2017年, 第38卷, 第2期 
刊出日期:2017-02-25
  

  • 全选
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  • 洪波, 李振凯, 柳健, 戴江平
    焊接学报. 2017, 38(2): 1-4,9.
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    为提高磁控电弧焊缝自动跟踪系统的稳定性与跟踪精度,引入拉丁超立方取样试验设计方法和Kriging代理模型技术,建立磁控电弧传感器的参数(励磁频率、励磁电流、磁极间隙、线圈匝数)预测模型;分析磁控电弧传感器的主要参数对焊缝跟踪信号的影响规律及其在焊接过程中的稳定性;选取传感器参数的优化设计点,试验验证磁控电弧传感器参数优化的可靠性.结果表明,优化后的焊缝跟踪传感信号波形明显,且干扰少,由于提高了信号的信噪比,从根本上提高了焊缝跟踪的准确性和稳定性.
  • 纪朝辉, 孙振, 丁坤英, 王志平
    焊接学报. 2017, 38(2): 5-9.
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    采用超音速火焰喷涂技术在Ti-6Al-4V合金表面制备WC-17Co涂层,从显微形貌、界面氧化行为、裂纹扩展形式等方面系统分析了WC-17Co涂层与Ti-6Al-4V基体界面断裂失效原因,并利用四点弯曲法测量了WC-17Co与Ti-6Al-4V合金的平均断裂能量释放率.结果表明,热喷涂过程使Ti-6Al-4V的表面氧化相含量显著提高.氧化后Ti-6Al-4V的表面显微硬度达到322.4 HV,熔融粒子撞击到Ti-6Al-4V表面很难对基体造成明显的塑性变形,不能形成有效咬合,使得钛合金与WC-17Co涂层的结合性能偏低.
  • 金玉花, 霍仁杰, 李常锋, 王希靖
    焊接学报. 2017, 38(2): 10-13,18.
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    采用搅拌摩擦焊对5 mm厚7055铝合金进行对接试验,通过拉伸试验研究不同转速接头断裂位置及其横截面的显微组织,断口形貌特征.结果表明,随着转速的提高,薄弱区发生了转移:当转速为700~800 r/min时,接头在热影响区发生45°剪切断裂;当转速提高至900~1 100 r/min时,接头在焊核区发生"S"形断裂;进一步提高转速至1 200~1 400 r/min时,接头沿着前进侧热力影响区或前进侧热力影响区与焊核区边界发生断裂.断口形貌分析表明,热影响区断口呈现大而深的韧窝,焊核区断口呈现小而浅的韧窝,均属韧性断裂;热力影响区边界断口呈韧-脆混合断裂特征.
  • 杨建国, 谢浩, 闫德俊, 贺艳明, 钟美达, 罗玖强, 陈忠前
    焊接学报. 2017, 38(2): 14-18.
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    文中利用米粒状干冰颗粒作为冷却介质进行随焊激冷,通过将干冰颗粒与压缩空气混合,借助喷枪从喷嘴直接喷射于试板上,干冰颗粒与试件接触瞬间升华带走大量热量,实现局部快速冷却.基于热弹塑性有限元方法,对1561铝合金随焊激冷焊接的方法进行了模拟,分析不同长度和宽度的矩形冷源对随焊激冷控制残余应力的影响,从而对干冰喷嘴出口形状设计进行指导,以优化随焊激冷控制焊接应力与变形的效果.结果表明,最佳矩形冷源的长宽为40 mm×25 mm,板中心纵向残余拉应力由162 MPa降低为零,板两端纵向残余压应力由常规焊接的59.3 MPa减小到20.4 MPa,减小大约65.6%.
  • 刘习文, 陈显明, 刘超英
    焊接学报. 2017, 38(2): 19-22.
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    针对激光结构光引导焊缝跟踪过程中图像特点,首先对图像进行多角度拉东变换,然后找到变换后的图像中的激光条纹所对应奇异点,保持该奇异点附近点像素值不变,削弱该奇异点远点像素值,再进行拉东逆变换复原图像;最后采用模糊增强法对复原后的图像进行处理,可以获得清晰且少噪声的结构光图像.结果表明,该方法效果良好,抗干扰性较强,耗时较少,适合于激光视觉焊缝跟踪过程.
  • 魏国前, 岳旭东, 党章, 何毅斌
    焊接学报. 2017, 38(2): 23-27.
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    针对焊接结构的疲劳裂纹演化过程,将焊接结构的疲劳寿命定义为裂纹萌生寿命Ni和裂纹扩展寿命Np之和,提出一种结合S-N曲线和断裂力学理论的疲劳寿命分析方法.采用等效结构应力法和99%下限主S-N曲线计算焊接结构的裂纹萌生寿命,并将这一阶段结束时的裂纹看作为半椭圆表面裂纹.采用Paris裂纹扩展模型和半椭圆表面裂纹应力强度因子ΔK计算裂纹扩展寿命Np.参照某起重机走行梁的疲劳试验结果进行对比和验证研究.结果表明,等效结构应力可以较好地表征复杂焊接结构的裂纹萌生特性,结合S-N曲线和断裂力学的疲劳寿命计算结果与试验结果具有较好的一致性.
  • 张勤练, 李钊, 杨春利, 范成磊
    焊接学报. 2017, 38(2): 28-32.
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    重型运载火箭燃料贮箱要求对铝合金进行立式装配焊接,TIG电弧横焊是能够较好满足制造要求的方法之一.对铝合金TIG电弧横焊接头的成形特点和焊接缺陷进行分析,利用平板堆焊试验研究焊接电流、焊接速度和焊枪角度对焊缝正面偏移量的影响,最后研究焊接电流频率对气孔缺陷的影响规律.结果表明,采用较小的焊接电流、较快的焊接速度有助于降低焊缝正面的不对称性,利用电弧分力可以抑制熔池下淌,焊接频率为100 Hz时气孔缺陷最少.结合上述试验结果提出了铝合金横焊缺陷的控制措施并进行了试验验证.
  • 朱加雷, 李卫强, 焦向东, 马正住
    焊接学报. 2017, 38(2): 33-36.
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    为验证激光对高压干法水下MIG焊电弧稳定性和熔滴过渡控制的影响,搭建了位于高压焊试验舱内的激光增强MIG焊接试验系统,并进行了不同环境压力下激光增强前后的电弧稳定性和熔滴过渡状态对比分析.结果表明,一定功率密度脉冲激光的辅助作用可以克服水下环境压力对熔滴过渡和焊接过程稳定性的负面影响,可以通过脉冲激光控制熔滴尺寸,并且实现熔滴过渡频率与脉冲激光频率保持一致,稳定了焊接电弧,从而提高水下MIG焊过程的稳定性.
  • 杜全斌, 龙伟民, 路全彬, 张青科
    焊接学报. 2017, 38(2): 37-40.
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    文中采用金相显微镜、润湿角测定仪、表面张力仪等分析手段,分析了钎料表面微结构对糊状钎剂黏附性的影响.结果表明,糊状钎剂可在擦洗、擦洗+精轧两种钎料表面黏附润湿或浸湿,但不能自行铺展润湿.与擦洗钎料相比,糊状钎剂在擦洗+精轧钎料表面具有更大的接触角滞后、糊状钎剂黏附量,且黏附层分布相对均匀,收缩坑较少.糊状钎剂在擦洗、擦洗+精轧钎料表面的黏附功和黏附张力,分别为106.39,29.89和110.28,33.78 mN/m.糊状钎剂在擦洗+精轧钎料表面具有更大的黏附功和黏附张力,是其表面黏附量大、黏附层均匀、收缩坑少的主要原因.
  • 张瑞英, 蒋凡, 陈树君, 张亮, 门广强
    焊接学报. 2017, 38(2): 41-46.
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    基于电弧可分离性,以焊丝为导引电极建立分体等离子弧,研究不同旁路工作模式下焊接参数对熔滴过渡行为的影响.结果表明,旁路为恒流模式时,随着旁路电流的增加熔滴稳定快速过渡,随着送丝速度的增加过渡频率增加,但其达到8.2 m/min时会使焊丝来不及熔化;在熔滴过渡瞬间,旁路及等离子弧电压均发生明显波动但两者趋势相反,而旁路及等离子弧电流均无波动.旁路为恒压模式时,随着旁路电压及送丝速度的增加,熔滴稳定而快速地过渡,但旁路电压过大时会出现失稳现象;在熔滴过渡瞬间,旁路及等离子弧电压、旁路电流、甚至等离子电流都出现明显波动.
  • 赵洪运, 田泽, 贺文雄, 张连旭
    焊接学报. 2017, 38(2): 47-50,56.
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    从模具、冶金行业机械设备的破坏实例发现,提高工件的耐磨、耐蚀性能是提高其寿命的重要途径之一,表面喷焊耐磨层是现阶段的研究重点.文中采用等离子喷焊工艺进行正交试验,在Q235钢表面制备了钴基自熔性高温合金耐磨层,并探究了喷焊层质能量与稀释率之间的关系.采用极差分析法探究焊接电流、喷焊速度和送粉流量三个典型喷焊工艺参数对喷焊层硬度、耐磨性和稀释率的影响规律,并对喷焊工艺进行优化.结果表明,优化后的最佳喷焊工艺为喷焊电流60 A,送粉流量23.5 g/min,喷焊速度80 mm/min.
  • 毛育青, 柯黎明, 刘奋成, 刘强
    焊接学报. 2017, 38(2): 51-56.
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    采用搅拌针偏心距分别为0.1,0.2,0.3,0.4 mm搅拌头对叠层进行焊接试验,分析其对焊缝金属塑性流动行为影响.结果表明,焊缝由轴肩区、紊流区、焊核区及挤压区组成,其中紊流区为焊核区和轴肩区挤压金属形成的结果,前进侧挤压区金属变形尺寸明显大于返回侧.随偏心距增加,焊核区面积、宽度及挤压区标示材料向上迁移高度先增大后减小,前进侧标示材料向上迁移距离大于返回侧.由0.2 mm偏心距搅拌头获得焊核区面积和标示材料向上迁移距离最大.但焊核区宽度最大焊缝由0.3 mm偏心距搅拌头获得.根据焊缝金属塑性流动形态,提出搅拌针波动式挤压物理模型.
  • 刘坤, 李亚江, 王娟, 兰亚洲
    焊接学报. 2017, 38(2): 57-60.
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    以铜焊丝为填充材料对TA15钛合金与18-8不锈钢进行填丝钨极氩弧焊(TIG).利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)及显微硬度计对TA15/18-8接头的微观组织、相组成、元素分布及显微硬度进行了分析.结果表明,焊缝组织为铜固溶体枝晶;TA15钛合金侧熔化未混合区为α-Ti与磷化物脆性相Ti3P,Ti(Cu,Fe)的混合组织;18-8不锈钢侧熔合区为Fe-P共晶组织;磷在18-8不锈钢侧熔合区的聚集促进了共晶组织的形成,未参与共晶反应的铜形成团状聚集区;两侧熔合区显微硬度明显高于热影响区和焊缝,Ti3P脆性相导致钛合金侧熔化未混合区的显微硬度最高值达720 HV0.5.
  • 史吉鹏, 王红阳, 杨林波, 刘黎明
    焊接学报. 2017, 38(2): 61-65.
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    用激光-TIG复合热源对2.5 mm厚TA15钛合金进行对接焊试验.利用万能力学拉伸机、红外热成像仪、电子探针(EPMA)、扫描电镜(SEM)等分析手段对焊接接头进行测试分析,并与单TIG焊进行对比.分析焊接工艺参数和接头保护时间对焊接接头形貌和性能的影响.结果表明,实现2.5 mm厚钛合金全熔透焊接时,激光-TIG复合焊比单TIG焊速度更快、热输入更低,焊缝和热影响区更窄,晶粒更细;相同保护条件下,激光-TIG复合焊接头比单TIG焊接头具有更高的强度、塑性和更好的疲劳性能;激光-TIG复合焊缝冷却速率高于单TIG焊,获得良好的保护状态时所需保护时间更短.
  • 肖磊, 樊丁, 黄健康, 王新鑫
    焊接学报. 2017, 38(2): 66-70.
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    基于局部热平衡状态假设,建立外加高频纵向磁场作用下的钨极惰性气体保护焊的电弧稳态三维数值模型.通过对麦克斯韦方程组、连续性方程、动量守恒方程、能量守恒方程的耦合求解,得到了电弧的温度场、流场和压力场等计算结果.结合法拉第电磁感应定律,考虑时变磁场的电磁感应效应,引入感应电场,解释了高频纵向磁场作用下的电弧收缩现象.结果表明,外加高频纵向磁场感应产生环向电场,形成环向电流,环向电流与外加纵向磁场作用产生径向洛伦兹力,导致电弧收缩.
  • 张志莲, 肖云峰, 周秀博, 吕涛
    焊接学报. 2017, 38(2): 71-74,78.
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    某汽轮机下半缸铸造后产生尺寸偏差,隔板定位面螺栓孔轴向错位,造成上下缸无法直接组装运行,急需进行补焊返修.为了评估补焊工艺的可行性,采用数值计算的方法,对汽轮机下半缸多道多层补焊过程进行了三维数值模拟,预测了缸壁补焊后关键部位的变形量.结果表明,采用18道焊缝分区跳焊的工艺,补焊后中分面平整度在2 mm内;汽封轴向尺寸偏差小于1 mm;汽封开档尺寸从喉口到出口先膨胀后收缩,最大变形量为0.886 mm;变形量的预测为制定和评估正确的补焊工艺提供理论依据和技术支持.
  • 张文, 荆洪阳, 徐连勇, 赵雷, 韩永典
    焊接学报. 2017, 38(2): 75-78.
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    文中利用有限元方法,实现了高温条件下对含埋藏球形缺陷管道蠕变裂纹萌生时间的计算和预测,建立了108个有限元模型,涵盖了广泛的尺寸因素和载荷因素:3种径厚比(Ri/T),3种缺陷尺寸(a/T),3种缺陷位置(e/T)和4种内压(p).提出一个新的参量——平均等效应力,它不仅能够表征整个蠕变过程的应力状态,也能表征整个蠕变过程的损伤发展.通过非线性回归分别得到蠕变裂纹萌生时间与平均等效应力的函数关系以及径厚比(Ri/T),缺陷尺寸(a/T),缺陷位置(e/T)和内压(p)与平均等效应力的函数关系,从而得到各尺寸因素(Ri/T,a/T,e/T)和载荷因素(p)与裂纹萌生时间的函数关系,即蠕变裂纹萌生时间预测公式.
  • 赵红星, 陈琪昊, 杨春利, 林三宝
    焊接学报. 2017, 38(2): 79-82.
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    随焊超声冲击焊接通过控制超声冲击工具头的上下运动,实现对焊缝的随焊冲击处理,同时向熔池中导入周期性超声能量.熔池内金属流动状态周期性变化,使得焊缝表面形成明显的类似鱼鳞纹状结构.对比随焊超声冲击焊接和普通TIG焊Al-Cu合金熔池结晶情况.结果表明,周期性超声能量的导入使熔池结晶呈现周期性.有超声作用时,焊缝晶粒细化、细长共晶组织被打碎,焊缝中细晶区宽度与焊接速度、单个周期内超声作用时间线性相关.当超声开始导入时,形成带状组织结构,组织内部θ相细小且分布均匀;超声撤离时,共晶组织呈线状析出,有聚集趋势.
  • 郑森, 程东海, 陈益平, 胡德安
    焊接学报. 2017, 38(2): 83-86.
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    针对2.0 mm厚的AZ31B镁合金以及1.0 mm厚的SPHC镀锌钢板,采用KDWJ-17型三相次级整流电阻焊机进行焊接试验,通过光学金相、扫描电镜等方法分析接头各区域的组织结构和成分分布.提出了镁锌低熔点化合物挤压机制,分析了Zn元素在镁合金和镀锌钢板电阻点焊中的作用.结果表明,Zn与Mg元素形成的低熔点化合物MgZn2在电极压力的作用下能填满由于焊接变形引起的间隙,使反应界面密封,促进Fe,Al元素在界面发生处扩散,Fe与Al元素在界面处发生反应生成Fe2Al5化合物,从而形成高强度的镁合金与镀锌钢板的电阻点焊接头.
  • 李剑雄, 李桓, 韦辉亮, 张玉昌
    焊接学报. 2017, 38(2): 87-91.
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    针对铝/钢双脉冲MIG熔-钎焊过程稳定性差的问题,提出一种基于U-I动态工作点轨迹集中性的焊接过程稳定性评价方法.该方法通过MATLAB定量计算U-I图面积来表示U-I动态工作点轨迹集中性,U-I图面积越小,表明U-I动态工作点轨迹越集中,焊接过程越稳定;反之,U-I图面积越大,U-I动态工作点轨迹越分散,焊接过程越不稳定.结果表明,利用该方法得到的不同电弧作用位置下焊接过程稳定性与其对应的焊接电压方差、电压概率密度分布和电弧形态稳定性分析结果具有一致性,故该方法是可靠的,且为铝/钢双脉冲MIG熔-钎焊稳定性评定提供了定量指导.
  • 侯仰强, 王天琪, 李亮玉, 岳建锋, 刘晓辉
    焊接学报. 2017, 38(2): 92-96.
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    针对双机器人协调焊接任务,对双机器人工具坐标系(TCF)及基坐标系的标定进行研究,提出一种利用四元数法进行位姿坐标表示的工具标定算法以及"基于公共靶标的三点两步法"的双机器人基坐标系标定方案.根据向量的旋转理论,推导出四元数与旋转矩阵的对应转换关系,简化了TCF标定计算.将标定获得的两初始旋转矩阵差值的F-范数作为优化目标函数,利用拉格朗日乘数法进行优化求解,获得双机器人标定的精确值.最后采用上述标定策略进行了TCF标定及双机器人标定试验.结果表明,该方法可有效减少标定误差、提高标定精度.
  • 施佳慧, 王俭辛, 黎文航, 王加友, 朱青
    焊接学报. 2017, 38(2): 97-100.
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    针对水下作业发展的需要,利用药芯割丝进行了水下湿式电弧切割试验,分析了水下电弧切割过程中切割电压、电流及切割速度对割口成形的影响规律,并研究了割口热影响区的显微组织.结果表明,药芯割丝水下电弧切割过程中电弧长度、割丝伸出长度在不停变化;割口下口基本较上口宽;随切割电压或电流的增大,割口上下宽度均有所增加;随切割速度的增大,割口下口宽度逐渐变小.同时发现,由于水下冷却速度较快,割口热影响区较窄,可分为重熔区、过热区、完全再结晶区与不完全再结晶区等区域.
  • 凌展翔, 罗震, 冯悦峤, 李洋, 敖三三
    焊接学报. 2017, 38(2): 101-104.
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    提出了一种点焊与铆接复合进行铝钢连接的技术,即在待焊试样区域预制工艺孔,将铆钉铆入孔中,利用铆接力实现试样的预连接.然后使用点焊机在铆接位置进行点焊,实现铆接与点焊的复合连接,称为"点铆焊".文中分析了该方法的力学性能、微观组织、断裂模式,并同纯点焊与纯铆接进行了比较.结果表明,点铆焊的抗拉强度比纯点焊提高了23.8%,比纯铆接提高了28.7%,失效前吸收功比纯点焊提高211%,比纯铆接提高67%.虽然在点铆焊过程中也会产生脆性金属间化合物,但这些区域并不是主要的承载部位,点铆焊为塑性断裂模式.
  • 刘多, 牛红伟, 赵宇, 宋晓国, 冯吉才, 赵洪运
    焊接学报. 2017, 38(2): 105-108.
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    采用Ag-Cu-Ti活性钎料对Cf/LAS复合材料进行了钎焊,研究了接头界面组织结构和力学性能.采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射(XRD)对钎焊接头组织结构进行分析,用抗剪试验检测接头力学性能.结果表明,接头界面典型结构为Cf/LAS复合材料/TiSi2/Cu2Ti4O/TiCu/Ag(s,s)+Cu(s,s)/TiCu/Cu2Ti4O/TiSi2/Cf/LAS复合材料.在钎焊温度为900℃,保温时间为10 min时,接头室温抗剪强度最高达8.4 MPa.
  • 徐望辉, 林三宝, 杨春利, 范成磊
    焊接学报. 2017, 38(2): 109-114.
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    研究摆动电弧窄间隙焊接中的熔滴过渡规律是深入理解该焊接方法的重要基础,由于受到电弧摆动、窄间隙坡口的影响,摆动电弧窄间隙焊接熔滴过渡比常规焊接更加复杂.采用高速摄像系统及焊接电信号采集系统成功地对摆动电弧窄间隙GMAW的熔滴过渡过程进行观测研究,揭示了摆动电弧窄间隙GMAW的熔滴过渡特性,分析了摆动参数、焊接参数对熔滴过渡的影响.结果表明,由于焊丝在坡口之间的摆动改变了焊丝与侧壁之间的距离,引起了焊接电弧长度的变化,促使焊接电流发生了波动,从而导致了摆动电弧窄间隙焊接熔滴过渡的规律性变化.
  • 朱洋, 罗怡, 谢小健, 万瑞
    焊接学报. 2017, 38(2): 115-119.
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    对304不锈钢进行脉冲激光焊接试验,基于激光热源与工件相互作用所释放的声发射信号,研究利用声发射事件的平均峰值-振铃计数特征分布图评估焊接稳定性的方法.结果表明,脉冲激光对材料的作用越稳定,平均峰值-振铃计数特征分布图的散点分布聚集性越好;脉冲激光对材料的作用稳定性越差,平均峰值-振铃计数特征分布图的散点分布越发散.激光脉冲峰值功率增加时,对应声发射事件平均峰值和振铃计数均随之增加,反映出振铃计数对峰值功率变化而引发的焊接稳定性变化更为敏感.因此平均峰值-振铃计数特征分布图能够较为准确地表征激光焊接过程稳定性.
  • 杨蒙瑶, 陈焕文, 郭建军, 曹广忠, 毛斐
    焊接学报. 2017, 38(2): 120-124.
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    电机行业中石墨有重要的作用,在镍基焊料中加入适量活性金属,并通过创新的钎涂方法制备石墨表面的钎焊层,以实现石墨与电机换向器中铜转子更牢固的连接,使得原本与铜直接接触的石墨电刷的磨损量大大降低.通过DSC,XRF,SEM,EDS,XRD,超声C-扫描探伤以及电阻测试等试验检测钎焊层的性能.结果表明,钎料自身生成了金属间化合物,并且钎料中的Si和Cr元素与石墨生成了碳化物,从而使得钎料与石墨之间形成了牢固的冶金结合,样品经钎涂后不影响其作为电刷材料的导电性.
  • 郝宗斌, 李晓泉, 李阳, 刘鹏
    焊接学报. 2017, 38(2): 125-128.
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    运用快速多重旋转碾压(FMRR)在室温下使搅拌摩擦焊缝表面发生塑性变形,晶粒在压应力和不同方向切应力的作用下,产生位错的交割和剪切.随着碾压的进行,使得焊缝表面的晶粒细化.结果表明,试样未经碾压前,母材截面的显微硬度在80~90 HV范围内波动,当FMRR处理60 min后,表面的最大硬度达到185 HV左右,随着层深的增加,硬度值逐渐降低.垂直于表面方向,随着到表面的距离逐渐增大,晶粒尺寸逐步增大,直至达到基体晶粒尺寸.同时经过快速多重旋转碾压,细化后样品的表面硬度明显提高,随晶粒细化程度增加,硬度增大.
  • 焊接学报. 2017, 38(2): 129-134.
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