2023年, 第0卷, 第1期　
刊出日期：2023-01-30

  

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专题综述
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  焊接机器人“十三五”销售状况与“十四五”展望

  李宪政, 陈丹, 李晓佳

  焊接. 2023, 0(1): 1-8. https://doi.org/10.12073/j.hj.20221031001

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  销售数据是市场需求的客观真实反映，通过对“十三五”期间焊接机器人销售数据的量化分析，总结“十三五”期间焊接机器人市场需求的发展变化和自主品牌焊接机器人产品的进步与不足，结合焊接机器人的技术发展和国内相关行业应用的特点，对“十四五”焊接机器人的发展趋势进行展望，供焊接机器人行业相关部门、研发制造单位以及行业从业人员参考。
试验研究
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  2024铝合金电阻点焊与回填式搅拌摩擦点焊接头组织和性能

  高辉, 李慧聪, 周灿丰, 赵华夏

  焊接. 2023, 0(1): 9-15. https://doi.org/10.12073/j.hj.20220614001

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  为了研究铝合金材料回填式搅拌摩擦点焊搭接接头与电阻点焊搭接接头的性能差异，采用2024铝合金材料分别开展了回填式搅拌摩擦点焊以及电阻点焊焊接试验。针对采用不同焊接方法获得的焊接接头的微观组织结构、显微硬度以及十字剥离强度进行了分析与对比研究。结果表明，2024铝合金回填式搅拌摩擦点焊接头相对于电阻点焊接头，焊点形貌更加美观，可获得小尺寸的等轴细晶组织，不存在柱状晶组织结构，焊接接头力学性能明显提高，体现出了该焊接方法的技术优越性。
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  等离子弧增材交织结构的组织与力学性能

  周凡, 顾介仁, 王克鸿

  焊接. 2023, 0(1): 16-21. https://doi.org/10.12073/j.hj.20220831002

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  采用等离子弧增材贝氏体钢−316L不锈钢异种金属交织构件，该结构件整体无缺陷，成形良好，有良好的综合力学性能，突破了传统材料的“强−韧”性矛盾。通过显微组织观察和力学性能测试，研究了交织金属不同成分比例对交织结构力学性能的影响。结果表明，结构件在贝氏体钢区域的组织为板条状贝氏体和残余奥氏体，不锈钢区域主要为奥氏体和铁素体，交织部分存在重熔区，重熔区晶粒细小，其中贝氏体钢部分组织为粒状贝氏体和薄膜状的残余奥氏体，不锈钢部分组织主要为等轴晶。拉伸和冲击试验表明，随着不锈钢含量的增加，结构件的抗拉强度下降，其冲击性能上升，当不锈钢含量比较低时，其抗拉强度达到1 200 MPa以上，断后伸长率为9.5%，平均冲击吸收能量为159.25 J/cm²，具有良好的强韧性，冲击断口为韧性断裂。
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  焊缝疲劳损伤自有漏磁场检测

  周威, 毛吉贵, 江明, 柴少磊, 彭飞, 朱世民

  焊接. 2023, 0(1): 22-28,36. https://doi.org/10.12073/j.hj.20220407009

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  焊缝受外部复杂交变载荷作用极易产生疲劳裂纹，进而引起焊接结构件破坏。文中使用隧道磁阻传感器对焊缝疲劳损伤过程自有漏磁场信号进行采集，得到不同疲劳载荷循环次数下检测信号波形及幅值变化特征，通过有限元仿真软件证实了检测结果的正确性。结果表明，裂纹萌生阶段，加载前后检测信号波形分布发生显著变化，随着载荷循环次数增加，信号波形及幅值在小范围内波动；裂纹萌生后，检测信号受裂纹处漏磁场影响信号幅值反向增大，裂纹扩展前期受裂纹长度及尖端张开角度限制，信号幅值增长缓慢；裂纹扩展中后期裂纹长度及尖端张开角度均快速增长，信号幅值也随之快速增大；断裂后磁场信号发生明显反转，可通过磁场极性改变判断是否发生断裂。研究结果为后续通过对焊缝疲劳损伤过程自有漏磁场检测分析，以判定其疲劳损伤状态提供了支撑。
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  新型低锰微铌钢与普通Q355钢焊接性能比较

  何江里, 王秋鸣, 王厚昕, 周海, 王青峰

  焊接. 2023, 0(1): 29-36. https://doi.org/10.12073/j.hj.20220124002

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  通过焊接热影响区最高硬度试验、斜Y形坡口焊接裂纹试验、典型对接接头性能评价试验及典型对接接头疲劳性能试验，结合金相显微镜（optical microscope，OM）和扫描电子显微镜（scanning electron microscope，SEM）两种表征手段，深入研究了新型低锰微铌钢（MnNb钢）与普通Q355钢（Q355钢）焊接性能差异及机理。结果表明，在不预热条件下，Q355钢表现出强烈的焊接淬硬倾向，而MnNb钢无淬硬倾向；MnNb钢和Q355钢均具备优良的防止焊接冷裂纹性能。相比于Q355钢接头，MnNb钢对接接头抗拉强度稍低，但其热影响区冲击吸收能量明显更优，这主要是由于Q355钢粗晶区中存在细小的晶内组织和侧板条铁素体组织，而MnNb钢粗晶区具有大量针状铁素体与较小的原始奥氏体晶粒。MnNb钢接头的条件疲劳极限强度比Q355钢接头高57 MPa，其扩展区疲劳辉纹间距更小，裂纹扩展速度更慢，MnNb钢对接接头的疲劳性能显著优于Q355钢对接接头。
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  7 mm厚TC4钛合金电子束焊接头组织和性能

  苗金芳, 王爱琴, 吕逸帆, 余巍, 谢敬佩

  焊接. 2023, 0(1): 37-42. https://doi.org/10.12073/j.hj.20220406002

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  采用真空电子束焊对7 mm厚TC4钛合金板进行焊接，利用光学显微镜对焊接接头显微组织进行表征，分析不同区域显微组织，通过显微硬度、拉伸试验、冲击试验、弯曲试验对力学性能进行测试，借助扫描电镜对拉伸、冲击断口形貌进行观察，对焊接接头显微组织演变规律和性能进行研究。结果表明，真空电子束焊焊接接头成形良好，TC4钛合金母材组织由α相和β相组成，焊缝区组织由原始的β相转变而成α′相（针状马氏体），为粗大的柱状晶组织，热影响区组织由均匀且细小的针状马氏体α′相及原始的α相和β相组成；焊缝区显微硬度高于热影响区和母材区，从焊缝顶部到根部显微硬度逐渐下降；焊接接头抗拉强度高于母材抗拉强度；V形缺口在焊缝区的冲击试样具有较好的韧性。
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  Fe-Cr-B-C系耐磨堆焊合金组织与性能

  孙洪斌, 王龙权, 马振, 蔡丁森, 李慕勤

  焊接. 2023, 0(1): 43-49. https://doi.org/10.12073/j.hj.20220620003

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  为了探讨合金元素Cr，C对高硼铁基堆焊合金组织结构的影响，采用气体保护焊堆焊技术，通过调整金属粉芯焊丝中高碳铬铁的添加量，在Q235钢板表面制备不同高碳铬铁含量的Fe-Cr-B-C堆焊合金，采用金相显微镜、扫描电镜、能谱（energy dispersive spectrometer，EDS）及X射线衍射（X-ray diffraction，XRD）等分析测试方法，分析不同合金元素Cr，C含量对堆焊合金组织和性能的影响。结果表明，堆焊合金的组织为马氏体 + 网状(Fe, Cr)₃(B, C)及少量的微量M₇C₃；随着高碳铬铁粉添加量的增加，网状(Fe, Cr)₃(B, C)体积分数增加，堆焊合金中的马氏体具有较高的硬度，合金元素Cr能够使基体组织固溶强化，网状碳化物(Fe, Cr)₃(B, C)作为耐磨骨架，阻碍磨料在磨损过程中的挤压与切削作用，使堆焊层耐磨性均高于65Mn钢3~4倍，其磨损机理为微犁沟。
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  AZ31镁合金FSW接头组织与性能

  雷朱坦, 耿家源

  焊接. 2023, 0(1): 50-54. https://doi.org/10.12073/j.hj.20220530001

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  在搅拌头转速为1200 r/min、焊接速度分别为30，60，80 mm/min的工艺参数下，对AZ31镁合金进行搅拌摩擦焊试验。采用光学显微镜、万能试验机、扫描电镜和化学工作站分析不同焊接速度对试样的显微组织、力学性能和耐腐蚀性能的影响。结果表明，焊接接头由焊核区（SZ）、热力影响区（TMAZ）、热影响区（HAZ）和母材区（BM）4个区域组成。相比后退侧（RS），热力影响区（TMAZ）与焊核区（SZ）的分界线在前进侧（AS）更为明显。焊接速度从30 mm/min增加80 mm/min时，接头的抗拉强度和断后伸长率均先变大后减小，焊接速度为60 mm/min时抗拉强度达到最大，其值为190.3 MPa，此时可达母材（250.3 MPa）的76%。随着焊接速度的增加，耐腐蚀性能也呈现出先增强后下降的趋势，在转速1200 r/min、焊接速度60 mm/min的工艺参数条件下，耐腐蚀性能最佳，此时自腐蚀电位达到最大值−1.44 V，自腐蚀电流密度为最小值4.5 × 10⁻⁵ A/cm²。
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  重熔摆动激光焊修复TC4钛合金焊接接头组织和性能

  张骞, 张成竹, 林波, 冉洸奇, 胡世天, 朱宗涛

  焊接. 2023, 0(1): 55-59. https://doi.org/10.12073/j.hj.20220517001

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  采用摆动激光焊对TC4钛合金焊接接头进行重熔，研究摆动频率对TC4钛合金焊接接头气孔、组织及力学性能的影响。结果表明，重熔摆动激光焊可有效消除TC4钛合金焊接接头中存在的气孔缺陷；随着摆动频率的增加，气孔的消除效果增强，且大气孔的消除效果变得更加明显。重熔摆动激光焊接头的焊缝组织为针状的α'马氏体和部分α相，热影响区组织由初生α相、针状α'马氏体及β相组成。随着摆动频率的增加，激光对熔池的搅拌作用增强，焊缝晶粒破碎逐渐细化，而热影响区晶粒生长变得更加有利，导致晶粒逐渐粗大。摆动频率的增加使焊接接头组织发生变化，进而导致焊接接头性能发生变化。随着摆动频率的增大，TC4重熔焊接接头的焊缝硬度上升，热影响区硬度逐渐下降，且焊接接头的拉伸性能呈现下降趋势。当摆动频率增加到120 Hz和150 Hz时，断裂区域由母材转变为热影响区。
生产应用
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  乌东德左岸水电站转子支架焊接工艺

  叶世忠, 罗前林, 王涛, 程杰明, 常永涛

  焊接. 2023, 0(1): 60-64. https://doi.org/10.12073/j.hj.20220624001

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  乌东德左岸电站转子支架采用弱约束对称焊接工艺，打破了水电史上转子支架约束焊接工艺的传统，其主要特点是取消了添加和割除骑马板的工序。采用该焊接工艺可缩短焊接工期，降低焊缝内应力，提升转子支架焊接质量。文中归纳总结了乌东德左岸电站圆盘式转子支架弱约束对称焊接工艺的控制方法，重点分析了焊接过程中转子支架各特征部位变化趋势和焊接质量控制的工艺措施，对大型圆盘式转子支架弱约束对称焊接工艺的控制提供科学依据。