2023年, 第0卷, 第3期　
刊出日期：2023-03-30

  

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专题综述
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  焊接凝固裂纹机理及敏感性测试的研究进展

  刘坤, 王浩, 李洁, 简思捷, 陈兵兵, Gizo Bokuchava

  焊接. 2023, 0(3): 1-10. https://doi.org/10.12073/j.hj.20220902001

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  焊接凝固裂纹的形成是一个受多种因素影响的高温复杂过程，虽然已取得了显著的研究成果，但目前仍存在理论和技术上的问题。该文从焊接凝固裂纹机理、凝固裂纹判据、凝固裂纹敏感性测试等方面综述了焊接凝固裂纹领域的研究进展。在焊接凝固裂纹形成机理的研究中，已形成强度理论、液膜理论、晶间搭桥理论及凝固补偿收缩理论。凝固裂纹敏感性判据的研究主要基于应力、应变、应变速率三个角度形成多种判据模型。对凝固裂纹敏感性的多种测试方法进行了对比分析，重点指出了横向移动凝固裂纹敏感性试验（TMW）作为新型测试方法的优越性。对焊接凝固裂纹的研究方向进行了展望，为凝固裂纹冶金机理的深入研究及凝固裂纹控制的工程应用提供理论基础及技术支撑。
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  粗晶铝合金超塑性变形机理的研究现状

  韩莹, 何实, 吕晓春, 郭枭, 焦帅杰

  焊接. 2023, 0(3): 11-21,26. https://doi.org/10.12073/j.hj.20220526001

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  介绍了国内外粗晶铝合金超塑性的基本研究情况。对粗晶铝合金超塑性变形机理的研究进行归类总结，主要包括：扩散蠕变机理、伴随扩散蠕变的晶界滑移机理、位错蠕变/滑移机理、液相协调机理、动态再结晶机理、晶粒群滑移机理和空洞连接协调机制。并针对低成本发展铝合金超塑性研究的迫切性，展望了粗晶材料的应用前景。指出了除大晶粒外，高应变速率和低温条件下的超塑性也是目前铝合金变形研究的方向。
试验研究
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  GH3536蜂窝钎焊界面组织与性能

  静永娟, 贾崇林, 刘尧, 李思思, 尚泳来

  焊接. 2023, 0(3): 22-26. https://doi.org/10.12073/j.hj.20220331001

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  针对GH3536高温合金开展研究，以提供一种用于小芯格且薄壁的高温合金蜂窝的高强度钎焊工艺。采用芯格内切圆直径为0.8 mm、蜂窝壁厚为0.05 mm的GH3536蜂窝，使用BNi2粘带钎料，优化了钎料用量、分析了不同钎料用量对应钎焊蜂窝界面组织形貌，并测试了GH3536蜂窝元件的拉伸性能、压缩性能及弯曲强度，评价GH3536蜂窝元件的基础力学性能。结果表明，所获得蜂窝结构焊合率达到99.5%；钎焊蜂窝界面晶粒细小、组织均匀、无钎缝溶蚀；GH3536蜂窝元件具有优异强韧性、平面抗拉强度达到50 MPa。
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  变速器换挡固定块烧结钎焊失效分析

  杨加其, 张继峰, 刘瑛, 申小平, 彭受智

  焊接. 2023, 0(3): 27-31. https://doi.org/10.12073/j.hj.20220120001

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  采用宏观观察、金相检验、力学性能试验、扫描电子显微镜分析和能谱分析等方法，对某平台烧结钎焊换挡固定块钎缝失效原因进行了分析。结果表明，由于烧结工艺和母材的影响，生产过程中存在烧结后钎料流失到母材表面，热处理后钎料过多熔渗进入母材，从而导致钎缝中存在的钎料不足；同时存在热处理后的变形现象，两者均未形成钎缝圆角，钎缝中冶金反应不足，接头有效承载面积小，强度较低。建议严格控制烧结钎焊零件生产过程，改善钎焊工艺，提高成品率。
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  焊接工艺参数对仰焊MAG堆焊成形的影响

  李晨阳, 许燕, 周建平, 李静

  焊接. 2023, 0(3): 32-38. https://doi.org/10.12073/j.hj.20220324007

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  以ER50-6碳钢焊丝作为堆焊焊丝，在Q235B基板上进行仰焊MAG堆焊试验。通过单因素法研究了送丝速度、焊接速度和焊丝伸出长度3个主要焊接工艺参数对仰焊单道焊缝熔宽和余高的影响，分析了不同焊接工艺参数下焊缝出现驼峰缺陷的原因。基于此，对仰焊单道多层堆焊提出了堆焊策略，即减小热输入、减少熔池冷却时间和熔池扰动。在此基础上，进行了仰焊单道多层连续堆焊10层成形，并进行了拉伸测试。结果表明，在送丝速度3.5 m/min、焊接速度0.25 m/min、焊丝伸出长度6 mm的焊接工艺参数下，成形质量相对稳定，抗拉强度达到518 MPa，能满足一些对精度要求不高的零件的使用要求，验证了所提出的仰焊单道多层堆焊策略的可行性，为仰焊堆焊成形零件焊接工艺参数的选择提供了参考。
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  基于响应曲面法的玻纤增强PBT激光透射焊接工艺参数优化

  秦培亮, 李倩, 黄嘉沛, 乔海玉, 王传洋

  焊接. 2023, 0(3): 39-46. https://doi.org/10.12073/j.hj.20220415003

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  对玻纤增强聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）复合材料进行平顶光束激光透射焊接工艺参数优化，选取焊接工艺参数（激光功率、焊接速度、玻纤含量）为影响因素，选择焊接质量（焊缝抗剪强度、焊缝宽度）为响应值。通过方差分析表和残差概率图验证了模型的准确性，并探究不同焊接工艺参数组合对焊接质量的交互影响。结果表明，增大激光功率、提高焊接速度和增加玻纤含量，焊缝抗剪强度先升高后下降；降低激光功率，提高焊接速度，焊缝宽度下降；增大玻纤含量，焊缝宽度先增大后减小。焊接速度对焊缝抗剪强度影响较大，玻纤含量对焊缝宽度影响较大。分别以最佳焊接质量和最小焊接成本为目标确定了玻纤复合材料的最优焊接工艺参数。
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  基于能量−峰值温度控制的脉冲加热电源的设计

  李光尧, 杨凯, 滕瑞, 张瑞

  焊接. 2023, 0(3): 47-53. https://doi.org/10.12073/j.hj.20220305001

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  为改善焊锡焊接过程中脉冲加热电源输出峰值温度不可控、升温速度慢、加热能量控制精度低的问题，提高加热过程温度控制的稳定性，实现升温曲线的平滑过渡，设计了一种基于能量-峰值温度控制的精密脉冲加热电源。分析了电源负载特性、热电偶动态响应特性对电源电气特性的要求。基于逆变变流技术设计了电源系统主电路及控制电路。基于高性能STM32控制器设计了数字化控制系统。提出了基于能量-峰值温度控制的控制算法，对设计的电源进行了输出温度-电特性测试，与传统PID控制进行了比较。对焊头端面加热温度分布特性进行了测试，以微型贴片电感验证电源的工艺适应性。试验结果表明，电源实现了加热脉冲能量的精密控制，输出温度、时间控制精度高，可实现快速升温条件下峰值温度的精确控制，有效抑制温度过冲，焊头温度分布均匀性得到改善，能满足电子器件微型化对焊接工艺参数精密控制的要求。
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  高频脉冲复合直流微TIG焊接电源及其电弧形态特征

  王奕楷, 庞世炫, 王燮阳, 黄增好, 曹彪

  焊接. 2023, 0(3): 54-59. https://doi.org/10.12073/j.hj.20220709001

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  针对微TIG小电流电弧不稳定的问题，研发了一种高频脉冲复合直流的微TIG焊接电源。通过测试输出电流波形，结合高速摄影采集电弧形貌，研究小电流电弧形态特征及高频脉冲复合直流对极限小电流电弧、6 mm间隙微电弧的影响，探讨微TIG电弧形态形成的原因及高频脉冲作用效果。结果表明，该电源输出的高频脉冲电流可实现快速变换，且具有精度高、输出稳定的特点；随着电流减小，电弧形态发生变化，并非保持“钟罩状”，高频脉冲电流可提高微TIG电弧稳定性，使电弧在平均电流低至2 A时也能维持稳定燃烧；6 mm间隙时，8 A微TIG电弧在燃烧过程中会发生大幅度形态变化，复合高频脉冲可以降低其变化幅度，提高挺度。
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  下压量对厚板7N01铝合金搅拌摩擦焊接头性能的影响

  周平, 戴启雷, 周林

  焊接. 2023, 0(3): 60-64. https://doi.org/10.12073/j.hj.20220313001

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  对 15 mm 厚板7N01铝合金进行搅拌摩擦焊对接试验，焊后开展接头性能分析试验，研究下压量对7N01铝合金搅拌摩擦焊接头的静载拉伸性能、撕裂性能及疲劳强度的影响。研究结果表明，下压量对7N01铝合金搅拌摩擦焊接头静载强度和撕裂性能影响均不显著；随着下压量的增加，7N01铝合金搅拌摩擦焊接头疲劳强度呈现上升趋势；下压量为1.0 mm时，15 mm厚板7N01铝合金FSW接头的综合性能最优。