焊接热循环对铝-铝-钢复合过渡接头性能的影响

采用正交试验法研究焊接热循环对应用于船舶铝质上层建筑与钢质船体连接的铝合金-铝-钢复合过渡接头性能的影响.试样依次采用铝合金TIG焊、MIG焊、钢MAG焊分别实现过渡接头与铝合金板材和钢板之间的焊接.复合界面剪切强度及厚度方向的抗拉强度测试结果表明:随着焊接电流的增大,过渡接头的性能明显下降,三种工艺方法对复合板性能由主到次的影响顺序为:铝合金TIG焊>钢MAG焊>铝合金MIG焊.通过复合界面焊接温度场的测定,分析了复合界面峰值温度与复合板性能之间的关系,结果显示:为满足船舶结构设计的要求,焊接热循环在铝-铝-钢过渡接头复合界面上产生的峰值温度不宜超过300℃.     

钢铝过渡接头的应用研究

为降低船舶的质量重心、提高航速,某型船上层建筑首次采用铝合金材料。以往铝合金材质的上层建筑与钢质主船体采用铆钉连接,现已逐渐被钢铝过渡接头所替代,其优点为采用焊接工艺、水密性好、耐腐蚀,还使得建造工艺大为简化,但在实际建造中出现了钢铝过渡接头分层的质量问题,直接影响船舶质量。对此,阐述如何从钢铝过渡接头特性出发,对钢铝过渡接头分层的原因进行分析,对钢铝过渡接头之间的焊接接头连接形式以及钢铝过渡接头与钢质主船体、铝合金上层建筑的连接形式进行优化;控制钢铝过渡接头焊接时焊点的厚度,焊接时不超过钢铝复合界面,且焊接点与钢铝复合界面的距离>3mm;控制复合界面临界温度,焊接过程中界面温度应低于临界温度,并留有安全裕度。通过优化钢铝过渡接头连接结构形式及焊接工艺规则,掌握了解决钢铝过渡接头分层原因的关键技术。     

钢铝过渡接头的应用研究

为降低船舶的质量重心、提高航速,某型船上层建筑首次采用铝合金材料。以往铝合金材质的上层建筑与钢质主船体采用铆钉连接,现已逐渐被钢铝过渡接头所替代,其优点为采用焊接工艺、水密性好、耐腐蚀,还使得建造工艺大为简化,但在实际建造中出现了钢铝过渡接头分层的质量问题,直接影响船舶质量。对此,阐述如何从钢铝过渡接头特性出发,对钢铝过渡接头分层的原因进行分析,对钢铝过渡接头之间的焊接接头连接形式以及钢铝过渡接头与钢质主船体、铝合金上层建筑的连接形式进行优化;控制钢铝过渡接头焊接时焊点的厚度,焊接时不超过钢铝复合界面,且焊接点与钢铝复合界面的距离>3mm;控制复合界面临界温度,焊接过程中界面温度应低于临界温度,并留有安全裕度。通过优化钢铝过渡接头连接结构形式及焊接工艺规则,掌握了解决钢铝过渡接头分层原因的关键技术。     

钢-铝结构过渡接头的性能特点及焊接工艺

从钢-铝合金结构过渡接头的性能特点出发,在结构、焊接参数、耐腐蚀性能等方面对高速船舶使用钢-铝结构过渡接头时出现的问题进行分析,在此基础上提出钢-铝结构过渡接头的具体焊接工艺要求.     

船舶结构用铝—钛—钢复合过渡接头疲劳性能研究

铝－钛－钢爆炸复合板作为新型舰船结构铝合金，钢之间连接过渡接头取代传统的铆接连接具有优越的连接性能和施工工艺。本研究模拟实际应用条件，测定了其焊接前后在固定应力水平下的弯曲疲劳寿命和弯曲疲劳Ｓ－Ｎ曲线，并运用计算机得到Ｓ－Ｎ曲线的回归方程，为复合过渡接头疲劳寿命的预测和最大应力的控制等提供了依据。     

铝/钢复合过渡接头焊接温度场及性能试验研究

本文通过试验方法对比研究了焊接热循环对三种应用于舰船铝合金、钢质结构连接的铝合金-钢复合过渡接头温度场及界面结合性能的影响。在前期研究的基础上,试样依次采用铝合金TIG焊、MIG焊实现过渡接头与铝合金板材之间的焊接。过渡接头复合界面的温度场及焊接前后界面结合性能测试结果表明：焊接热循环对过渡接头复合界面剪切强度及厚度方向的抗拉强度具有显著的影响。同一焊接条件下,焊接热循环在新型四层复合过渡接头界面上产生的温度峰值明显低于目前广泛应用的两种三层复合过渡接头,四层复合过渡接头焊接前后的性能也大大高于后者,即使采用小宽度焊接试样,其焊后性能仍能满足舰船设计指标要求。因此,是能满足“更高施焊温度、更大应力承载、结合界面更强和更高结构韧性”要求的新型铝合金、钢结构焊接连接用过渡接头。     

舰船用铝-钛-钢过渡接头的爆炸焊接

本文介绍了船用铝钛－钢过渡接头爆炸焊接的特征，并对其焊接界面进行了较细致的微观分析和结合性能测试。结果表明，利用爆炸焊接获得的铝－钛－钢过渡接头界面达到冶金结合，性能良好，满足了舰船的设计和使用要求。     

采用中间层的高强钢表面CMT 堆焊耐腐蚀铜合金研究

高强钢因长期处在海水强腐蚀环境中,需要在其表面堆焊一层铝青铜耐腐蚀合金层.液态铜合金极易浸润奥氏体晶界,而高强钢基体在焊接过程中不可避免地出现奥氏体相,直接堆焊铜合金极易在基体熔合区生成渗透裂纹.选用堆焊热输入较低、对基体影响较小的CMT焊接方法,通过ER409L铁素体钢焊丝堆焊形成中间层后,再在中间层表面堆焊铜合金以形成复合接头,并研究复合接头的微裂纹情况和耐蚀性能.试验结果表明:与在高强钢表面直接堆焊铜合金的CMT堆焊接头相比,添加了ER409L焊丝钢中间层的CMT堆焊复合接头铜/钢界面裂纹情况明显改善,钢侧渗透裂纹长度由原来的100μm缩短至3μm左右,且耐蚀性也有一定程度提高.     

铝镁合金焊接接头疲劳性能研究

本文依据船体结构及其受力特点，提出了四种焊接接头试样，测定了ＬＦ１５、ＬＦ１６两种铝镁合金焊接接头疲劳性能，研究了结构因素及焊接缺陷对疲劳性能的影响，取得了较系统的疲劳性能研究结果，为铝船体的结构设计、疲劳强度估算、焊接工艺制定以及船体施工等提供了可靠的依据。     

热喷铝对船体钢焊接接头疲劳性能影响试验研究

通过对390MPa级船体钢焊接接头热喷铝与不喷铝疲劳对比试验，结果表明：在相同疲劳交变应力条件下，热喷铝焊接接头疲劳寿命大于不喷铝焊接接头的疲劳寿命。     

Modeling and analysis of thin-walled Al/steel explosion welded transition joints for shipbuilding applications

The study presents an analysis of S355J2+N steel and AA5083 aluminum alloy welded structural joints using explosion welded transition joints of reduced thickness. The transition joint thickness reduction significantly hinders the welding of the joints due to the risk of damage to the Al/steel interface as a result of the high temperatures during welding. Numerical modeling of the welding process is performed to determine safe welding parameters for the transition joint. The numerical analysis is supported by measurements of the temperature areas by a thermographic method. Welded structural joints are analyzed to determine the welding influence on the mechanical properties and microstructure of the transition joints. On this basis, a number of tests are carried out, including microhardness distribution measurements, strength tests of joints in two welding configurations and strength tests of the microspecimens of transition joints. Moreover, an experimental and numerical analysis of strain and stress distributions is carried out in combination with the use of the finite element method and digital image correlation, which allow us to identify the critical areas of the joints with regards to their strength. The results of the microstructural and strength tests carried out using macro- and microspecimens show softening of the aluminum alloy layers. However, the AA5083 and AA1050 layer softening as a result of welding did not reduce the load capacity of the transition joints, which could determine the strength of the dissimilar Al/steel welded structural joints.     

GS30CrMoV6＋Q345E的焊接工艺及接头力学性能

在异种材料焊接性能分析和FCAW焊接试验的基础上,探讨了中碳调质钢GS30CrMoV6和低合金高强度钢Q345E对接接头的焊接工艺并分析了焊接接头的力学性能。通过对排土机行走装置的履带链结和履带板的焊接实践,获得了较好的焊接接头性能,满足了排土机的使用要求。     

铝合金舰船结构设计中相关问题探讨

从分析舰船用铝合金的物理化学性能、加工性能及焊接性能入手,阐述铝合金用于船舶建造的诸多优越性.提出在铝合金舰舶的结构设计中应推广应用带筋板结构,当上层建筑采用铝合金结构,主船体为钢质时,应采用结构过渡接头直接焊接的方法.     

船用A36钢激光-GMAW复合焊焊接工艺

通过试验采用激光-GMAW复合焊,将激光焊和GMAW焊结合起来,可焊接较厚的钢板,由于熔深的增加,能量输入也相应增加,硬度值相应地低于单独采用激光焊的硬度值。试验结果表明,试验钢板以对接接头形式焊接,在改变坡口形式、坡口间隙的情况下,采用激光焊接根部,并用GMAW焊接接头的上部,这种工艺可生产出合格的焊缝,焊缝的宏观金相和硬度均满足要求。     

铝合金-铝-钢复合过渡接头修换工艺探讨

文章详细分析了铝合金-铝-钢复合过渡接头焊接后在铝钢复合面产生开裂的原因,并结合某型高速船的建造,提出了针对开裂问题所采取的修换措施和焊接注意事项,为今后该类船舶在维修过程中,提供了宝贵的经验和参考依据.     

低强匹配焊接接头匹配特性研究

焊接接头的屈服强度匹配方式对接头的设计、制造工艺、裂纹敏感性以及破坏行为有重要影响,焊缝金属、母材、焊接接头强度以及焊接接头强度匹配系数的分布是焊接结构强度、寿命和可靠性计算的基础.文章介绍了对12Ni3CrMoV钢焊接接头屈服强度匹配系数的分布进行的研究,并给出了分析结果.作者认为控制母材和焊缝金属的屈服强度分布的标准差,是降低失配概率的主要途径.     

Fatigue life estimation of explosive cladded transition joints with the use of the spectral method for the case of a random sea state

The problem with fatigue lifetime estimation of explosive cladded transition joints under random loading conditions has been described. The paper presents the fatigue test results performed for the random state of tension-compression under a generated spectrum according to the Pierson-Moskowitz model. The obtained spectrum has a non-Gaussian characteristic. The tested material consists out of a transition joint clad with four layers of aluminium alloy A5083, A1050, Titanium Grade 1 and steel Grade D. The material has been tested for the existence of residual stresses after the welding process with the hole drilling method. The welding process has been also simulated with ANSYS and the residual stresses have been generated for the Goldak volumetric distribution. The obtained values of residual stresses comprise to the values of real tests performed for the hole drilling method. The information about the residual stress values have been taken into account in the process of fatigue lifetime estimation in the form of non-zero mean stresses compensation inside the clad. The fatigue life has been calculated with the use of the frequency domain method. The Goodman mean stress compensation model has been used in the process of residual stress compensation. The non-gaussianity has been compensated with the use of the Bracessi formula. The obtained fatigue life assessment results have been compared with stand test results. The calculated results are within the scatter area of 3, but individual scatter values have been calculated for calculated series.     

B级碳素船体钢焊接接头耐蚀性研究

通过室内腐蚀挂片及电化学测量试验 ,研究了B级碳素船体钢三种常见焊接接头的耐海水腐蚀性能。结果表明 :在海水中 ,接头的焊缝区最易受到腐蚀 ,其次为母材 ,热影响区腐蚀最轻 ;几种接头相比 ,B级碳素船体钢与J4 2 2焊条匹配后焊接接头的综合耐蚀性高于其与J50 7和H0 8MnSi2A两种焊接材料匹配后接头的耐蚀性。     

铝合金表面状态对搅拌摩擦焊接头组织和性能的影响

研究了铝合金表面状态对搅拌摩擦焊焊接接头组织和性能的影响。试验结果表明:试板表面油污的存在使得焊接接头强度下降为母材的60%左右,同时显著降低接头的塑性;试板表面的氧化膜和油污还会造成焊核区及焊缝前进侧的残余间混结合线缺陷。对焊接接头拉伸断口进行扫描电镜观察发现:拉伸试样的断口中存在油污和A l2O3的聚集物,这些聚集物会成为拉伸时的裂纹源。断口和力学性能综合分析表明:铝合金表面的油污和氧化膜都会降低搅拌摩擦焊接头的强度和塑性。