2020年, 第41卷, 第9期　
刊出日期：2020-09-25

  

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  压电致动器辅助电阻点焊工艺实现及飞溅控制

  陈树君, 邬娜, 肖珺, 卢振洋

  焊接学报. 2020, 41(9): 1-7. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20200122002

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  电阻点焊是一种多物理场耦合且封闭不可见的金属成形过程，焊接过程中电流大且通电时间短，电极力与熔核区热熔化程度匹配不当，极易造成飞溅问题，影响表面成形并降低焊点强度. 针对此问题，文中提出了一种压电致动器辅助电阻点焊的方法，利用压电致动器自身响应时间短、输出推力大的特点，将压电致动器辅助压力施加于焊接过程，实现电阻点焊过程中宏观静压力与压电致动器辅助快速动态可编程压力调节. 结果表明，压电致动器在电阻点焊气缸宏观预紧力下可实现可控的压力输出，不同频率的振动可辅助加载于原始压力波形之上，在保持焊接参数不变的情况下，压电致动器的振动输入可有效改善熔核区热分布，实现对焊接飞溅的抑制并增大熔核直径，综合提升接头性能.
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  2219/5A06异种铝合金焊接接头组织与性能相关性

  李桓, 徐光霈, 张宇辉, 吴胜, 王飞

  焊接学报. 2020, 41(9): 8-15. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20200328001

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  采用脉冲VP-TIG焊接方法，对5.5 mm厚2219-T87和5A06-H112铝合金进行了异种铝合金对接试验，分析了接头组织及力学性能. 结果表明，焊接接头显微组织存在明显差异，5A06侧热影响区为等轴晶，2219侧热影响区的板条状组织发生粗化，焊缝由等轴晶构成. 2219侧熔合线附近存在细小等轴晶带和气孔缺陷，小角度晶界比5A06侧熔合线附近更少，导致拉伸过程中易沿2219侧熔合线附近发生破坏. 拉伸过程中试样沿2219侧熔合线附近最大应变处断裂.接头抗拉强度分别达到2219、5A06母材的63.6%和75.3%，断后伸长率分别达到2219、5A06母材的30.5%和29.8%.
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  外加同步磁场对短路过渡CO₂焊接过程的影响

  邹文凤, 李逸文, 梅强, Babkin Aleksandr, 常云龙

  焊接学报. 2020, 41(9): 16-21. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20200313002

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  短路过渡CO₂气体保护焊由于低成本、高效率、便于实现全位置焊接，广泛应用在工业制造领域，但是在焊接过程中，特别是在较高的焊接电流下，存在许多诸如飞溅，成形差，过渡过程不稳定等问题. 文中提出了一种通过施加同步磁场来改善焊接中存在的问题的新方法. 研究了不同类型的燃弧段同步磁场对焊接过程的影响. 用激光作为背光，采用高速摄像系统拍摄焊接过程，观察熔滴过渡过程，计算熔滴的大小和过渡频率等. 结果表明，在纵向同步磁场的作用下，可以有效地减少燃弧时间；施加同步磁场后，熔滴过渡频率范围都得到不同程度的缩小，熔滴过渡过程更稳定，并且在纵向磁场I_m(LMF) = 200 A时，熔滴的过渡频率大幅增加；磁场作用下，带尖角的熔滴变为圆润无尖角的球形或椭球的熔滴，熔滴的尺寸减小.
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  固体润滑剂对无镀铜焊丝导电嘴磨损性能的影响

  曹晓涛, 栗卓新, Wolfgang Tillmann, 孟波, 乔吉春

  焊接学报. 2020, 41(9): 22-27. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20200325004

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  采用扫描电镜和体视显微镜研究了固体润滑剂对无镀铜焊丝导电嘴磨损性的影响. 结果表明，随着固体润滑剂成分的改变，导电嘴磨损形式发生变化，导电嘴质量损失率和导电嘴孔径磨损率随之改变；焊丝表面涂敷以石墨 + 纳米Fe₂O₃和石墨 + 纳米Fe₃O₄为主的固体润滑剂时，磨损形式以轻微磨粒磨损为主，导电嘴质量损失率和孔径磨损率显著降低，分别为0.27%和0.31%、16.2%和22.3%，导电嘴温度是影响固体润滑剂润滑性的重要因素，以石墨 + 纳米Fe₂O₃和石墨 + 纳米Fe₃O₄为主的固体润滑剂能实现从室温到较高温度范围内的连续润滑.
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  基于分区减光的电弧增材制造熔敷道尺寸主被动联合视觉检测

  韩庆璘, 李大用, 李鑫磊, 韩常乐, 张广军

  焊接学报. 2020, 41(9): 28-32. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20200418001

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  设计了电弧增材制造熔敷道成形尺寸主被动联合视觉检测方法，以克服结构光主动视觉传感的滞后性与被动视觉传感的信息单一性. 为了实现极高亮度的熔池与极低亮度的结构光条纹在同一CCD靶面同时清晰成像，提出了分区减光策略，对熔池与结构光条纹进行差异化的减光，使二者光强在减光之后水平相当，进而清晰成像. 相机成像光路分析表明，需要将分区减光元件设置在镜头前方一倍焦距以外或镜头后方焦点与靶面之间. 该方法实现了单CCD在一幅图像中同时清晰拍摄熔池和结构光条纹. 开发了一套图像处理算法，实时提取出了熔敷道尺寸. 结果表明，熔敷道高度检测误差优于0.1 mm，宽度检测误差优于0.2 mm.
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  敏化处理对2209双相不锈钢堆焊层点蚀行为的影响

  柳昱, 包晔峰, 宋亓宁, 蒋永锋

  焊接学报. 2020, 41(9): 33-38. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20200331004

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  在850 ℃下，对2209双相不锈钢堆焊试样进行不同时间(15 min，30 min，1 h，2 h)的敏化处理. 通过浸泡试验和交流阻抗试验研究了敏化时间对2209双相不锈钢堆焊层耐点蚀性能的影响. 结果表明，对于不同时间敏化处理的试样，点蚀均起源于铁素体相；点蚀速率与敏化时间相关，敏化处理时间小于30 min时，堆焊层的点蚀失重不明显，当敏化时间大于30 min时，点蚀失重量明显上升. 阻抗谱结果显示容抗弧曲率半径随着敏化时间的增加呈不断减小的趋势，说明钝化膜的稳定性下降，耐点蚀性能下降，与浸泡试验的结果吻合.
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  超声冲击时间对7A52铝合金VPPA-MIG焊接接头的影响

  陈芙蓉, 刘成豪, 李男

  焊接学报. 2020, 41(9): 39-43. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20200403003

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  为研究超声冲击处理时间对7A52铝合金VPPA-MIG复合焊接头的组织及性能的影响，试验对单位面积的焊接接头进行2.5，5，10，15，30和75 min的超声冲击处理. 通过观察接头的表面形貌，并对接头进行力学性能测试，以分析超声冲击处理时间对接头的影响. 结果表明，7A52铝合金焊接接头超声冲击处理后，接头表面得到了明显强化，在超声冲击时间15 min时焊缝表面晶粒大小达到26.28 nm；在超声冲击时间75 min时焊缝表面硬度为138.8 HV，比原始焊缝显微硬度提高了36.3%；超声冲击处理30 min时残余压应力最大，为243.3 MPa.
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  Pt改性对NiAl涂层氧化性能及显微组织的影响

  韩志勇, 卢博文, 王仕成

  焊接学报. 2020, 41(9): 44-48. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20200511005

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  使用大气等离子喷涂技术在哈氏合金X基体上制备NiAl涂层，再采用最优工艺在NiAl涂层上电镀Pt并进行真空扩散制备出高性能的Ni-Al-Pt涂层. 对NiAl涂层和Pt改性涂层进行高温氧化试验，观察并分析两种涂层的氧化行为、相成分以及微观组织. 氧化动力学曲线结果显示，与原始涂层相比，Pt改性涂层的氧化动力学曲线更接近抛物线，且氧化后期涂层增重较为缓慢. XRD结果表明，Pt改性涂层氧化初期即可在表面快速形成连续致密的Al₂O₃膜，氧化至90 h时，涂层表面仍主要为α-Al₂O₃. SEM结果显示，Pt改性涂层氧化30 min后，涂层表面出现θ-Al₂O₃和α-Al₂O₃的混生结构. 氧化35 h后，θ-Al₂O₃基本转化为连续致密的α-Al₂O₃. 氧化至90 h时，涂层表面主要由呈片状结构的α-Al₂O₃和团聚成球的NiO组成，涂层仍具有更高的抗氧化性能.
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  钢板残余应力盲孔测量法试验及应用

  黄钢, 张清东, 王春海, 张勃洋, 孔宁

  焊接学报. 2020, 41(9): 49-59,80. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20200403002

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  盲孔法为目前应用最为广泛的金属结构残余应力测量方法. 为了在薄钢板残余应力检测时更合理使用盲孔法并获得最好的测量精度，设计制作钢板试样在拉伸(压缩)试验机上施加拉力或者压力，使用盲孔法重复测量钢板内应力多次并与其理论值进行比较，分析测量的准确性和重复性. 结果表明，最小可稳定感知的拉伸和压缩应力都大约为1 MPa，在各应力水平下测量值都存在一定大小的偏差和分散性. 随着拉应力的增大，测量的准确度和重复性也都提高，并在大于60 MPa以后趋于稳定；随着压应力绝对值的增大，测量的准确度和重复性也都提高，并在大于35 MPa之后达致稳定；当应力水平在−10 ~ 25 MPa之间时，测量的准确度和重复性都较差. 建立测量精度补偿修正模型，经过修正后盲孔法对于高应力(拉应力大于25 MPa，压应力小于−10 MPa)水平的测量准确度都可以显著提高；但对于低应力(拉应力小于25 MPa，压应力大于−10 MPa)水平的测量准确度与重复性仍都较低，建议在实际使用中通过增加测量次数以保证测量结果可信度. 将所建立的测量精度修正方法用于针对某公司热轧汽车大梁钢板分条前钢板残余应力的实际测量，测量发现产生分条翘曲缺陷的热轧钢板都存在横向残余应力大于纵向残余应力的现象，为研究分条翘曲问题提供了支撑.
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  API X65管道深水铺设GMAW横向焊接温度场

  周灿丰, 陈智, 焦向东, 罗雨, 高辉, 周珍珍

  焊接学报. 2020, 41(9): 60-68. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20200310001

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  为了应对管道深水铺设GMAW横向焊接熔池下坠、窄坡口、无衬垫等挑战，建立了管道三维模型并进行了网格划分，利用材料软件生成了API X65温度场材料数据库，通过模拟温度场云图与实际焊缝截面的匹配校核了Goldak双椭球热源模型，管道焊接温度场分布SYSWELD软件模拟结果与实际焊接过程相符合. 建立了焊接温度场测试系统，通过背孔法埋设的热电偶测量了API X65管线钢平板焊接的热循环曲线. 测试曲线与SYSWELD仿真曲线具有相同的温度升降趋势，上板节点温度也均明显低于下板节点温度. 采用焊缝截面平均热循环曲线作为热源进行了多道焊模拟，并进行了试验. 结果表明，多道焊焊接变形是由焊接工艺参数与残余应力释放共同确定的.
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  TIG电弧作用下Ag-Cu-Ti钎料在C/C复合材料上的润湿性分析

  于江, 刘浩然, 赵帅彤泽, 杨笑, 张文杰

  焊接学报. 2020, 41(9): 69-73. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20191023002

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  通过TIG电弧直接加热方式实现Ag-Cu-Ti钎料在C/C复合材料上的润湿，观察不同保温时间下润湿钎料宏观形貌，并利用SEM和EDS研究接头微观组织和元素分布. 结果表明，在一定保温时间下钎料发生软化，当保温时间为60 min时，钎料在C/C复合材料上润湿效果最好，TiC反应层分布最均匀致密，厚度约为1.3 μm，扩散层厚度最大为5.5 μm. 在向反应界面接近的过程中，钎料中Cu和Ag的含量和保持不变，并有AgTi/CuTi₃/Cu₄Ti₃等脆性化合物的生成. 此外，Ti元素在近界面处发生聚集，在聚集区有Ti₂Cu生成.
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  基于局部应变能密度的厚板T形接头焊趾和焊根疲劳性能分析

  刘夕, 陈广冉, 孟庆禹, 龚宝明, 王灿

  焊接学报. 2020, 41(9): 74-80. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20191112001

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  以装载机前车架疲劳寿命评估为目的，从前车架焊接结构关键部位中提取三种典型焊接接头，对其进行疲劳试验和分析.以局部应变能密度法为理论基础，对获得的试验数据进行处理，得到了基于局部应变能密度的疲劳寿命曲线，并采用文献中十字接头的疲劳数据验证该理论的准确性和适用性.结果表明，局部应变能密度法既可用于焊根失效疲劳评估，也可以用于焊趾失效疲劳评估；不同位置的疲劳裂纹会影响结构的刚度，进而影响结构的疲劳寿命.此外，研究了焊脚尺寸和熔深对焊接接头疲劳寿命的影响，推导了基于局部应变能密度法的疲劳失效位置转换区间.并通过文献中的疲劳数据验证了文中提出的焊趾失效和焊根失效转换区间的准确性，为合理设计未焊透厚板T形接头抗疲劳性能提供依据.
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  MIG焊叠加对6A01-T5铝合金FSW焊接头组织及性能的影响

  张铁浩, 杨志斌, 张志毅, 张海军, 史春元

  焊接学报. 2020, 41(9): 81-88,96. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20200112001

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  研究了MIG焊叠加对6A01-T5铝合金FSW焊接头组织及性能的影响. 结果表明, MIG/FSW叠加焊缝熔合良好，叠加位置未出现气孔等缺陷，FSW焊核区及热影响区组织发生粗化，叠加位置附近微观组织出现明显改变；叠加区域硬度明显降低，尤其是FSW焊缝热力影响区和热影响区. FSW、中心叠加、前进侧热力影响区叠加和后退侧热力影响区叠加MIG焊接头的抗拉强度分别为219.8, 188.0, 195.4和191.4 MPa，MIG焊叠加降低了接头的抗拉强度，断口均表现韧性断裂特征；FSW焊接头及带有MIG叠加焊缝余高的三种接头中值疲劳强度分别为76.7, 65.0, 67.5和65.0 MPa，MIG焊叠加也使FSW接头的疲劳性能有所下降.
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  TC4激光熔覆NiCrCoAlY热循环特性及组织性能

  赵盛举, 祁文军, 黄艳华, 覃鑫

  焊接学报. 2020, 41(9): 89-96. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20200521001

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  对TC4钛合金激光熔覆NiCrCoAlY涂层的热过程进行数值模拟仿真，探究工艺参数对热循环特性的影响规律，并进行激光熔覆试验验证. 结果表明，当激光扫描速度相同时，激光功率越大，冷却速度越快，两者近似呈线性关系. 当激光功率相同时，随着扫描速度的增大，冷却速度先增大后减小，出现拐点，随着激光功率的增加，冷却速度拐点对应的扫描速度减小. 不同冷却速度得到的涂层组织和性能不同，冷却速度增加将细化晶粒提高涂层硬度，但过大将导致涂层产生缺陷. 最佳工艺参数为激光功率600 W，扫描速度3 mm/s，适宜冷却速度为820 ℃/s.
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  英文摘要

  焊接学报. 2020, 41(9): 97-102.

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