2023年, 第0卷, 第2期　
刊出日期：2023-02-28

  

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试验研究
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  光纤激光工艺参数对Q235钢穿透点焊缝形状和尺寸的影响

  李世康, 童金钟, 韩红彪, 李梦楠

  焊接. 2023, 0(2): 1-7. https://doi.org/10.12073/j.hj.20220219001

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  为了研究光纤激光工艺参数对穿透点焊缝形状和尺寸的影响，采用单因素试验方法，进行了不同激光功率、摆动幅度和焊接时间下的穿透点焊试验，分析了激光的功率密度分布、点焊缝的形状和尺寸的变化规律。结果表明，光纤激光光斑内的功率密度分布影响点焊缝的形状和尺寸。随着激光功率的增大，未摆动高斯光束形成点焊缝的形状由抛物线状逐渐转变为钟铃状，点焊缝的熔宽、熔深、深宽比和熔宽比都随之增大。光束摆动增大了激光与材料的作用面积，改变了功率密度分布和点焊缝的形状和尺寸。随着摆动幅度的增大，点焊缝的形状由钟铃状逐渐转变为碗盆状，点焊缝的熔深和深宽比都逐渐减小而熔宽比逐渐增大。当激光功率密度不变时，焊接时间对点焊缝的形状影响不大。随着焊接时间的增大，点焊缝的熔深和熔宽都逐渐增大，但深宽比基本保持不变。
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  Ni基高温钎料连接SiC陶瓷的微观结构和力学性能

  王子康, 刘岩, 杨金晶, 袁明

  焊接. 2023, 0(2): 8-16. https://doi.org/10.12073/j.hj.20220429005

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  采用低成本的Ni基高温钎料对SiC陶瓷进行了钎焊连接，通过扫描电镜、能谱分析、透射电镜等测试手段分析了接头的微观结构和物相组成，系统研究了不同钎焊温度和保温时间对SiC/SiC接头力学性能及微观结构的影响规律，分析了不同钎焊工艺参数下制备的SiC/SiC接头断口形貌，阐明了接头宏观力学性能与微观结构之间的对应关系。最后，评价了SiC/SiC接头的高温力学性能。结果表明，SiC/SiC接头由反应区、中心区和基体区3个区域组成，其中反应区主由Ni₂Si和不同数量的石墨组成；而中心区主要由复杂碳化物Ni₃Mo₃C和Ni₂Si组成。提高钎焊温度和延长保温时间石墨能够使SiC/SiC接头的反应区厚度增加，生成石墨相的数量也逐渐增多并发生团簇聚集的现象，显著影响了接头的抗弯强度。在1300 ℃，40 min条件下，反应区的厚度和石墨的形成量是适宜的，SiC/SiC接头的室温四点抗弯强度最大，达到179 MPa ± 7 MPa。同时，该接头还具有良好的高温稳定性，在700 ℃高温下仍能有97.2%的强度保持率，在高温环境中具有可观的应用前景。
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  电弧堆焊参数对焊道形貌的影响规律

  吴超群, 顾世阳, 雷艇, 余慧雯

  焊接. 2023, 0(2): 17-23. https://doi.org/10.12073/j.hj.20220531001

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  文中以单道焊缝形貌为切入点，研究工艺参数对焊道形貌的影响并建立回归方程以预测焊道尺寸。结果表明，焊接电流对焊道尺寸的影响最显著，焊接电流每提高50 A，焊缝宽度平均增大14%，不同工艺参数间存在一定耦合关系，同时揭示了焊接电流和焊接速度的增加引起电弧动压力变化进而导致焊缝由指状向碗状形貌转变的规律。对比多种回归模型，综合考虑工艺参数耦合的影响，提出基于剔除低相关因子的响应曲面法，整体回归效果好，试验表明该模型的R²均在0.97以上，预测误差在5%以内。建立的回归模型将为电弧堆焊层数与道数的规划提供准确的焊道尺寸信息，确保机器人焊接位姿满足工艺要求。
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  屈服强度1400 MPa级低合金超高强钢的SH-CCT曲线及其粗晶热影响区组织

  张永林, 安同邦, 郑庆, 梁亮, 肖爱达, 刘宁

  焊接. 2023, 0(2): 24-28,37. https://doi.org/10.12073/j.hj.20220402001

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  采用热模拟和显微金相、显微硬度检测等技术研究了1 400 MPa级低合金超高强钢的奥氏体化相变温度、冷却时间t_8/5对其焊接热影响区粗晶区组织和性能的影响。结果表明，试验钢奥氏体化开始温度A_c1为710 ℃，奥氏体化结束温度A_c3为820 ℃；随着t_8/5的增大，热影响区粗晶区的组织由全部为板条马氏体转变为粒状贝氏体+板条马氏体的混合组织，再转变为全部粒状贝氏体组织，最终转变为贝氏体 + 珠光体 + 铁素体组织；随着t_8/5的增大，显微硬度从500 HV5逐渐降至250 HV5，而试验钢母材硬度值范围为502～523 HV5，因此在t_8/5较大时，即在较大的焊接热输入条件下，1 400 MPa级低合金超高强钢软化现象严重，焊接过程应严格控制焊接热输入。
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  过渡层焊材选型对薄内衬304/Q235B复合管焊后耐蚀性影响

  付晓斌, 张婷婷, 张俊伟, 王涛, 黄庆学

  焊接. 2023, 0(2): 29-37. https://doi.org/10.12073/j.hj.20220927002

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  薄内衬双金属复合管受管壁厚度影响，无法对内衬层进行单道次焊接。文中对内衬层304厚度0.6 mm，基层Q235B厚度4.0 mm的双金属复合管，采用钨极氩弧焊及过渡层 + 基层2层3道次的焊接方法，选用ER309L焊丝、TGF309L焊丝及ERNiCrMo−3焊丝进行过渡层的焊接，选用ER70S-6焊丝进行基层焊接，设计了3种焊接方案，对焊接接头进行了显微组织和耐蚀性能分析，重点分析不同过渡层焊材的选取对焊接接头耐蚀性能的影响。结果表明，3种焊接方案的焊缝成形良好，选用ER309L和TGF309L焊丝焊接的过渡层焊缝显微组织致密，为奥氏体 + 少量蠕虫状铁素体，焊缝−母材合金元素过渡均匀，焊后接头自腐蚀电流较小；选用ERNiCrMo−3焊丝焊接其过渡层显微组织特点为镍元素不能充分扩散，在奥氏体中出现聚集现象，并伴有晶间组织，焊后接头钝化区间长度及击破电位较高，3组方案耐腐蚀性能均强于复合管母材。
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  管–管板爆炸焊接中圆管膨胀规律

  董鹏飞, 梁增友, 邓德志, 郝永强, 乔炳旭

  焊接. 2023, 0(2): 38-43. https://doi.org/10.12073/j.hj.20221021001

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  管板爆炸焊接中，圆管与管板的碰撞速度是影响爆炸焊接质量的重要因素，为了计算圆管与管板爆炸焊接时的碰撞速度，以爆炸焊接理论与圆管膨胀理论为基础，推导得出圆管膨胀半径与膨胀速度的对应关系，进而可得到圆管和管板间隙与碰撞速度的对应关系。文中通过理论分析与圆管膨胀过程仿真得到圆管膨胀后半径与速度的计算公式，利用管板爆炸焊接数值模拟与管板爆炸焊接试验对其进行验证。结果表明，圆管与管板紧密结合，结合界面为理想的小波状结合，结合界面无孔洞、裂纹等明显缺陷，结合质量良好。故依据公式选取的圆管与管板间隙合理，此公式可靠，可以用于计算内爆时圆管与基材不同间隙对应的碰撞速度，通过确定间隙得到理想碰撞速度，从而达到良好的焊接质量。
专题综述
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  锡基巴氏合金制备工艺与成分优化改性研究进展

  刘晓芳, 钟素娟, 荆文, 张冠星, 常云峰

  焊接. 2023, 0(2): 44-52. https://doi.org/10.12073/j.hj.20220309004

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  锡基巴氏合金作为一种性能优异的滑动轴承轴衬材料，是工业生产必不可少的材料。近年来，随着工业用大型、高性、重载机械设备不断涌现，传统的锡基巴氏合金材料和制备工艺逐渐表现出一些弊端，已无法满足新的需求，锡基巴氏合金材料制备工艺和成分优化改性又成为研究热点。锡基巴氏合金制备工艺的主要为离心铸造、电弧堆焊、钎焊、激光熔覆、原位微波辅助铸造技术等方法，分析不同制备工艺对锡基巴氏合金成分和涂层结合强度的影响；通过添加强化元素、化合物、碳材料、纳米材料等方法优化巴氏合金成分，进一步提高涂层结合强度，系列研究成果对延长轴承寿命起到了显著的作用。文中重点对锡基巴氏合金制备工艺与成分改性的研究进展进行了综述，提出设计开发新型锡基巴氏合金涂层结构，以提高锡基巴氏合金涂层结合强度和使用寿命，这将是国内外学者的研究重点和未来的发展趋势。
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  低相变点马氏体焊缝组织与高强钢焊接裂纹的关系

  孙咸

  焊接. 2023, 0(2): 53-64. https://doi.org/10.12073/j.hj.20220409001

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  文章归纳了低相变点（low transformation temperature, LTT）马氏体焊缝组织与高强钢焊接裂纹的关系。结果表明，在冷裂纹影响因素中，马氏体焊缝的裂纹倾向，受控于氢的脆化与拉应力减小效果间的竞争。低相变点马氏体焊缝与高强钢焊接冷裂纹之间的关系，取决于马氏体焊缝的品质、焊缝中的应力状态与氢行为间的关系。工程上常用焊缝中残留的扩散氢含量最小化、不足以引发氢致冷裂纹的“焊缝金属低氢化”综合工艺，并获得了满意的效果。