有关高能束技术的文献

穿孔型等离子弧焊接热-力耦合模型优化/胡庆贤, 等. 焊接学报, 2017, 38(1): 13-16, 111.

K-PAW的焊接过程是等离子电弧对被焊工件热与力的耦合作用.文中基于FLUENT软件,依据流体动力学理论,对穿孔型等离子弧焊接过程熔池、流场和小孔进行了热-力耦合模型分析,提出了随穿孔深度增加,能量和电弧压力二次变化的计算优化模型,使维持小孔壁面稳定的力同时作用在小孔内部和物理边界上,初步实现了穿孔型等离子弧焊接从开始到穿透工件及穿孔后焊接过程的数值模拟.计算结果表明,焊接时间为0.25 s时,熔池已开始熔化并出现下凹变形,穿孔型等离子弧焊接穿孔时间为2.15 s,焊接3.00 s后小孔和熔池达到稳定状态,与试验测得的穿孔时间吻合良好,在穿孔动态过程中穿孔形态吻合良好,熔合线走势基本相同.另外,在平行于焊缝的截面上观察,熔池内部易出现逆时针环流.

基于网格激光的TIG焊熔池三维表面凹凸性分析/何笑英, 等. 焊接学报, 2017, 38(1): 65-68.

针对钨极惰性气体保护焊熔池三维表面测量的问题,提出了基于网格结构激光熔池表面反射的测量方法,并使用CCD采集投影在成像屏上的反射结构激光视屏图像.在此基础上,分别对标准的凹面和凸面反射激光成像进行了标定与分析,进一步对不同电流大小的TIG焊过程中的熔池表面所反射于成像屏上的激光网格信息进行了分析,分析了熔池自由表面的凹凸性.结果表明,采用网格激光能更好的反映熔池表面的凹凸情况,且随着焊接电流的增加,熔池表面由凸面慢慢开始向中间凹陷转变.

激光增强高压干法水下MIG焊熔滴过渡控制试验/朱加雷, 等. 焊接学报, 2017, 38(2): 33-36.

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.

Q235钢表面等离子喷焊钴基自熔性高温合金工艺分析/赵洪运, 等. 焊接学报, 2017, 38(2): 47-50, 56.

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.

钛合金激光-TIG复合焊接保护状态对焊缝成形及性能影响/史吉鹏, 等. 焊接学报, 2017, 38(2): 61-65.

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.

YAG激光焊接脉冲能量作用效应的声发射特征参数表征/朱洋, 等. 焊接学报, 2017, 38(2): 115-119.

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.

激光偏束焊对铌/钢接头组织及性能的影响/石铭霄, 等. 焊接学报, 2017, 38(3): 41-44.

文中对铌/钢进行了激光焊接,当激光束直接作用于铌/钢接触面时,由于Nb-Fe金属间化合物Fe2Nb的生成呈现连续分布的特点会使焊后接头发生断裂.针对该问题,采用激光偏束焊对铌/钢进行焊接,通过激光束偏钢侧来抑制铌的熔化量,进而减少接头中Fe2Nb的生成.结果表明,通过采用激光偏束焊的方式可以较好地抑制接头开裂的问题.组织分析表明,焊后接头组织主要由γ奥氏体相与一定量的Fe2Nb相及少量的δ铁素体组成.力学性能结果显示,断裂发生在接头Fe2Nb金属间化合物层处,其抗拉强度为221 MPa,最高硬度出现在Fe2Nb金属间化合物层约为1 143 HV.

Si元素含量对激光快速成形制备Nb-Si二元合金显微组织演变的影响/刘伟, 等. 焊接学报, 2017, 38(3): 53-56, 61.

以铌粉和硅粉为原料,采用双通道同轴送粉制备了四种不同Si元素含量的Nb-Si二元合金,通过扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)及X射线衍射仪(XRD)等分析了合金的显微组织演变及维氏硬度.结果表明,硅含量由7%增加至25%,合金的显微组织由NbSS+Nb3Si转变为初生NbSS+(NbSS/Nb3Si)共晶,硅含量为18%时,呈NbSS/Nb3Si全共晶组织,硅含量提高至25%,合金中出现初生β-Nb5Si3相,并仍存在NbSS/Nb3Si共晶组织.铌和硅粉末在激光作用下原位反应并快速凝固,显著细化了Nb-Si合金的显微组织.随硅含量增加,硅化物含量逐渐增加,合金显微硬度由746 HV增至1 342 HV.

熔滴主动靶向的激光间接电弧复合增材制造技术初探/王立伟, 等. 焊接学报, 2017, 38(3): 71-74.

对制造精度和效率相矛盾的原因进行了分析,为解决此矛盾,提出了一种新型的熔滴主动靶向的激光间接电弧复合增材制造技术.该技术利用交流双丝间接电弧能量熔化金属丝材实现高熔敷率,利用熔滴主动靶向激光,脉冲激光辅助定量的熔滴定点过渡到熔池保证成形精度.文中对固定质量的熔滴交替形成在固定位置进行了建模分析和初步试验研究,结果表明,通过控制送丝速度和电流频率,可实现双丝交替定点定量熔化,为熔滴主动靶向激光提供了先决条件.

2060铝锂合金电流辅助激光填丝焊接工艺分析/安娜, 等. 焊接学报, 2017, 38(3): 83-86.

为了改善2060铝锂合金激光填丝焊接的焊缝组织并进一步提高接头力学性能,使用了辅助激光填丝焊接的新方法.文中采用光纤激光器焊接2 mm厚2060-T8铝锂合金薄板,通过填充焊丝引入直流电流,研究电流对焊缝成形、焊缝结晶组织和接头力学性能的影响.结果表明,施加电流后,焊缝表面鱼鳞纹变得细密均匀,表明焊接过程更加稳定.同时,焊缝上、下熔宽趋于一致,焊缝结晶组织细化,熔合线附近等轴细晶区宽度减小.与无辅助电流相比,接头抗拉强度提高约5.8%.

WxC增强镍基合金等离子堆焊层组织与空蚀性能/刘舜尧, 等. 焊接学报, 2017, 38(4): 39-42.

采用等离子堆焊技术在316L不锈钢表面原位合成WxC增强镍基复合材料涂层,对涂层显微组织、相组成、硬质增强相的分布、显微硬度以及空蚀性能进行了分析.结果表明,Colmonoy 88合金等离子堆焊成形性良好,组织致密;堆焊层组织主要由γ-Ni固溶体,原位合成多角形、颗粒状WxC及少量的Cr7C3, Fe3W3C, CrB2相组成.堆焊过程中,熔池温度低于1 655 K时,原位生成WC和W2C,温度高于1 655 K时,原位生成的WC发生了分解.镍基合金堆焊层平均硬度可达1 619 HV,为基材的8倍以上,在3.5% NaCl溶液中镍基复合材料抗空蚀性能为316L不锈钢基材的5倍.

焊接工艺参数对钢/铌激光焊接头性能的影响/石铭霄, 等. 焊接学报, 2017, 38(4): 72-76.

采用正交试验法分析了焊接工艺参数对钢/铌激光焊接头抗拉强度的影响规律.结果表明,接头抗拉强度随着焊接速度的增大而降低;随着激光束从铌侧向钢侧偏移,接头强度逐渐升高;激光功率对接头强度的影响不大.在3个焊接工艺参数中,偏束距离对接头强度的影响最大,焊接速度次之,激光功率的影响最小.采用低焊接速度、向钢侧偏束的焊接方法可以提高焊接接头的抗拉强度.焊缝区主要包括铌侧的IMC区,焊缝中心的树枝晶区与钢侧的树枝晶区三个特征区.其组织由大量的γ奥氏体相与一定量的Fe2Nb相及少量的δ铁素体相组成.铁-铌金属间化合物的生成是降低接头强度的主要原因.

硼对液压支架立柱等离子熔敷涂层组织性能的影响/丁卫东, 等. 焊接学报, 2017, 38(4): 77-80.

使用自制药芯焊丝等离子熔敷技术在液压支架立柱表面制备高硼熔敷层,分别研究了硼对熔敷层显微组织、结构、显微硬度、耐磨性、耐蚀性的影响.结果表明,四组高硼熔敷层成形良好,无裂纹,组织均匀致密.随硼含量的增加,熔敷层的显微硬度先增加后降低,最大为440 HV20,耐磨性与硬度呈对应关系;盐雾试验480 h后1号,2号熔敷层未出现腐蚀点,表现出良好的耐蚀性.综合分析表明,B元素含量为1.150%时,在保证硬度和耐磨性能的同时,盐雾腐蚀480 h未出现腐蚀点,满足液压支架立柱的使用要求.

基于MATLAB的激光-脉冲MIG复合焊过程稳定性评价/杜杨, 等. 焊接学报, 2017, 38(4): 81-85.

因焊接质量与焊接过程的稳定性有直接关系,且焊接过程中采集到的电信号数量庞大,难以实现有效数据的快速提取,文中提出一种基于MATLAB的激光-脉冲MIG复合焊焊接过程稳定性评价方法.采用电流周期T的均值与标准差评价焊接过程的周期性,峰值电流与基值电流的差值d的均值与标准差来衡量焊接过程的波动性,综合这两方面来评价焊接过程的稳定性.文中进行四组激光-脉冲MIG复合焊验证试验,其电流信号、电弧形态、熔滴过渡和焊缝形貌的分析结果与该评价方法所得结果一致,证明文中提出的评价方法是有效可靠的.

一种基于三角迂回的激光焊接折角速度算法/吴波, 等. 焊接学报, 2017, 38(4): 99-102.

针对折角处的激光焊接速度难以保持恒定而导致焊缝不均匀的问题,提出一种基于三角迂回的速度规划算法.焊枪移动到折角处后不直接作折角加减速运动,而是停止焊接的同时继续前行作一个三角型的迂回运动,待迂回到折角处再以原来速度重启焊接过程.实际的激光焊接轨迹可实现恒定速率运动以保证焊缝的均匀性,而三角迂回运动则采用S形速度曲线以降低对焊接平台的柔性冲击.该速度规划算法对于各种折角大小具有普适性.仿真和试验结果验证了所提方法的有效性.

无氧铜镀层对激光封焊裂纹的影响/田飞飞, 等. 焊接学报, 2017, 38(4): 115-118.

采用300 W的Nd:YAG激光器系统分析了微波组件无氧铜壳体表面镀层对壳体激光封焊裂纹的影响.首先采用五因素四水平正交试验法并通过设置多脉冲波形优化焊接工艺参数,从而可获得成形美观、组织均匀的焊缝.分析发现,无氧铜表面镀层工艺的差异对焊缝质量有重要影响.化学镀镍时以单质形式存在的P元素极易汽化且可形成多种低熔点的化合物,焊接时焊缝会有裂纹产生;电镀镍时不含P元素,焊缝则没有裂纹出现.气密性检测显示,采用此参数激光封焊无氧铜微波组件的气密性小于5×10-9(Pa·m3/s),产品一次合格率在95%以上.

TC4钛合金压力容器电子束焊接模拟分析/张永和, 等. 焊接学报, 2017, 38(5): 18-21, 48.

文中采用旋转高斯曲面体热源模型,对一定工艺条件下航天压力容器TC4钛合金试件的焊接过程进行了温度场分析,获得了温度场的分布特征及垂直焊缝方向的温度分布曲线.结果表明,利用该规格试件确定的焊接参数规范能够满足实际产品焊接的要求,热影响区温度梯度的分布情况为内部装置的保护提供了依据;并通过对“匙孔”的演变过程和不同焊接参数下的特征尺寸进行模拟分析,获得了典型关系曲线,工艺试验与模拟结果吻合较好,为获得高质量要求的焊缝提供了参考.

大功率光纤激光焊熔透状态模糊聚类识别方法/高向东, 等. 焊接学报, 2017, 38(5): 22-25.

熔透是评价激光焊接质量的重要因素,但在焊接过程中难以直接检测熔透状态.以大功率光纤激光焊接304不锈钢紧密对接焊缝为试验对象,研究一种基于熔池红外热像的熔透状态识别方法.采用红外摄像机摄取焊接区域熔池动态图像,提取熔池特征量,应用模糊聚类算法分析熔池特征量与熔透状态之间的关系,使用模糊C-均值(FCM)和Gustafson-Kessel(GK)两种模糊聚类法建立熔透状态识别模型.激光焊接试验结果表明,熔池表征与熔透状态之间存在密切关联,通过GK模糊聚类算法建立的模型对熔透状态能达到78%以上的识别率,为大功率光纤激光焊接过程熔透状态的识别和控制提供试验依据.

超声辅助激光熔覆SiC/316L温度场和应力场分析/李德英, 等. 焊接学报, 2017, 38(5): 35-39.

建立了激光熔覆SiC/316L复合涂层有限元分析模型,采用超声振动热效应转化和施加动态边界条件相结合的方法对超声振动边界条件作近似处理,对超声辅助激光熔覆SiC/316L复合涂层的温度分布和残余应力进行分析,并分析了超声振幅和扫描速度对温度场和应力场的影响.结果表明,随着超声振幅增大和扫描速度减小,涂层表面温度升高;超声作用下涂层残余应力有所降低,且随着超声振幅和扫描速度增大,残余应力值先减小后增大.采用优化工艺参数进行超声熔覆试验,超声作用使涂层中各区域组织得到细化且均匀分布,有利于降低涂层中残余应力.

基于脉冲激光GMAW熔滴尺寸与过渡频率的控制/马正住, 等. 焊接学报, 2017, 38(5): 49-52，57.

针对水下焊接修复中存在的射滴过渡可选参数范围狭窄、热输入高、焊接残余应力等问题,文中基于水下高压焊接试验舱,建立了包含多信号同步采集的激光增强GMAW试验平台,并在常压环境下进行了工艺试验.结果表明,合理选择激光作用位置和激光脉冲占空比,通过激光辅助作用,熔滴过渡摆脱了对焊接电流的主导性依赖,实现激光对GMAW熔滴过渡的主动控制.试验结果及相关理论分析为进一步的高压干法水下焊接过程稳定性控制研究及海洋工程应用奠定了基础.

分区扫描对激光沉积修复钛合金热力耦合场的影响/杨光, 等. 焊接学报, 2017, 38(5): 63-68.

为了控制激光沉积修复过程中残余应力,减少基材的变形,利用ANSYS参数化设计编程语言实现了激光沉积修复面缺陷损伤零件热力耦合场的数值模拟,得到了短光栅连续扫描和分区扫描情况下的节点热循环特性、温度场和残余应力场分布规律.结果表明,不同扫描方式下节点的热循环分布规律相似,但分区扫描时基材热量累积明显减小,且温度分布较为均匀,从而改善了基材中应力集中,使残余应力降低.为了验证结果的正确性,采用红外测温仪和压痕应变仪对不同扫描方式下激光沉积修复温度场和修复件表面残余应力进行了测量,并绘制了基材变形曲线.二者具有较好的一致性.

超声功率对激光熔覆Fe-Cr-V-C系涂层组织与性能的影响/沈言锦, 等. 焊接学报, 2017, 38(5): 74-78.

采用激光熔覆方法在基体表面制备出高强高硬度耐磨涂层,借助光学显微镜、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪以及磨粒磨损试验机等试验仪器研究超声波功率对涂层组织与性能的影响.同时利用图像分析软件ImagePro Plus测量晶粒尺寸.结果表明,超声波功率对涂层组织与性能均有明显影响.随着超声波功率的增加,空化效应以及声流作用也越来越明显,晶粒尺寸由87 μm减小到6 μm.涂层硬度与相对耐磨性都呈先增加后减小的变化规律.当超声波功率增大到1 000 W时,晶粒尺寸最小,其最小值为6 μm,涂层硬度达到最大值62 HRC,且其相对耐磨性也到最大,其耐磨性是基体的50倍左右.

深潜器用Ti80电子束焊接接头精细组织结构特征/安飞鹏, 等. 焊接学报, 2017, 38(5): 96-99.

进行了Ti80大厚板电子束焊接试验,实现了56 mm Ti80无缺陷焊接.分析焊缝和热影响区精细组织,结果表明,焊缝上部为柱状晶粒,下部为柱状晶和等轴晶,晶粒内组织为马氏体α相和残余β相.焊缝由上至下高温停留时间逐渐减小、冷却速度逐渐加快,马氏体α相呈长大趋势.热影响区分为靠近焊缝区的Ⅰ区和靠近母材的Ⅱ区.热影响Ⅰ区组织为马氏体α相、初生α相和β相;Ⅱ区组织为初生α相、次生α相和转变β组织.Ⅰ区由于受热影响作用大,其组织更接近于焊缝;Ⅱ区组织则更接近于母材组织.

窄坡口等离子-MAG复合焊工艺参数优化/吴向阳, 等. 焊接学报, 2017, 38(5): 116-119.

针对转向架构架焊接变形及根部焊道背部成形问题,研究坡口角度为30°的V形窄坡口旁轴式等离子-MAG复合热源焊接工艺.文中以SMA490BW耐候钢平板对接为研究对象,基于响应面法建立了主要影响熔深的等离子电流、MAG电流、焊接速度、等离子气体流量与焊缝根部焊道的熔深、背部余高之间的数学关系模型,并依此模型分析了等离子-MAG复合焊接工艺参数对焊缝熔深能力的影响,获得了合适的复合焊接工艺参数.与普通MAG焊相比,窄坡口等离子-MAG复合焊接工艺既可保证焊缝根部完全熔透又能有效地减小接头的焊接变形.

激光焊接状态图像灰度共生矩阵分析法/高向东, 等. 焊接学报, 2017, 38(6): 11-14.

在激光焊接过程中,金属蒸气和飞溅蕴含着丰富的焊接状态信息.以大功率盘形激光焊接304不锈钢为试验对象,应用紫外波段和可见光波段高速摄像机摄取焊接过程中金属蒸气和飞溅瞬态图像.分析图像区域纹理二阶统计特征——灰度共生矩阵,并用ASM(angular second moment)能量、惯性矩、熵和自相关性描述灰度共生矩阵,分析灰度共生矩阵与焊缝成形之间的关系,同时提取飞溅数量和面积、金属蒸气质心方位和金属蒸气高度等特征,建立BP(back propagation)神经网络模型,预测焊缝成形.结果表明,所分析方法能够有效反映金属蒸气、飞溅与焊接状态之间的关联,为在线监测大功率盘形激光焊接质量提供依据.

载荷方向对TC4钛合金激光焊缝疲劳性能的影响/许良, 等. 焊接学报, 2017, 38(6): 15-18.

针对不同载荷方向对TC4钛合金激光焊缝的疲劳性能的影响展开对比试验分析,对激光直、斜焊缝的疲劳寿命和疲劳断口进行了对比计算与分析.结果表明,直焊缝试件的疲劳寿命相比斜焊缝的分散性小,斜焊缝试件的中值疲劳寿命是直焊缝的1.98倍;直、斜焊缝试件疲劳裂纹均起始于显微硬度最低的热影响区表面,直焊试件裂纹在焊缝区扩展至断裂,疲劳裂纹扩展区有脆性解理特征,而斜焊试件裂纹穿过焊缝进入母材扩展至断裂,扩展区有典型韧性扩展特征;在瞬断区,斜焊缝试件比直焊缝表现出更好的韧性.

5A90铝锂合金电子束焊接头超塑性变形组织演变/程东海, 等. 焊接学报, 2017, 38(6): 29-32, 36.

对5A90铝锂合金电子束焊接头进行高温拉伸试验,使用光学显微镜观察试样变形过程中的组织演变,并对变形机理进行分析.结果表明,超塑性变形初期,接头超塑性变形机制以扩散导致的晶界迁移为主,焊缝细小等轴晶粒迅速长大.当应变大于100%时,接头中大晶粒开始发生动态再结晶,超塑性变形机制转变为动态再结晶机制.在超塑性变形过程中热影响区平均晶粒尺寸与焊缝平均晶粒尺寸逐渐接近,组织存在耦合均匀化过程.提出采用均匀化系数K来表征焊缝与热影响区的组织均匀化程度,随着变形的进行,K值逐渐升高.

基于脉冲激光的GMAW熔滴过渡解耦控制/肖珺, 等. 焊接学报, 2017, 38(6): 33-36.

实现电流解耦的熔滴过渡,在足够低的焊接电流下仍能获得稳定的细颗粒或射滴过渡,将从根本上提升熔化极气体保护焊(GMAW)过程的稳定性和焊接质量.为此,文中提出了一种采用激光脉冲照射熔滴,利用蒸发反冲力驱动熔滴过渡的新方法.首先试验观测了光致蒸发现象,初步分析了激光蒸发反冲力的特征.进而观测分析了小电流下脉冲激光控制熔滴过渡的效果.结果表明,采用激光脉冲照射能够实现熔滴过渡与焊接电流的完全解耦,熔滴过渡随激光脉冲表现为一脉一滴的形式,熔滴飞行轨迹沿激光入射方向有一定偏转,但对焊缝成形无不良影响.

激光熔覆Stellite-6+VC混合粉末的熔覆层组织/徐国建, 等. 焊接学报, 2017, 38(6): 73-78.

用脉冲300 W Nd:YAG激光器、6轴机器人、5 m长的光纤、送粉系统及送粉专用喷嘴,建立了激光机器人熔覆系统.在低碳钢(SM400B)上熔覆Co基合金(Stellite-6)和碳化钒(VC)混合粉末(VC的质量分数变化范围为0～100%),并对熔覆层的形状和显微组织进行了分析.结果表明,在0～80%范围内随着混合粉末中VC的质量分数增加,VC初晶相的数量随之增加,同时熔深也随之增加;根据混合粉末中VC的质量分数的不同,熔覆层显微组织可分为两种类型,即亚共晶组织和过共晶组织;亚共晶组织由富钴的γ相与共晶组织组成,过共晶组织由初晶VC相与共晶组织组成.

电子束焊熔池温度场及小孔演变的数值模拟/王佳杰, 等. 焊接学报, 2017, 38(6): 87-90.

针对2024铝合金电子束定点焊物理输运特点,在质量守恒、动量守恒、能量守恒以及VOF方程的基础上,建立了电子束深熔焊三维数学模型,系统描述了加热阶段以及冷却回填阶段点焊熔池的温度场以及小孔的演变过程,并通过焊缝形貌对比对计算结果进行了试验验证.结果表明,蒸汽反冲压力是小孔形成和加深的主要驱动力;在小孔出现以后,加热阶段的熔池最高温度区间位于瞬态小孔的底部,而当熔池冷却时冷却速度由上至下逐渐增加,并导致了焊缝微观组织的晶粒细化.

高铌TiAl/Ti600合金电子束焊接头组织与性能/王厚勤, 等. 焊接学报, 2017, 38(6): 96-100.

对高铌TiAl/Ti600合金进行了电子束焊接试验以便对高温钛合金与高铌TiAl合金高质焊接提供理论及试验依据,采用金相显微镜、扫描电子显微镜及X射线衍射仪等设备对焊接试样进行了分析.结果表明,高铌TiAl/Ti600接头极易产生裂纹缺陷.接头焊缝主要形成细针状α2-Ti3Al相及α-Ti相,而高铌TiAl侧热影响区呈现板条状及等轴组织形貌,Ti600侧热影响区为针状α′相.接头焊缝区硬度最大,达到586 HV, Ti600侧向高铌TiAl侧过渡过程中硬度逐渐增大,由焊缝到两侧热影响区硬度过渡梯度较大.高铌TiAl/Ti600电子束焊接头室温抗拉强度可达516 MPa,且接头断裂于偏高铌TiAl侧焊缝区,断裂性质为典型的脆性解理断裂,呈现穿晶断裂特征.

焊接速度对复合板激光对接接头腐蚀性能的影响/苟宁年, 等. 焊接学报, 2017, 38(7): 17-20.

对DSS2205/X65爆炸焊接成形的双金属复合板进行激光穿透对接焊试验,观察了不同的焊接速度下接头的金相显微组织,通过能谱法分析合金元素在焊接接头中的分布,测试了焊接接头复层一侧的动电位极化曲线.结果表明,焊接接头中金相组织沿厚度方向上出现了明显的分层特征;焊缝上部和下部的合金元素发生了相对较小的流动交换;焊接接头复层的极化曲线表明,焊接速度为1.2,1.5,1.8 m/min时接头复层表现出了更好的耐腐蚀性能,而它们的抗点蚀能力随着焊接速度的增大而增大.

基于光纤激光的LY12铝合金焊接试验分析/刘浩东, 等. 焊接学报, 2017, 38(7): 25-30.

在飞机制造领域,铝合金主要用于制造飞机蒙皮、梁、桁条和框架等结构.采用多模光纤激光器进行了1.4 mm厚LY12铝合金的激光焊接试验,研究了焊接工艺参数对铝合金焊缝形貌的影响规律,并对焊接接头的显微硬度及断口形貌进行了分析.结果表明,大功率高速度连续激光焊缝的成形具有不稳定性,当功率为2 200 W,焊接速度为55 mm/s,保护气体流量为10 L/min时,可以获得成形良好且无宏观缺陷的焊接接头.接头的平均抗拉强度约为388 MPa,达到母材抗拉强度的63.98%,断裂类型为韧脆混合型断裂.

2A14铝合金激光-MIG复合填丝焊特性分析/常云峰, 等. 焊接学报, 2017, 38(7): 40-44.

针对2A14铝合金同时进行了激光-MIG复合焊和激光-MIG复合填丝焊试验,对比分析了激光功率、离焦量、焊接速度、焊接电流、光丝间距、填丝速度等工艺参数对两种焊接方法焊缝成形的影响规律.结果表明,铝合金激光-MIG复合填丝焊方法切实可行,工艺适应性良好,与铝合金激光-MIG复合焊相比,均能在较宽的工艺参数范围内实现良好的焊缝成形;相同试验参数条件下,铝合金激光-MIG复合填丝焊的焊缝成形特征与激光-MIG复合焊基本相同,但其熔敷速度明显大于激光-MIG复合焊,焊缝余高明显增加.

基于线激光扫描的工业焊缝外观检测系统/范力予, 等. 焊接学报, 2017, 38(7): 99-103.

文中针对表面带有鱼鳞纹的焊缝提出了工业焊缝外观检测算法:采用高维最小二乘法来拟合焊缝轮廓线,求取拟合轮廓线的二阶导数来确定焊趾范围;并基于拟合轮廓与实际轮廓间的位置偏差提取特征点,进而得到工业焊缝的形状参数.基于上述算法,开发和调试工业焊缝检测的软硬件系统.试结果表明,针对表面有鱼鳞纹的焊缝该算法可以稳定、准确、快速的进行检测.工业应用表明,该系统可稳定实现焊缝轮廓数据的快速采集.通过该系统实现对采样数据的处理计算,最后得到准确的检测结果.

铝/钛异种金属填丝电子束熔钎焊接头组织与性能/王廷, 等. 焊接学报, 2017, 38(8): 1-4.

采用填丝电子束熔钎焊对TA2纯钛和1060纯铝进行了焊接试验,分别对接头显微组织、相组成、抗拉强度和显微硬度进行了分析.结果表明,采用填丝电子束熔钎焊可以实现纯钛与纯铝的有效连接,接头抗拉强度为98.8 MPa,达到铝母材的96.7%.接头呈现典型的熔钎焊特征,由钛侧钎焊接头及铝侧熔焊接头组成.熔钎焊界面存在Ti-Al金属间化合物层,其厚度小于2 μm,未对接头性能强度产生影响.铝侧熔化区内存在散布的金属间化合物起到一定强化作用,显微硬度最低值位于铝侧热影响区内,拉伸断裂于该区域.

置氢TC4钛合金激光焊接接头超塑变形组织均匀性分析/江训焱, 等. 焊接学报, 2017, 38(8): 28-32.

文中采用置氢处理的方式对钛合金激光焊接接头超塑性变形组织均匀性展开研究,研究不同的置氢量对TC4钛合金激光焊接头变形均匀性和组织均匀性的影响,并引进变形不均匀性系数和组织均匀化系数来进行表征.结果表明,置氢可以调节钛合金激光焊接接头中相组成,改善焊接接头超塑性变形均匀性.随着置氢量的增大,组织均匀化系数越大,组织均匀化程度越高;在相同置氢量,变形温度的升高或初始应变速率的降低均会使均匀化程度上升,并在置氢量1.30%、变形温度920 ℃、应变速率1×10-4s-1的条件下接头组织均匀化系数达到了95%.

镁/铜异种金属激光填丝熔钎焊接特性分析/孟圣昊, 等. 焊接学报, 2017, 38(8): 41-44, 67.

对T2纯铜板与AZ31B镁合金板以搭接接头形式进行激光填丝熔钎焊试验,研究了等热输入下激光功率对镁/铜界面附近物相结构、分布和接头性能的影响.结果表明,在适当的焊接工艺参数下可获得成形良好并具一定强度的镁/铜搭接接头,抗剪强度最大可达164.2 MPa,为镁合金母材的64%.激光功率较低时,镁/铜界面主要为极薄的Mg-Cu共晶组织.当激光功率较高时,从焊缝侧到铜侧,界面组织为α-Mg+ (Mg, Al)2Cu共晶组织/Mg2Cu+Cu2Mg金属间化合物/Mg-Al-Cu三元化合物/Mg2Cu+Cu2Mg金属间化合物;焊缝侧到铜侧,硬度先增大而后突然减小,再缓慢增大,结合面附近达到最大硬度165 HV.金属间化合物是影响焊接接头性能的主要因素,接头在此处发生脆性断裂.

微束等离子弧焊电弧温度场的分布特征及参数影响/王昂洋, 等. 焊接学报, 2017, 38(8): 77-81, 86.

使用数值模拟的方法,应用ANSYS软件对微束等离子弧焊电弧温度场分布进行了计算,并且基于光谱检测和高速摄影技术对微束等离子弧焊电弧温度场的分布进行验证.结果表明,电弧轴向温度在近钨棒处最大,距钨棒距离增加电弧温度减小;电弧径向温度在电弧中心处最大,随着径向距离增加,温度减小.随着焊接电流的增大,电弧近钨棒端面处及其中心的温度增大.钨棒端面半径减小,电弧近钨棒端面处及其径向中心温度增大.归一化后数值模拟的电弧端面径向和轴向温度分布,分别与光谱检测和高速摄影电弧图像处理的电弧光辐射强度分布保持一致.

Hastelloy X和Haynes 230激光焊接头的组织性能/刘悦, 等. 焊接学报, 2017, 38(8): 82-86.

Hastelloy X和Haynes 230分别是F级和G/H级燃烧室薄壁筒体用的镍基高温合金,采用光纤激光器对2 mm厚度的两类镍基合金板材进行焊接试验,并对比焊态及焊后固溶处理的接头组织性能.结果表明,焊态Hastelloy X的焊缝中碳化物呈网络状析出,其硬度高、韧性差,固溶处理后出现栅状组织及脆性Fe2W相.在焊缝一次枝晶内的枝晶生长方向线性排列,取向各异,热影响区晶内也存在栅状组织.Haynes 230晶粒较小,焊缝碳化物沿树枝晶晶界链状断续析出,固溶处理后平直晶界变为弯曲晶界,蠕变性能得到提高.

真空电子束焊接气孔缺陷诱发及平衡机制分析/罗怡, 等. 焊接学报, 2017, 38(8): 107-110.

针对真空电子束焊接试验焊缝出现的气孔缺陷,从受力平衡的角度分析了气孔的诱发机制及热力学平衡机理,提出了熔池中气孔的最小半径生存条件.结果表明,由气泡动力学的观点,加热面气化核心是诱发气泡的重要因素.不满足最小半径生存条件的气泡不具备热力学平衡条件,因此是无法生存的,最终不能发展成为气孔.对于产生于焊缝中部壁面的气泡的大小主要取决于气泡内的气体密度、表面张力以及气泡中气相成分的过热度.其中,过热度不但是气泡稳定性的推动力,也是决定气泡大小的主要因素.

热输入对6A02铝合金光纤激光焊缝成形的影响/许飞, 等. 焊接学报, 2017, 38(8): 119-123.

采用大功率密度的光纤激光对1.0 mm厚的6A02铝合金进行了激光焊接,着重研究了焊接热输入对焊缝宏观形貌、组织和性能的影响.结果表明,采用高速焊接且热输入控制在822 J/mm范围内可以获得稳定全熔透焊缝.典型的光纤激光焊缝横截面常呈近X形,此种形貌的焊接温度场不均匀性较小,有利于减少焊接失稳和变形.从熔合线至焊缝中心,显微组织逐渐从柱状晶组织向混合组织(柱状晶+等轴晶)转变.随焊接热输入的降低,焊缝区的显微组织相对细化,接头熔合线附近的软化现象逐渐减弱,焊缝区显微硬度和接头抗拉强度均略有增加.

GTAW熔池三维表面激光点阵反射特征的仿真与优化/李春凯, 等. 焊接学报, 2017, 38(9): 42-46.

熔池表面三维测量对实现GTAW熔透控制及深入理解电弧、熔池耦合作用具有重要意义.基于激光视觉提出了一种熔池表面测量方法.在熔池表面测量时激光光路参数变化对反射点阵图像有较大影响.为了研究激光入射角、激光器到熔池距离、成像屏到钨极距离对传感质量的影响规律,建立了熔池表面标准模型、入射线、反射线、成像屏方程,并采用光学反射定律逆向仿真了反射点阵的变化规律,并通过工艺试验对仿真结果进行了验证.结果表明,θ,D,L的最佳调节范围为28°～32°,45～55 mm,50～60 mm;仿真结果与试验结果吻合良好.

厚板TC4钛合金电子束焊接头组织演变规律/龚玉兵, 等. 焊接学报, 2017, 38(9): 91-96.

针对厚板TC4钛合金电子束焊接头组织不均匀性,研究焊接热输入对20 mm厚TC4钛合金的电子束焊接头组织演变规律的影响.结果表明,采用中等热输入时,钛合金接头在熔宽和熔深方向均存在较大的不均匀性,接头上部的晶粒尺寸均大于中部和下部,焊缝上部和中部生成了晶间α相和粗大的魏氏组织,增加焊缝脆性,降低焊缝塑性.增大焊接热输入会使晶粒和组织粗化,但是可以减小组织的不均匀性;而减小焊接热输入,会使晶粒和组织细化,但是组织不均匀性增大,且增加了气孔的数量.焊缝组织的不均匀性会导致力学性能的梯度较大,焊缝组织越粗大,抗拉强度越小.

电子束局部热处理工艺对TC4钛合金焊接接头组织及硬度的影响/卜文德, 等. 焊接学报, 2017, 38(9): 102-106.

文中对TC4钛合金厚板电子束接头局部热处理进行了研究,分析了电子束局部热处理扫描束流大小和扫描时间对接头显微组织及显微硬度的影响.结果表明,改变扫描束流和扫描时间对扫描区内母材的组织基本没有影响.不同扫描束流及扫描时间下接头显微组织特征变化较明显.电子束局部热处理使TC4接头组织更加细密,使焊缝整体的硬度水平降低,不同扫描束流和扫描时间,均能使焊接接头硬度趋于平稳且在一定值之间波动.

硬质合金与钢电子束焊接接头缺陷及断裂分析/陈国庆, 等. 焊接学报, 2017, 38(10): 1-5.

对WC-Co/40Cr进行电子束焊接试验,研究了焊缝和界面组织,同时分析了焊缝中裂纹的产生机理.结果表明,焊缝主要由马氏体和脆性η相组成,在组织和拉应力作用下生成两种典型裂纹缺陷,一类为冷却过程中尚未凝固的液态薄膜不能填充间隙产生的结晶裂纹;一类为较大残余拉应力使得焊缝中硬脆相开裂形成的淬硬脆化裂纹.界面由于元素扩散作用产生贫碳环境,在合适的温度梯度下会有η相包络生成.测试接头的力学性能,发现接头平均抗剪强度为506 MPa,断裂贯穿于硬质合金热影响区、界面、焊缝处,分别呈现沿晶断裂、准解理断裂和解理断裂的特征.