研究焊接电流、氩气流量、焊接速度等工艺参数对焊缝成形及接头力学性能的影响,并通过正交试验法来优化工艺参数.结果表明:焊接电流及氩气流量与15-5PH钢的焊缝成形及接头力学性能有密切关系,适当增加焊接电流及氩气流量,有利于增强电弧穿透力、防止未焊透、避免气孔缺陷,进而改善接头综合力学性能;提高焊接速度,会导致焊接线能量下降,减小焊缝熔宽,增加正面余高.优化后的焊接工艺参数为:焊接电流220 A,氩气流量3.0 L/min,焊接速度400 mm/min,其焊缝成形良好,接头抗拉强度、冲击韧性和延伸率分别达到1100 MPa、20.5 J和8.0%.     

厚板多层多道对接焊残余应力轮廓法测量及热-弹-塑性有限元分析

船体外板结构多采用多层多道焊工艺建造,焊接产生的残余应力复杂,易导致焊接结构断裂和疲劳失效.本文采用轮廓法与基于并行计算技术的热-弹-塑性有限元研究Q235厚板多层多道对接接头内部残余应力分布及其变化过程,预测结果与测量结果吻合较好.预测结果表明,纵向残余应力在焊缝区为拉应力,沿接头宽度方向逐渐减小最终转变为压应力,正面焊缝中部区域拉应力值明显降低;横向残余应力在焊缝区上表面及背面填充处为拉应力,沿接头宽度方向逐渐降低,在正面焊缝中部区域为压应力;Z向残余应力主要存在于焊缝区,正面焊缝以压应力为主,背面焊缝以拉应力为主.厚板多层多道焊接过程中,残余应力变化是由于后一道焊缝对已焊的焊缝起到热处理作用导致的,焊缝接头残余应力分布由最后一道焊缝决定.     

厚壁铝合金摇动电弧窄间隙GMAW焊缝气孔分布与成形

严重的气孔缺陷和不良的焊缝成形会影响厚壁铝合金窄间隙熔化极气体保护焊(narrow gap-gas metal arc welding, NG-GMAW)的焊接质量.文中针对摇动电弧NG-GMAW焊缝气孔分布及成形进行研究,为实际焊接应用提供指导.研究了电弧摇动角度、摇动频率及侧壁停留时间对焊缝气孔分布及焊缝成形的影响规律,探讨了焊缝气孔分布与成形之间的关系,分析了电弧摇动对焊缝成形和气孔分布的影响机制.研究表明:电弧摇动对焊缝气孔分布及成形有直接的影响,焊缝气孔缺陷与焊缝成形之间存在明确联系,良好的焊缝成形对应着较低的气孔率.     

铜镍管直流脉冲TIG焊工艺试验与应用

为改善铜镍管焊接时的焊缝成形、提高焊接质量,选择手工直流脉冲钨极惰性气体(Tungsten Inert Gas,TIG)焊并采取无间隙组对进行工艺试验。经相关检测,焊后内外焊缝成形优良,表面无缺陷,X射线探伤满足规范要求。试验结果表明:采用手工直流脉冲TIG焊可有效改善管子内壁焊缝成形、减少焊接缺陷、提升焊接质量;采取无装配间隙的组对方式可提高管子零件的制作精度与工作效率,在实船应用中得到推广并取得较好的效果。     

核电用Q345B厚板多层多道焊动态角变形研究

为了获得核电用厚板多层多道焊的角变形动态过程,通过试验测试和有限元分析相结合的方法研究了40 mm厚Q345B钢板角变形过程.基于ANSYS有限元分析软件,开发了考虑移动热源、材料非线性和几何非线性的热弹塑性有限元计算方法.同时,采用位移传感器间接测试了焊接角变形过程.研究结果表明:Q345B厚板多层多道焊角变形动态过程可分为变形阶段和稳定阶段.单个焊道引起的角变形增加量呈先增大后减小的趋势.此外,综合考虑热输入与板厚叠加作用的热输入理论(Q/h~2)可以解释厚板多层多道焊角变形动态过程.     

摆动电弧水下湿法焊条电弧焊焊接控制及工艺

为进一步推动水下湿法焊条电弧焊的应用,设计并研制一套能实现水下电弧摆动功能的湿法焊条电弧自动焊接试验系统.利用该系统进行水下摆动电弧焊条电弧焊焊接试验.试验结果表明:该系统能实现稳定的水下焊接过程,焊缝熔宽均匀.随着摆动幅度和摆动频率的提高,焊缝熔宽均有增大的趋势,焊缝铺展性的确得到改善,但同时电弧稳定性均呈不同程度的下降趋势.此外在短弧焊接条件下,水下湿法焊接易产生短路过渡,焊接电流和焊接电压波形波动较大,但该现象在摆动频率为2Hz时有所改善.     

T型接头CO_2单面焊双面自由成形工艺分析与优化

采用脉冲电弧控制方法解决了T型接头CO2单面焊打底层中容易出现焊缝背面成形不良及侧边易出现未熔合等问题,并采用正交实验进行工艺方案设计,通过极差法和方差法对焊接结果进行分析.结果表明:脉冲焊接峰值电流对焊缝侧边熔合量影响最大,通过优化后的焊接参数能够很好地解决侧边熔合不良的问题,获得T型接头CO2单面焊双面自由成形最优焊接工艺.并最终配合焊接小车实现自动化焊接.     

对接间隙对钽薄板TIG氦弧焊熔池形态影响的数值分析

为了研究焊接过程中对接间隙对熔池形态的影响,本文基于有限元分析软件ANSYS,针对钽薄板微间隙TIG氦弧焊接方法,用数值模拟的方法计算了钽薄板TIG氦弧对接焊过程中对接间隙存在时温度场的分布以及不同对接间隙时熔池表面形态的变化.分析了对接间隙的变化对熔池表面形状的影响,并对间隙存在时焊枪偏离焊缝中心的温度场进行了分析.计算了由于边缘效应和焊接热源有效作用范围带来的热传递效应不同时工件内温度场的分布.计算结果表明间隙的存在造成温度场分布不均,是熔池表面形态呈现椭圆形的一个决定性因素,这种影响随焊接时间的增加更为明显.研究结果对制定TIG焊工艺具有实际指导意义.     

船用5083铝合金激光-MIG复合焊焊接工艺研究

激光-MIG复合焊接技术在船用铝合金的焊接中具有热输入量集中、焊接效率高和焊后工件变形小等优势,有重要的工程应用价值。针对5 mm的船用5083铝合金,采用激光-MIG复合焊方法进行了焊接试验,研究了焊接工艺参数对焊缝成形的影响规律。结果表明激光功率、焊接速度和光丝间距对焊缝成形有重要的影响。     

药芯焊丝CO2焊焊道几何尺寸的数学模型

采用相对因子技术，建立了药芯焊丝ＣＯ２焊焊道的几何尺寸和形状关系垢数学模型，它是电弧电压，焊接电流，焊速，喷嘴的放置距离和焊枪角度之间的函数，据此，可利用计算机预测焊道几何尺寸，为进一步优化焊接参数作了理论和准备。     

EH36船用钢焊接角变形有限元分析

采用有限元分析方法,根据实际焊接工艺过程,对船舶常用低温高强钢EH36中厚板的二道焊缝焊接温度场及焊接角变形进行了分析.中厚板焊接常为二道的埋弧焊接,在有限元分析中采用生死单元技术进行处理.有限元分析结果显示焊接温度场关于热源中心对称,同一厚度截面方向的节点处的焊接变形相同,而在横向由于焊缝在厚度方向收缩的不均匀性,处于焊缝间隙大的截面的节点焊接变形要大于处于小间隙截面的节点.实验结果证明了有限元分析的准确性.     

对接间隙对钽薄板TIG氦弧焊熔池形态影响的数值分析

为了研究焊接过程中对接间隙对熔池形态的影响，本文基于有限元分析软件ANSYS，针对钽薄板微间隙TIG氦弧焊接方法，用数值模拟的方法计算了钽薄板TIG氦弧对接焊过程中对接间隙存在时温度场的分布以及不同对接间隙时熔池表面形态的变化。分析了对接间隙的变化对熔池表面形状的影响，并对间隙存在时焊枪偏离焊缝中心的温度场进行了分析。计算了由于边缘效应和焊接热源有效作用范围带来的热传递效应不同时工件内温度场的分布。计算结果表明间隙的存在造成温度场分布不均，是熔池表面形态呈现椭圆形的一个决定性因素，这种影响随焊接时间的增加更为明显。研究结果对制定TIG焊工艺具有实际指导意义。     

不锈钢A-TIG焊时电弧形貌和熔宽熔深研究

以A-TIG焊为研究对象,采用304不锈钢和FS-01活性剂对A-TIG焊时电弧形貌和熔宽、熔深进行研究,应用高速摄影的手段观察不同活性剂含量时电弧的形态,并观察不同焊接参数下的熔宽和熔深。研究结果表明:不锈钢采用A-TIG焊时,焊缝的熔深大于传统TIG焊,熔宽小于传统TIG焊; A-TIG焊时活性剂存在一个最佳涂敷量,在涂覆4层时,得到最小的熔宽和最大的熔深。A-TIG焊得到的焊缝金相组织要比同等参数条件下传统TIG焊得到的金相组织粗大,柱状晶更大更明显。     

船用EH36高强钢无缝药芯焊丝焊接接头组织和冲击韧性研究

本文以SRSF501无缝药芯焊丝在船用EH36高强钢中的焊接应用为目的,研究了国产无缝药芯焊丝SRSF501在船用EH36高强钢焊接中的组织和冲击韧性。通过试验表明：SRSF501焊接EH36钢接头各区域的冲击性能均满足船级社要求；多层多道焊时,焊缝组织由粗大的柱状组织和细小的等轴晶组织组成,底层焊缝和末道焊缝柱状晶区域较大；盖面层两侧接头热影响区存在粗晶区,其它位置接头的热影响区不存在粗晶区；焊接接头中熔合线外2mm处,晶粒最细,冲击韧性最好。     

船体厚板焊接过程的多道填充建模仿真方法研究

船体厚板焊接难度大,为预报厚板焊接过程中的温度、应变和变形,选取对接焊和角接焊两种典型焊缝形式,焊接过程采用多道焊接填充建模的方法,并对网格划分进行适应性处理,按照热弹塑性有限元方法的步骤对典型焊缝模型进行温度场和应力场的计算,并与文献中的实验数据进行对比分析,验证多道焊接填充建模方法在厚板焊接弹塑性仿真过程中的有效性,研究结果可以为厚板焊接仿真和厚板焊接工艺制定提供参考。     

多层焊接头横向收缩和角变形的计算机预测

本文采用了回归分析方法,对影响多层焊横向变形的各种因素进行了处理,并在此基础上编制了多层焊横向收缩和角变形的计算机程序,并可算出每道焊缝所产生的收缩和角变形。该法对选择合适的工艺参数,编制合理的焊接顺序,预计收缩余量或合适的反变形量以减少和防止焊接变形具有很大的实际意义。     

Y型坡口免清根埋弧焊接法研究

为改善埋弧焊的工作环境和提高生产效率,提出了Y型坡口免清根埋弧焊接法。运用实心焊丝气体保护焊进行打底焊接,埋弧焊填充盖面论证了Y型坡口四种免清根试验方案。结果表明,无间隙、有间隙正面打底和有间隙反面打底焊接的焊缝成形良好,接头具有较高的抗拉强度和良好的韧性,而无间隙反面打底焊接出现未焊透现象。     

船舶管路用三通接头机器人MAG焊接工艺设计

为了提高船舶管路用三通接头的焊接质量和生产效率,对机器人在船舶管路用三通接头中的MAG焊接工艺设计进行了系统研究。最终得到如下结果:焊缝成型质量较好,焊缝表面比较平整,焊缝连续性好,焊接飞溅也较小。此外,加入外部轴联动后,不仅熔深和熔宽一致性好,且余高减小,应力集中减弱,焊缝成型也较好。电弧电压要合适,弧压偏高时容易造成焊缝局部咬边现象。研究结果充分说明如下结论:利用机器人对船舶管路用三通接头进行MAG焊接,整体焊接质量高,焊缝成型好;焊接速度相较手工电弧焊提高2~3倍;焊接时如果加入外部轴联动,焊接效果更好。     

厚板窄间隙焊接新工艺

九江船用机械厂在攻克武汉钢铁公司材质为16Mn、板厚70mm、内径为1400mm高炉立柱的108条环缝焊接点中,大胆采用了国内尚在实验阶段的厚板窄间隙予热焊接新工艺,取得了巨大成功,不仅使焊缝的探伤合     

铝/镀锌钢板CMT点塞焊的组织及力学性能研究

以ER4043(AlSi_5)铝合金焊丝为填充金属,采用冷金属过渡(CMT)焊接技术对镀锌钢板和6061铝合金进行搭接点塞焊试验,研究送丝速度和焊接间隙对搭接接头铺展形貌、界面显微组织和接头力学性能的影响.结果表明,CMT点塞焊过程中,送丝速度和焊接间隙对熔核直径以及铺展高度有明显影响.熔焊区由熔化区的柱状晶和热影响区的等轴晶组成,钎焊界面金属间化合物层由层状的Fe_2Al_5和针状的FeAl_3组成,富锌区由富Al的α固溶体和铝锌共晶组成.在最佳工艺参数下,焊接接头最大拉伸载荷达到2.12 kN,接头断裂集中在Fe-Al化合物层和环状富锌层处.