2022年, 第0卷, 第1期　
刊出日期：2022-01-30

  

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试验研究
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  基于层宽控制的AZ91镁合金TIG电弧增材工艺优化

  倪程, 朱科宇, 范霁康, 杨东青, 彭勇, 王克鸿

  焊接. 2022, 0(1): 1-7. https://doi.org/10.12073/j.hj.20210911001

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  针对镁合金电弧增材制造表面成形质量控制的难题,通过Design-Expert软件对AZ91镁合金TIG电弧增材的电流、送丝速度、增材速度等工艺参数和熔覆层层宽之间进行建模,探索了各工艺参数对增材层宽的影响规律,并利用增材主要工艺参数和尺寸的数学模型优化了增材电流,根据电流优化值来控制直壁构件层宽。结果表明,对层宽影响最大的是增材电流,其次是增材速度,影响最小的是送丝速度;采用优化后的工艺增材制备的单道多层构件自上至下的层宽波动起伏小,层宽偏差值由4.54 mm减小到0.94 mm,提高了AZ91镁合金增材成形质量。
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  热连轧高强钛合金厚壁管道的TIG工艺及组织和性能

  冯靖, 吕雪岩, 周晓锋, 武少杰, 程方杰

  焊接. 2022, 0(1): 8-13. https://doi.org/10.12073/j.hj.20210828002

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  针对采用新型的热连轧工艺生产的厚壁高强度无缝钛合金管,通过TIG自动送丝与手工填丝2种焊接方法进行了环缝对接焊工艺试验,对比分析了2种工艺下接头的焊缝成形、微观组织及力学性能。结果表明,2种焊接方法下的焊道表面均呈亮银色,无明显氧化现象,自动送丝接头表面成形更加平滑美观,而手工填丝接头表面成形有不规则的鱼鳞纹;热影响区中β相均发生了一定程度的粗化,并生成了一定量的细针状α'马氏体相。焊缝区组织主要为沿β相界生成的板条状和块状α相,以及晶粒内形成的少量针状α'马氏体组织;TIG自动送丝和手工填丝焊接接头的硬度都是热影响区最高,焊缝最软而母材居中;拉伸试验断裂位置均位于焊缝,平均抗拉强度分别为603.8 MPa和571.7 MPa;热影响区的冲击吸收能量分别达到了41.7 J和78.5 J,手工填丝下的热影响区表现出了比母材更好的冲击韧性。
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  T91/TP347H异种钢焊接接头服役微观组织转变

  李敏, 邓守浩, 刘川槐, 沈利, 潘卫国, 陈云霞

  焊接. 2022, 0(1): 14-20. https://doi.org/10.12073/lj.hj.20211017001

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  异种钢焊接接头在超超临界电站锅炉结构中应用广泛。采用XRD,SEM及EDS及显微硬度对原始态和服役1×10⁵ h的T91/TP347H异种钢焊接接头的相组成、显微组织形貌和元素组成进行了表征分析,并采用显微硬度计对2种接头的显微硬度进行了测试。结果表明,相较于原始态,服役1×10⁵ h的接头TP347H母材晶粒更为粗大,T91和TP347H的热影响区强化相粗化,焊缝有M₂₃C₆和Nb (C,N)析出。2种状态的焊接接头硬度最高值均出现在T91侧热影响区,最低值均在TP347H母材,服役1×10⁵ h的焊接接头焊缝的硬度较原始态有显著提高。
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  6061铝合金搅拌摩擦焊接头组织及性能

  刘刚, 王礼凡, 朱磊, 张玺, 解芳, 彭银利

  焊接. 2022, 0(1): 21-25. https://doi.org/10.12073/lj.hj.20210901002

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  对厚度6 mm的6061铝合金进行了搅拌摩擦焊对接焊,采用光学显微镜、扫描电子显微镜、拉伸试验机及电化学工作站等设备对焊接接头的金相组织、断口形貌、拉伸性能和腐蚀性能进行了测试和分析。结果表明,当焊接速度为80 mm/min、旋转速度在600~1 500 r/min之间时,焊接接头的外观良好,无明显缺陷。随着旋转速度的增加,焊核区晶粒呈现出先减小后增大的现象。当旋转速度为1 200 r/min时,焊核区的晶粒最细小,焊接接头的抗拉强度和断后伸长率最高,分别为168 MPa和14.7%,焊缝强度达到了母材的81.9%,焊接接头的断裂形式为以韧性断裂为主的韧-脆混合断裂模式。随着旋转速度增大,搅拌摩擦焊接头的耐腐蚀性能呈现先上升后下降的趋势,当搅拌头旋转速度为1 200 r/min时,焊接接头的耐腐蚀性能最好,其腐蚀电流密度最小为2.4×10^-5 A/cm²。
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  Q690D低合金高强钢模拟焊接热影响区的组织和性能

  朱梓坤, 韩阳, 张舟, 张义, 周龙早

  焊接. 2022, 0(1): 26-33,40. https://doi.org/10.12073/j.hj.20210922002

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  使用Gleeble-3500热模拟机对Q690D低合金高强钢进行了焊接热模拟,得到了一次和二次焊接热循环时不同峰值温度和冷却时间下的热影响区组织,并进行了显微组织观察、硬度测试、冲击性能测试及断口形貌分析。结果表明,一次焊接热循环时,随着焊接热循环峰值温度的增加,试样显微组织逐渐粗化,并由粒状贝氏体组织向上贝氏体和板条马氏体组织转变,硬度增加,冲击性能恶化。热循环峰值温度为900℃时,冲击吸收能量最大为78.95 J;峰值温度为1350℃时,冲击吸收能量最小值仅为17 J。冲击断口由延性断裂向解理断裂转变。在同一峰值温度下,随着冷却时间t_8/5的增加,试样硬度降低,而冲击吸收能量也随之降低。二次焊接热循环时,试样显微组织晶粒粗大,主要为板条马氏体,且硬度更高,冲击性能继续恶化,冲击吸收能量最低值仅为24.99 J,冲击断口主要为解理断离和准解理断裂,说明二次焊接热循环导致试样性能变差。
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  A356铸件与6082型材的焊接工艺

  吴玲, 赵磊, 于瑞海, 周喆, 宋利刚, 于树洪

  焊接. 2022, 0(1): 34-40. https://doi.org/10.12073/j.hj.20210926002

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  研究了A356铸件与6082型材在3种工艺下的焊缝质量及力学性能,并通过动态疲劳试验建立了焊缝的疲劳曲线数学模型。通过焊缝熔深、力学性能及动态疲劳试验研究了A356铸件与6082型材焊接试样的力学性能及焊缝质量。结果表明,A356铸件与6082型材的焊缝质量均合格;焊接试样的力学性能及疲劳寿命相对于母材均下降。当进行A356铸件与6082型材焊接时,壁厚在3~5 mm范围内,建议MIG焊接电流选用160 A,焊接速度选用0.15 m/s,脉冲修正选用1%。
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  AZ31表面混合碳源制备DLC薄膜的结构和性能

  刘瑞霞, 高霞, 朱福栋, 由国艳

  焊接. 2022, 0(1): 41-47,59. https://doi.org/10.12073/j.hj.20211018001

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  为了提高镁合金的耐蚀性和耐磨性,扩大镁合金的应用,节能减排,保护环境,采用绿色环保的磁控溅射技术在AZ31表面制备了强保护性的DLC薄膜。采用X射线小角掠入射研究薄膜的物相结构,借助扫描电镜观察薄膜表面形貌、横截面形貌和腐蚀形貌,采用纳米压痕仪测试薄膜的力学性能,分别采用电化学工作站和摩擦磨损试验机研究薄膜的耐蚀性和耐磨性,膜基的结合性能采用划痕试验评估。结果表明,薄膜为无定形碳结构,随着活性气体流量的增加,薄膜结构由非晶向纳米晶转变。薄膜与基体结合良好,结合力19~25 N。薄膜表面具有弥散分布的不规则颗粒,且表面粗糙度受活性气体流量影响明显。薄膜厚度1.15~1.18 μm,活性气体流量对薄膜厚度影响很小。随着活性气体流量的增加,DLC薄膜的硬度和杨氏模量增大,其最大值分别为17.35 GPa和94 GPa;摩擦系数和磨损率降低,其最小值分别为0.103和6.45×10^-10 mm³/(N·m)。活性乙炔流量5 mL/min时,薄膜的耐蚀性能最好,活性乙炔流量10 mL/min时,薄膜的耐磨性能最好。
生产应用
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  X60/625镍基合金复合管环缝焊接工艺及应用

  杨延华

  焊接. 2022, 0(1): 48-54. https://doi.org/10.12073/j.hj.20210825002

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  X60/625双金属复合管环缝焊接时,由于2种材料化学成分和物理性能差异太大,易引起镍基合金层氧化、稀释等问题,从而影响覆层耐腐蚀性和管道完整性。针对该问题,文中通过对X60/625双金属复合管焊接性的分析和焊接工艺的研究,制定出适用于X60/625双金属复合管环缝焊接工艺。经过焊缝无损检验、理化性能检验、耐腐蚀性能检验及稀释率检验,结果符合相关标准与规范。焊接工艺成功应用于沙特哈拉德项目管线及站场焊接施工一期管道项目中,焊接612道焊口的焊接一次合格率达99.7%。
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  免示教六轴焊接机器人在输电线路铁塔塔脚焊接中的应用

  陈浩, 毛敏, 杨丰全, 包林波, 尚旭冉, 冯明

  焊接. 2022, 0(1): 55-59. https://doi.org/10.12073/j.hj.20210705002

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  针对免示教六轴塔脚焊接机器人在输电线路塔脚焊接进行工艺试验,对去除加劲板的塔脚结构部件主焊缝进行全自动GMAW。验证了焊接工艺参数,检验了焊接工件的变形、焊缝外观及焊缝尺寸。将免示教六轴塔脚焊接机器人生产效率与原手工焊进行了对比分析。研究结果表明,免示教六轴塔脚焊接机器人,在输电线路塔脚焊接中,成形良好、焊缝外观优美呈鱼鳞纹、焊脚尺寸满足要求,且效率明显高于手工焊接,对后续输电线路铁塔塔脚焊接自动化、智能化升级具有重要意义。
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  超级奥氏体不锈钢CK3MCuN中高温相的产生与控制探讨

  于建平, 陈彩侠

  焊接. 2022, 0(1): 60-64. https://doi.org/10.12073/j.hj.20210817003

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  在超级奥氏体不锈钢CK3MCuN的制造过程中,为使其具有单相奥氏体组织,在固溶处理及焊接中采取有效的措施,抑制奥氏体之外的金属间化合物的产生,如高温σ相、碳化物等,有利于表现出CK3MCuN良好的耐蚀性。对固溶处理、焊接后的微观组织进行了分析,结果表明,CK3MCuN铸钢件通过合理、严格的热加工工艺可以有效抑制奥氏体之外的金属间化合物的产生,且点腐蚀性能良好,可以满足客户要求。在工程应用中可以安全、有效地使用CK3MCuN材质的零部件及设备。