2020年, 第41卷, 第3期　
刊出日期：2020-03-25

  

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  铝合金电阻点焊压力信号的动态特征分析

  陈树君, 郝键, 李方, 邬娜

  焊接学报. 2020, 41(3): 1-6. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20190124002

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  基于点焊焊接过程信息采集系统，研究铝合金电阻点焊压力信号的动态特征. 从时、频域角度对比分析飞溅焊点和正常焊点的压力信号，发现飞溅焊点压力信号会发生突变并具备明显的特征频率，而正常焊点无明显相关特征；采用db5小波对压力信号进行7层分解，获得不同频带下压力信号的时、频域波形及各层细节信号的能量比. 结果表明，根据信号的不同形态和特征，提取通电阶段压力信号的标准差、小波分解细节信号目标层的峰-峰值、能量比的最高值以及其所在层数，均可作为识别飞溅缺陷的特征指标.
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  超声模式对GMAW短路过渡行为与焊缝成形的影响

  陈超, 范成磊, 林三宝, 杨春利

  焊接学报. 2020, 41(3): 7-10. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20190124004

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  文中研究了连续输出的超声与脉冲输出的超声对GMAW短路过渡行为与焊缝成形的影响.结果表明，焊接过程中引入连续超声与脉冲超声均能改善GMAW短路过渡行为与焊缝成形.两种模式对熔滴过渡行为的影响基本一致；在焊缝成形方面，连续超声对于焊缝熔深的影响更为显著.具体结果为普通GMAW短路过渡周期约为86.5 ms；连续超声辅助GMAW短路过渡周期约为79 ms；脉冲超声辅助GMAW短路过渡周期约为76.5 ms.普通GMAW的熔宽为5.06 mm、熔深为0.361 mm，焊缝余高为1.253 mm. 与普通GMAW相比，连续超声辅助GMAW焊缝熔宽减小了0.4 mm，焊缝熔深增加了100%；脉冲超声辅助GMAW焊缝熔宽减小了0.19 mm，焊缝熔深增加了67.6%.
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  激光扫描焊接熔池及等离子体动态行为

  黄瑞生, 邹吉鹏, 宫建锋, 杨义成, 梁晓梅

  焊接学报. 2020, 41(3): 11-16. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20191016004

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  以5A06铝合金为试验材料，采用高速摄影技术对激光扫描焊接过程中的熔池及等离子体羽辉动态行为进行拍摄，对比分析了常规单激光焊接与激光扫描焊接条件下的熔池表面流动特征和等离子体羽辉波动特征. 结果表明，一定条件下的摆动激光光束相比于单激光光束，能够极大地增强等离子体羽辉的稳定性，延长其存在周期，同时熔池流动的方向性增强，稳定性提高，整个焊接液态熔池表面不存在“回流”现象，熔池流动产生的流体动压力对匙孔的冲击力作用降低，匙孔的稳定性提高.
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  TiNbV微合金钢焊接接头HAZ晶粒长大及相变原位观察

  付魁军, 赵靖玮, 高铭泽, 冷雪松, 闫久春

  焊接学报. 2020, 41(3): 17-22. https://doi.org/10.120731j.hjxb.20190715004

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  采用激光共聚焦显微镜原位观察方法，研究了大热输入用TiNbV微合金钢在模拟焊接热循环作用下焊接热影响区(HAZ)晶粒长大过程及相变的规律. 热循环过程中加热温度升高至860 ~ 980 ℃时，发生由铁素体和珠光体向奥氏体的转变，1 100 ℃时，奥氏体晶粒开始有明显长大的趋势，1 300 ~ 1 400 ℃时，晶粒以合并长大方式迅速长大；冷却过程中温度降低至1 400 ~ 1 350 ℃时，晶粒以晶界迁移方式缓慢长大，660 ~ 580 ℃时，发生奥氏体迅速向贝氏体转变，焊接HAZ主要由贝氏体与铁素体组成，贝氏体的尺寸是由奥氏体晶粒大小决定的. 热循环高温停留时间延长，奥氏体与贝氏体的形成、终了、转变温度区间均有下降. 结果表明，组织中先共析铁素体含量先降低后增加，贝氏体含量降低，多边形铁素体消失，先共析铁素体含量增加，冷却组织趋于均匀粗大. 焊接过程中，选择合适的高温停留时间可提高组织中IAF的含量，提高力学性能.
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  超声功率对2219-T351铝合金搅拌摩擦焊接头组织与性能的影响

  贺地求, 胡雷, 赵志峰, 赖瑞林

  焊接学报. 2020, 41(3): 23-28. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20190115006

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  采用搅拌摩擦焊和不同功率的超声辅助搅拌摩擦焊对2219-T351铝合金进行焊接试验，测量焊接温度和焊接压力，对焊接接头的微观组织、显微硬度和力学性能进行分析，研究了加入不同超声功率后焊缝的组织性能和材料流动性. 结果表明，超声能降低焊接温度，随着超声功率增加减小的幅度越大. 加入了超声后，焊缝微观组织更加均匀，底部材料的流动情况得到改善，焊缝区有更多的强化相残留，焊接接头的显微硬度、抗拉强度及断后伸长率在加入超声后均有提高，在加入2.25 kW的超声功率时达到最高，最高拉伸强度为331 MPa，可达到母材的80%左右.
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  超声作用阶段及形式对熔池晶粒结晶的影响

  陈琪昊, 林三宝, 杨春利, 范成磊, 闫久春

  焊接学报. 2020, 41(3): 29-32,44. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20190826001

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  理解不同超声作用下的熔池晶粒结晶特点对超声辅助TIG焊接工艺的优化具有重要意义. 以铝锂合金为研究对象，改变超声作用阶段及施加形式，分析焊缝晶粒分布特征. 结果表明，电弧熄灭后超声作用下，焊缝边缘为断裂的柱状晶，焊缝中心为等轴晶；熄弧前及熄弧后均有超声作用时，焊缝内部全部为等轴晶. 持续超声形式和瞬态超声形式对熔池晶粒结晶具有不同的作用，持续超声主要促进熔池内晶粒的异质形核而促使等轴晶形成，瞬态超声主要通过破碎枝晶细化晶粒. 超声细化铝锂合金TIG焊缝晶粒机制与超声作用阶段及形式具有直接联系.
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  锡在Cu₆Sn₅金属间化合物表面的润湿行为

  李富祥, 王建斌, 叶长胜, 林巧力

  焊接学报. 2020, 41(3): 33-37. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20190628001

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  利用改良座滴法研究了高真空条件下熔融纯Sn在350 ~ 450 ℃下分别与Cu₆Sn₅和T2纯铜的润湿行为. 结果表明，表面镀金的金属间化合物基板在各试验温度下的润湿性均优于纯铜基板；金属基板表面氧化膜对润湿性的影响不容忽视；离子溅射后表面形成的金膜可以作为一种改善润湿性及控制界面IMC厚度的有效方法；润湿性改善的机制为Sn与氧化膜的化学反应，界面析出IMC或者IMC的溶解过程并非限制铺展的主要因素；铺展过程表现出线性铺展规律，可用反应产物控制模型对其进行描述，计算得到Sn/Cu₆Sn₅和Sn/Cu两体系的铺展激活能分别为20.469 kJ/mol和22.270 kJ/mol.
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  镁/铝层合板FSW接头微观组织及力学性能

  陈洪胜, 王文先, 陈伟, 张婷婷, 刘润爱, 杨涛

  焊接学报. 2020, 41(3): 38-44. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20190918002

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  文中采用搅拌摩擦焊 (FSW)方法对Mg/Al层合板进行单面、双面对接方式焊接，对接头的微观组织和力学性能进行测试. 结果表明，随着焊接速度和搅拌针旋转速度的增加，焊缝表面成形良好，接头不同区域未见气孔、裂纹等缺陷，物相主要由Mg₁₇Al₁₂，Mg₂Al₃和MgAl等组成，接头部位的晶粒尺寸得到明显细化，产生了动态再结晶，金属间化合物的形成有利于动态再结晶的形核. Mg/Al层合板双面FSW焊接头的拉伸强度和断后伸长率高于单面焊接接头的强度和断后伸长率，主要是由于接头部位金属间化合物的数量和分布不同，抑制接头部位金属间化合物的形成有利于提高Mg/Al层合板FSW接头的性能.
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  AlSiNi钎料感应钎焊铝/钢接头的组织和力学性能

  薛弘宇, 龙伟民, 纠永涛, 程战, 黄国钦, 张凤林

  焊接学报. 2020, 41(3): 45-49. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20190128001

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  借助润湿试验、热分析等手段分析了AlSi12钎料和AlSiNi钎料的钎焊工艺性.使用扫描电镜、能谱分析、力学性能测试等手段分析了AlSi12，AlSiNi钎料钎焊铝/钢接头的组织形貌、断口形貌、相组成和力学性能.结果表明，AlSiNi钎料对钢的润湿性优于AlSi12钎料，但钎料熔化区间稍有扩大；在焊缝/钢界面处，AlSiNi钎料钎焊接头金属间化合物层的厚度为8.1 μm，比AlSi12钎料钎焊接头金属间化合物更薄，分布也更均匀；AlSiNi钎料钎焊接头中的含Ni金属间化合物塑韧性更好，与母材钢的结合力更强，AlSiNi钎料钎焊铝/钢接头抗拉强度高于AlSi12钎料钎焊接头.
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  电阻焊填补匙孔技术机理

  邓黎鹏, 柯黎明, 刘金合

  焊接学报. 2020, 41(3): 50-53. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20190708005

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  电阻焊填补匙孔技术(FKBRW)是最近提出的一种基于电阻焊原理的搅拌摩擦焊匙孔填补技术，不但可以实现去除匙孔的目的，对接头承载能力也有着积极的作用. 为了深入研究FKBRW机理，以三相次级整流电阻点焊机为试验设备，2024-T4铝合金1.5 mm + 1.5 mm的搅拌摩擦点焊匙孔为填补对象，搭建了填补压力动态行为监测平台，研究了塞棒与匙孔壁的冶金结合形式及塞棒压入匙孔过程的动态行为. 结果表明，塞棒与匙孔壁冶金结合有熔化连接和固相连接两种形式，熔化连接区在接头中部，固相连接区在接头上部和下部；FKBRW技术机理是塞棒在填补压力及电阻热的联合作用下，经历了软化−下压的反复过程，最终与匙孔壁完全结合的焊补技术.
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  钴/镍复合中间层真空扩散连接钨与钢

  杨宗辉, 沈以赴, 初雅杰, 成家林, 李晓泉

  焊接学报. 2020, 41(3): 54-58. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20190823003

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  以钴粉/镍箔为复合中间层，采用800，900和1 000 ℃等三种连接温度，加压10 MPa并保温120 min的工艺条件，对钨/钢真空扩散连接. 研究了接头的微观组织、成分分布、力学性能及断口特征. 结果表明，连接温度为800 ℃和900 ℃时，钨/中间层界面金属间化合物生成很少，对应接头抗剪强度分别为186 MPa和172 MPa，断口均位于钨母材中近界面的位置，为典型解理断裂形貌；当连接温度升至1 000 ℃时，钨/中间层界面生成厚度小于2 μm的连续金属间化合物层，接头抗剪强度降至115 MPa，断裂也发生在钨母材中近界面的位置，断口大部分区域为沿晶断裂特征.
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  焊缝表面缺陷激光扫描三维重构测量

  杨鹏程, 高向东, 林少铎, 马波, 潘春荣

  焊接学报. 2020, 41(3): 59-63. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20191101001

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  为检测工件焊缝表面缺陷，采用点激光位移传感测距法和数据拟合技术进行焊缝表面缺陷检测试验研究. 首先采集缺陷表面轮廓数据点，利用高斯滤波对原始数据降噪处理. 再对处理后的数据点进行Delaunay三角剖分，使散乱点连接并结合其空间坐标重构出缺陷的三维模型. 结果表明，基于点激光位移传感测距技术及焊缝表面缺陷三维重构方法可以准确判断焊缝成形情况.
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  镍基合金TIG焊接熔池及热影响区组织模拟

  刘仁培, 陈莉莉, 魏艳红

  焊接学报. 2020, 41(3): 64-68. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20190905006

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  基于枝晶生长动力学和晶粒长大理论，采用元胞自动机法(CA)建立了焊接熔池及热影响区的微观组织演变模型. 通过有限元模型计算了TIG焊接过程的温度场分布，并利用插值算法将热循环曲线应用于CA模型，计算了镍基合金TIG焊接熔池凝固过程枝晶生长及热影响区的晶粒长大. 结果表明，焊缝边缘的晶核主要以柱状晶的形式向焊缝中心生长，其最终形貌取决于半熔化母材晶粒上的联生结晶及不同取向枝晶间的竞争生长，焊缝中心为等轴晶组织. 焊接热影响区的晶粒长大使得熔池凝固形成的柱状晶组织粗大. 模拟结果与试验结果吻合较好.
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  基于红外视觉的熔化极气体保护焊外观缺陷识别

  夏卫生, 龚福建, 杨荣国, 万柴志, 杨云珍

  焊接学报. 2020, 41(3): 69-73. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20190928001

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  焊接过程可视化监控与成形缺陷智能识别是实现焊接智能制造的重要途径之一. 采用红外CCD在线采样熔化极气体保护焊(gas metal arc welding，GMAW)熔池红外图像，结合改进滤波算法和图像增强算法对图像进行预处理，通过热电偶进行温度标定，建立红外图像中灰度值与温度值的对应关系，进而获取焊接熔池的温度分布信息，然后采用改进边缘提取算法提取熔池的特征参数，据此建立焊接外观缺陷的特征识别算法. 结果表明，所设计的算法对焊接形状缺陷、烧穿及未熔透等在线识别具有良好的实用性和准确性.
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  新型Al-Mg-Mn-Er合金TIG焊接头的微观组织及力学性能

  王虎, 靳立坤, 彭云

  焊接学报. 2020, 41(3): 74-79. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20190924002

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  对一种Al-Mg-Mn-Er合金薄板进行TIG填丝焊接，并研究接头的微观组织以及力学性能. 结果表明，焊缝中心为等轴树枝晶，熔合线附近未出现典型的联生结晶形貌，而是存在着一个宽度约为100 μm的细晶带，热影响区出现再结晶组织. 焊缝中的析出相主要以初生Al₃Er的形式存在，与母材相比，焊缝中初生Al₃Er的尺寸更加细小，分布更加均匀，焊缝中次生Al₃Er的数量相对较少，而且这些次生Al₃Er是焊接时母材中未熔化而保留下来的. 焊接区和热影响区的硬度均低于母材，其中焊缝区的硬度最低. 随着焊接热输入的增加，接头的抗拉强度先增加后减小，当焊接热输入为218 J/mm时，接头的抗拉强度最高，达到母材的71.4%，试样的断裂位置均位于焊缝区，断口形貌呈现韧性断裂特征.
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  PPS/CF复合材料电阻焊接工艺及性能评价

  纪朝辉, 王宏洋, 孙凌丰, 路鹏程, 王志平

  焊接学报. 2020, 41(3): 80-85. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20191030001

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  利用碳纤维织物电阻产热特性对PPS/CF层合板开展电阻焊接工艺研究. 试验验证了碳纤维电阻随温度升高而减小的变化规律，从而阐明了碳纤维通电发热非线性增长的原因. 通过DSC测试获得PPS熔融态温度区间，利用LSCM对接头微观形貌进行分析，结合接头的LSS试验结果，得到了PPS/CF层合板电阻焊接的主要焊接工艺参数(焊接温度、焊接压力和冷却速率)及其对接头成形和力学性能的影响规律. 结果表明，优化后的工艺参数为焊接温度390 ℃、焊接压力0.6 MPa、冷却速率20 ℃/min，此时的焊接接头抗剪强度最高，可达到母材自身抗剪强度的65%.
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  自保护药芯焊丝明弧堆焊Fe-Cr-C-B-W合金的组织及性能

  贾华, 刘政军, 李萌, 宗琳

  焊接学报. 2020, 41(3): 86-90. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20190506002

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  采用自保护药芯焊丝明弧堆焊技术制备五组不同钨含量的Fe-Cr-C-B-W合金. 借助金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、洛氏硬度计和磨损试验机分析堆焊合金的组织及性能. 结果表明，合金的显微组织由马氏体、残余奥氏体、M₇(C,B)₃，M₃(C,B)，Fe₃W₃C和WC组成. 大部分钨元素被迁移到晶界生成了比WC稳定性更好的Fe₃W₃C缺碳复合相，堆焊层中没有典型的初生WC硬质相颗粒生成. 随着钨添加量的增多，共晶硬质相M₇(C,B)₃，M₃(C,B)和Fe₃W₃C随之增多，间距减小，呈连续网状均匀分布. 当钨的添加量为12%时，堆焊层的耐磨性达到最佳.
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  焊接热循环对09MnNiDR钢热影响区低温韧性的影响

  张丽红, 陈芙蓉, 常建刚

  焊接学报. 2020, 41(3): 91-96. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20190911002

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  利用Gleeble-3800研究了焊接热循环对09MnNiDR钢焊接热影响区粗晶区（CGHAZ）和中间临界再热粗晶区(IRCGHAZ)低温韧性的影响. 结果表明，热输入为15 kJ/cm、层间温度为150 ℃时，CGHAZ组织形态为板条状马氏体+下贝氏体，下贝氏体的存在限制了马氏体的生长，提高了低温韧性，而IRCGHAZ继续保持了CGHAZ的组织. −70 ℃冲击试验中，IRCGHAZ相比于CGHAZ具有较好的低温冲击韧性，热输入为15 kJ/cm、层间温度为150 ℃时，冲击吸收能量最高为65 J. 根据热模拟结果，采用焊接热输入15 ~ 22 J/cm、层间温度为150 ℃的工艺参数对09MnNiDR钢进行焊接，−70 ℃冲击试验中热影响区冲击吸收能量值为101 J，冲击断口存在大量的等轴韧窝，具有较好的低温韧性；−70 ℃拉伸试验屈服强度为477 MPa、抗拉强度607 MPa、断后伸长率为28.5%，表现出较好的强度和塑性；硬度试验结果表明母材、焊缝和热影响区硬度依次增大，且没有软化现象.
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  英文摘要

  焊接学报. 2020, 41(3): 97-102.

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