2020年, 第0卷, 第5期　
刊出日期：2020-11-24

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试验研究
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  EH40钢摆动电弧窄间隙MAG焊接头粗晶区微观组织与性能

  付魁军, 倪志达, 林三宝, 蔡笑宇, 胡奉雅

  焊接. 2020, 0(5): 1-5,37. https://doi.org/10.12073/j.hj.20200428002

  摘要 ( 198 ) PDF全文 ( 135 )   可视化   收藏

  采用2种焊接工艺参数对EH40微合金化钢进行摆动电弧窄间隙MAG焊，研究了填充厚度对热影响区粗晶区亚区分布的影响，并考察了焊接接头的力学性能。研究结果表明，摆动电弧窄间隙MAG焊适用于微合金化钢的窄间隙焊接，焊缝成形良好，未见未熔合等缺陷。填充厚度较大时，热影响区各亚区变化规律为未变再热粗晶区（UACG-HAZ）-过临界再热粗晶区（SCRCG-HAZ）-临界再热粗晶区（IRCG-HAZ）-粗晶区（CG-HAZ）；填充厚度较小时，热影响区各亚区变化规律体现为SCRCG-HAZ到IRCG-HAZ。拉伸试样全部在母材处断裂，室温冲击吸收能量均能满足要求，摆动电弧窄间隙MAG焊工艺可以获得力学性能优良的EH40钢窄间隙MAG焊接头。
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  电弧增材高频微锤击系统及工艺特性的初步物理模拟

  胡超雄, 肖珺, 陈树君

  焊接. 2020, 0(5): 6-9. https://doi.org/10.12073/j.hj.20200416003

  摘要 ( 203 ) PDF全文 ( 108 )   可视化   收藏

  内部缺陷、晶粒粗大等因素引起的力学性能降低是电弧焊接和增材制造面临的主要挑战之一。电弧增材过程辅以同步的微区锤锻、冲击是改善、解决此问题的可行思路。为此，文中提出了一种基于紧凑小型直线促动器的随焊微锤锻技术，具有体积小、位移分辨率高、响应速度快、输出力大且频率高等优点。通过定点焊配合延时锤击模拟验证了同步锤击对高温凝固区域的作用效果，通过定点焊配合同时在焊点附近锤击模拟验证了锤击振荡熔池的作用效果。研究表明，加入锤击作用后晶粒均得到了一定程度细化，可观察到粗大的柱状晶转变为细小的等轴晶。锤击频率和锤击力大小均对锤击效果有较大影响。
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  激光焊接KMN钢的工艺参数及组织和性能

  邓德伟, 吕捷, 马玉山, 张勇, 黄治冶, 田鑫

  焊接. 2020, 0(5): 10-16. https://doi.org/10.12073/j.hj.20200422002

  摘要 ( 284 ) PDF全文 ( 309 )   可视化   收藏

  通过设计KMN钢板激光自熔焊的正交试验，研究了焊接工艺参数对焊缝的影响。结果表明，在选定的焊接工艺参数范围内，光斑直径对焊缝熔透程度和表面质量有显著影响。经正交试验初步选定激光焊接工艺参数为：光斑直径0.8 mm，焊接速度24 mm/s，激光功率4.2 kW。选出能量密度不同的2组参数，考察焊缝宏观形貌、显微组织和维氏硬度随焊接工艺参数的变化。发现在能量密度较高时，焊缝的熔深、熔宽较大，马氏体板条更粗，对应区域的硬度也略低。由于单板自熔焊与对接自熔焊存在一定差异，故需对优化参数进行适当调整。利用调整后的参数进行激光对接焊，将得到的接头与TIG焊接接头的力学性能进行比较，发现激光焊接头强度和塑性均高于TIG焊，而冲击韧性略低。
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  厚板Invar钢多层多道焊与多层摆动焊效率与接头质量对比分析

  郝巨, 李玉杨, 朱永苗, 张家豪, 占小红

  焊接. 2020, 0(5): 17-23. https://doi.org/10.12073/j.hj.20200328002

  摘要 ( 132 ) PDF全文 ( 164 )   可视化   收藏

  对19 mm厚Invar钢板进行多层多道焊和多层摆动焊对接试验，计算分析了这两种工艺的功耗和效率，并通过观察和测量Invar钢焊件的金相组织和显微硬度以比较两种焊接方法的焊接接头质量。结果表明，在连接厚板Invar钢时，由于多层摆动焊焊道数少于多层多道焊焊道数，多层摆动焊所用焊接时间较少、效率更高、功耗更少；多层摆动焊的层间重熔区熔合良好，而多层多道焊接接头处观察到明显的未熔合缺陷；多层摆动焊的热影响区宽度远小于多层多道焊；多层摆动焊的平均晶粒尺寸及显微硬度均略大于多层多道焊。
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  30%碳纤维增强PA6复合材料的超声焊接-铆接复合连接工艺

  张国涛, 王垚, 杨瑞宾, 刘忠侠

  焊接. 2020, 0(5): 24-30. https://doi.org/10.12073/j.hj.20100323003

  摘要 ( 286 ) PDF全文 ( 94 )   可视化   收藏

  该研究采用一种特殊设计的具有双凸缘结构的铆钉，制备了30%碳纤维增强PA6复合材料的超声波焊接-铆接复合连接接头，研究了焊-铆接头的宏观形貌、截面结构、失效形式、抗剪强度和剥离强度，并分析了焊-铆接头力学性能的改善机制。结果表明，超声波焊接-铆接复合连接的过程由库伦摩擦、铆钉铆入上板、铆钉铆入下板、焊合面材料熔化和凝固5个阶段组成。所制备双凸缘钉子的沟槽有效阻止了接头焊合面熔化材料的溢出，促进了铆钉与铆接板材间的机械互锁和铆钉周围焊核的形成，因此改善了焊-铆接头的抗剪强度、剥离强度和吸能性能。相对于抗剪强度，其对剥离强度的改善效果更显著。采用最佳焊铆参数下制备的焊-铆接头的抗剪强度和剥离强度较单一超声波焊接头分别提高了29.9%和39.2%。焊-铆接头的强度的改善缘于焊合面上铆钉周围形成的焊核及铆钉与铆接板材间的机械互锁的综合作用。
专题综述
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  超声波点焊技术及其在锂电池制造中的研究现状

  倪增磊, 杨嘉佳, 李帅, 王星星, 叶福兴

  焊接. 2020, 0(5): 31-37. https://doi.org/10.12073/j.hj.20200219001

  摘要 ( 460 ) PDF全文 ( 333 )   可视化   收藏

  文中主要介绍了超声波点焊技术较电阻点焊和激光焊接的优点、焊接设备、焊接机理及超声波点焊在锂电池制造中的研究现状，详细阐述了影响超声波点焊接头宏观特征、微观组织及力学性能的关键因素。为了提高超声波点焊接头质量的鲁棒性，实时监控器和球面形的焊头是解决此问题的两种有效途径，但还存在较多未解决的问题。文章还针对如何进一步提高超声波点焊接头质量的鲁棒性提出了一些观点。
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  磁控旋转电弧焊技术在管件焊接的研究进展及应用

  刘红兵, 彭铭建, 刘旭, 杨瑾, 宣扬

  焊接. 2020, 0(5): 38-42. https://doi.org/10.12073/j.hj.20200101001

  摘要 ( 343 ) PDF全文 ( 214 )   可视化   收藏

  介绍了磁控旋转电弧焊的工艺特点和原理，综述了目前磁控旋转电弧焊在焊接工艺试验、焊接性能测试、焊接质量评价和焊接过程仿真的研究进展及其应用。研究结果表明，磁控旋转电弧焊焊接参数较多，参数之间存在相互影响；不同材料厚度、实心或空心都会对磁通密度产生影响，改变电弧速度进而影响焊接质量；磁控旋转电弧焊受磁通密度的影响较大，只适用于磁性材料的焊接，在非磁性材料应用几乎没有。最后展望了磁控旋转电弧焊未来的研究和发展方向。
生产应用
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  旋转轴式超声波焊接工艺参数测量及分析

  李平, 陈启愉, 李小民, 黄栋, 王宇

  焊接. 2020, 0(5): 43-47. https://doi.org/10.12073/j.hj.20191223002

  摘要 ( 147 ) PDF全文 ( 121 )   可视化   收藏

  通过正交试验方法研究了旋转轴式超声波焊接工艺参数。运用仪器测量各焊接工艺参数的水平值，并以无纺布焊接花纹的结合力大小为焊接质量指标。采用极差法和方差法，分析了各焊接工艺参数对焊接质量的影响并获得最优焊接工艺参数。结果表明，焊接振幅对无纺布焊接花纹的结合质量影响最显著，最优焊接工艺参数为旋转轴旋转速度31.85 r/min、焊接压力0.3 MPa、焊接振幅48 μm。
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  激光清洗对30Cr3超高强度钢表面及焊接质量的影响

  夏灵, 刘景涛, 潘丽华, 单秀峰

  焊接. 2020, 0(5): 48-52. https://doi.org/10.12073/j.hj.20200406001

  摘要 ( 260 ) PDF全文 ( 307 )   可视化   收藏

  为了研究激光清洗预处理对30Cr3超高强度钢焊接质量的影响，通过扫描电镜分别对清洗前后的表面形貌、元素组成及基体组织进行对比观察。结果表明，合适的激光清洗工艺可有效去除30Cr3超高强度钢待焊表面氧化层，使表面更加光滑平整，且不损伤基体材料。将激光清洗后的试验件进行电子束焊接，焊后观察其焊缝表面成形良好，无咬边、凹陷等缺陷，焊缝内部质量及力学性能均能达到要求。将焊接接头制成金相试片观察其显微组织形貌，激光清洗预处理后的焊接接头在低倍扫描电镜下焊缝成形饱满，没有出现裂纹、咬边等缺陷；通过高倍扫描电镜观察焊缝中心区域晶粒细小均匀。因此，30Cr3超高强度钢焊前采用激光清洗进行预处理可以有效清除待焊表面污染层，且焊接质量满足要求。
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  异种铝合金电阻点焊接头的组织及性能

  刘腊腊, 刘翥寰, 史涛, 郭春飞, 王勇

  焊接. 2020, 0(5): 53-56. https://doi.org/10.12073/j.hj.20200426002

  摘要 ( 122 ) PDF全文 ( 261 )   可视化   收藏

  采用电阻点焊工艺对厚度为2 mm的5182铝合金和5754铝合金进行搭接焊，并使用金相显微镜观察其显微组织特点，使用拉伸试验机和维氏显微硬度仪测试焊接接头的力学性能。结果表明，焊接接头由3个典型区域组成：母材区、热影响区和熔核区；熔核区主要由边缘柱状晶和中心等轴晶组成，中心等轴晶区体积约占整个熔核区的90%。5182铝合金侧的热影响区出现较多大颗粒析出物，并出现液化裂纹，5754铝合金侧的热影响区无明显的析出物与液化裂纹产生。焊接接头的断裂形式为纽扣型断裂，均为5754铝合金侧的熔核被剥离。熔核中柱状晶区硬度高于等轴晶区，位于两种铝合金侧的热影响区硬度均高于其对应的母材硬度。
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  铁路长大货车导向梁组成焊接工艺

  金朝辉, 孙海涛, 张忠玉, 冯宝珠

  焊接. 2020, 0(5): 57-60. https://doi.org/10.12073/j.hj.20200501001

  摘要 ( 121 ) PDF全文 ( 87 )   可视化   收藏

  通过对铁路长大货车的重要部件导向梁组成的结构进行分析，策划了整体焊接工艺流程，针对其空间结构形状不规则的特点，通过采用专用工艺装备，确定组装工艺基准；对组成的零部件材质进行分析、识别，针对WEL-TEN780A低合金高强钢焊接及异种材料焊接，选取相应的焊接方式，确定焊接材料、焊接工艺参数；对主要的焊接变形进行分析，采取合理有效的措施、方法进行矫正；制定合理的组焊、加工顺序，保证导向销套的位置尺寸。解决了承受重载荷、结构复杂的导向梁组成焊接质量保证、WEL-TEN780A低合金高强钢及异种材料焊接质量保证、中厚板焊接变形控制和焊后矫正、主要零部件的位置尺寸保证等焊接工艺难题。满足了导向梁组成的各项形位公差尺寸要求，保证了整体焊接质量。