2022年, 第0卷, 第2期　
刊出日期：2022-02-28

  

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试验研究
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  基于熔池受力的全位置STT打底焊分段工艺

  冯靖, 武少杰, 高洪明, 程方杰

  焊接. 2022, 0(2): 1-5,17. https://doi.org/10.12073/j.hj.20210929002

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  油气管道在全位置焊接时通常按照固定角度机械化地进行分段,此过程中,熔池容易发生失稳流淌而导致焊缝成形不良。文中对管道全位置焊接过程中的熔池受力进行了分析,建立了一种基于熔池径向力变化的新型分段工艺,以解决全位置焊接时管道内、外壁成形不良的问题。通过对220 mm×10 mm×400 mm的X70管线钢采用STT打底焊试验发现,该分段工艺抑制全位置焊接时的熔池失稳流淌问题有良好效果,且内壁成形更加平滑美观,对于管道自动焊接过程中的分段问题具有一定的参考价值。
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  高氮不锈钢与675高强钢焊接接头微观组织与力学性能

  周杰, 张明渝, 李志洋, 张建, 范霁康, 王克鸿

  焊接. 2022, 0(2): 6-10. https://doi.org/10.12073/j.hj.20210925002

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  根据低强匹配原则,采用ER307Mo不锈钢焊丝对13.5 mm厚高氮不锈钢和675高强钢进行了脉冲MIG焊接试验。结果表明,当焊接速度为5 mm/s、送丝速度为5.5~6.0 m/min、焊接电流为155~166 A、电弧电压为19.6~20.3 V时,可以得到成形良好、性能较佳的焊接接头。焊缝组织主要由奥氏体与铁素体组成,其中铁素体从奥氏体晶界中析出;高氮不锈钢侧热影响区组织主要为块状奥氏体,而675高强钢侧热影响区主要为马氏体组织。焊接接头抗拉强度约为730 MPa,达到高氮不锈钢母材强度的71%,接头的断裂形式为韧性断裂,未发现明显的解理断裂特征。
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  不同激光焊接工艺对6005A-T6系铝合金焊接接头高应变速率性能的影响

  李洪林, 金鑫, 李勤, 霍英妲, 李褔宝

  焊接. 2022, 0(2): 11-17. https://doi.org/10.12073/j.hj.20211102003

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  文中主要以3 mm厚6005A-T6铝合金对接接头为主要研究对象,采用激光填丝焊、激光-MIG复合焊、激光-CMT复合焊3种焊接工艺对其进行焊接,对焊后试样进行高应变速率下单向拉伸试验,得到高应变速率下的真应力-真应变曲线,对拉伸断口进行了SEM分析,对比3种焊接工艺下的高速拉伸性能,拟合3种焊接工艺塑性变形段Johnson-Cook本构方程曲线。研究结果表明,在200 s^-1高应变速率下,激光填丝焊接头的抗拉强度最高,而激光-MIG复合焊、激光-CMT复合焊较激光填丝焊的抗拉强度略低;断裂方式均为韧性断裂;3种焊接工艺的Johnson-Cook本构方程曲线与试验曲线拟合较好,可以很好的描述3种焊接工艺在高应变速率下流变应力变化。
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  Mo对690 MPa低合金高强钢熔敷金属力学性能的影响

  汤忖江, 安同邦, 彭云, 马成勇, 魏金山

  焊接. 2022, 0(2): 18-25,38. https://doi.org/10.12073/j.hj.20211208003

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  焊接效率是海洋平台及船体建造的关键,不预热焊接能够显著提高焊接施工效率、降低建造成本。文中采用焊条电弧焊在不预热条件下制备了2种Mo含量不同690 MPa低合金高强钢熔敷金属,对其组织和性能之间的关系进行了分析。研究发现,Mo元素对熔敷金属微观组织、相变过程、塑性及强韧性具有显著影响。在成分体系0.02%~0.03% C,4.4%~4.5%(Mn+Cr+Ni),0.23%~0.60% Mo条件下,通过Mo元素调控获得细化、良好塑性、高强韧性熔敷金属组织。细小、良好塑性组织在冲击过程中能够抑制裂纹萌生和扩展,显著提高低温冲击韧性。然而,组织细化与塑性提高对于韧性改善机制存在显著差异,细化晶粒能够提高晶界密度进而阻碍裂纹扩展,塑性良好的组织能够抑制裂纹萌生并阻碍其扩展。在0.03% C,4.4%(Mn+Cr+Ni),0.23% Mo成分体系及不预热焊接条件下,获得了抗拉强度742 MPa,-50℃冲击吸收能量82~114 J (平均值103 J)的熔敷金属。
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  Cr含量对Fe-B-C系耐磨合金堆焊层组织和硬度的影响

  刘奇聪, 马振, 吕鹏, 刘冬梅, 庄明辉

  焊接. 2022, 0(2): 26-31. https://doi.org/10.12073/j.hj.20211116001

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  为了抑制高硼铁基耐磨堆焊合金硬质相Fe₂B内部的显微裂纹,改善堆焊合金层的耐磨性能,向Fe-B-C系耐磨堆焊合金中添加不同含量的Cr,研究Cr含量对堆焊层组织形貌、物相组成及硬度的影响。试验采用添加不同含量微碳铬铁粉的方式,利用等离子粉末堆焊的工艺,在Q235钢板上制备具有不同Cr含量的高硼铁基堆焊合金,通过光学显微镜、XRD,SEM,EDS及洛氏硬度等方法对耐磨堆焊层的组织形貌、物相组成及硬度进行了分析。研究结果表明,未添加微碳铬铁粉时,堆焊合金层由初晶Fe₂B相和共晶组织α-Fe+Fe₃(C,B)组成;当微碳铬铁粉的添加量为30%时,出现新的初晶相Fe_1.1Cr_0.9B_0.9;Cr元素具有促使堆焊层组织硬质相Fe₂B析出的作用,并且能有效抑制初晶Fe₂B相显微裂纹的产生;堆焊层的硬度随Cr含量的增加而增加,当微碳铬铁粉添加含量为55%时,硬度高达到65.5 HRC。
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  基于田口法的高硅铝合金超高旋转速度搅拌摩擦焊接工艺优化

  周海波, 浦娟, 龙伟民, 饶嘉威, 陈书锦

  焊接. 2022, 0(2): 32-38.

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  超高旋转速度搅拌摩擦焊借助超高旋转速度摩擦热量实现了薄板高硅铝合金的连接,这一方法大大降低了搅拌摩擦焊接的轴向力,减小了焊接变形,对焊接薄板铝合金具有独特的优势。文中以焊缝成形质量和焊接接头抗拉强度作为响应值,基于田口法对影响焊接质量的主要焊接工艺参数(旋转速度、焊接速度和下压量)进行试验设计,优化高硅铝合金超高旋转速度搅拌摩擦焊工艺。结果表明,焊接速度和下压量是显著影响因素,最优焊接工艺参数焊接速度为60 cm/min,旋转速度为14 000 r/min,下压量为1.8 mm。这一工艺条件下高硅铝合金超高旋转速度搅拌摩擦焊接接头的最大抗拉强度为129 MPa,达到母材高硅铝合金抗拉强度的97%。
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  TC4钛合金电子束焊接头低周疲劳性能与断裂行为

  庄明祥, 赵安安, 王浩军, 李善良, 龙健, 张林杰

  焊接. 2022, 0(2): 39-45,55. https://doi.org/10.12073/j.hj.20211125002

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  文中比较了30 mm厚TC4电子束焊接头和母材的低周疲劳性能。试验结果表明,母材的低周疲劳性能稍优于接头,母材和接头的应变疲劳极限分别为0.49%和0.44%。对接头的疲劳断裂位置进行了观察,接头的疲劳断裂位置在焊缝。对接头和母材的疲劳断口进行了观察,疲劳裂纹源均出现在试样表面,疲劳裂纹扩展区均发现典型的疲劳辉纹,但接头的辉纹间距要小于母材,最后拉伸断裂区均发现韧窝,为韧性断裂。最后运用高分辨SEM对接头的组织进行了研究,母材为典型的双态组织,主要是由等轴α相和晶间β相构成,热影响区等轴α相边缘逐渐溶解,转变成较多的层状α'相,焊缝主要是由针状α'相组成的网篮状组织构成。
专题综述
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  面向工程应用的BA-GMAW熔滴过渡形态

  孙咸

  焊接. 2022, 0(2): 46-55. https://doi.org/10.12073lj.hj.20121017001

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  综述了涉及工程应用的潜弧熔化极气体保护焊(Buried arc gas metal arc welding,BA-GMAW)熔滴过渡形态特征。结果表明,在大电流和相应的焊接参数下,BA-GMAW工艺的熔滴过渡形态有3种,即呈滴状过渡、摆动过渡和旋转过渡。BA-GMAW电弧空腔中电弧形态属于连续、敞开、非活动型;电弧空腔内氛围发生了质的变化,电弧爬升到熔滴上方,满足了喷射过渡形成3要素。焊接工艺参数对BA-GMAW熔滴过渡形态的影响,主要是焊接电流和电弧电压的影响;前者主要改变熔滴上作用力方向和大小,后者涉及潜弧的稳定性。潜弧焊熔滴过渡形态与工艺质量的利好关系,是受稳弧技术控制的熔滴过渡特性改善所决定的。
生产应用
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  Pr对Sn58Bi钎料微观组织和性能的影响

  姜艳, 何云龙, 李楠, 罗庭碧, 杨东

  焊接. 2022, 0(2): 56-59. https://doi.org/10.12073/j.hj.20211007001

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  通过在Sn58Bi合金钎料中添加Pr制备了新型无铅钎料,用该钎料进行焊接后,测定了Pr添加量对焊后钎料的晶格变化、润湿性和钎焊接头抗拉强度的影响。XRD衍射结果表明,Pr的添加能够导致钎料晶格畸变。SEM结果表明,微量Pr的添加可以抑制Bi相长大粗化,细化钎料晶粒。润湿性能研究表明,随着Pr量的增加,Sn58Bi钎料的润湿性有所改善,当添加质量分数为1.5%的Pr时,钎料的铺展率由81.97%扩大到88.41%,增加了7.86%;钎料力学性能显示,未添加Pr时钎焊接头抗拉强度为7.631 8 MPa,而随着Pr的加入,其抗拉强度增加,当添加质量分数为1.5%的Pr,钎焊接头抗拉强度最大为11.126 3 MPa,提高了45.79%。综合表明,适量Pr的添加可以有效改善Sn58Bi钎料的组织结构、润湿性和抗拉强度。
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  不锈钢薄板T形接头激光穿透焊工艺

  魏代斌, 丛发敏, 侍鹏, 夏春智

  焊接. 2022, 0(2): 60-64. https://doi.org/10.12073/j.hj.20210714002

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  采用YLS-6000型激光焊接系统对304不锈钢进行穿透焊,研究激光功率和离焦量对T形接头焊缝成形、显微组织和显微硬度的影响。结果表明,随着激光功率的增加,焊缝的熔深、熔宽和搭接处焊缝宽度都增大;焊缝搭接处焊缝宽度在离焦量为-2 mm时达到最大,同时考虑深宽比,离焦量为0 mm时焊缝成形较好;焊缝区组织为以奥氏体柱状晶为基体,间隙中分布着网状δ铁素体;焊缝区硬度略低于母材,且随着激光功率的增加,焊缝区组织粗化,硬度降低。