30CrMnSiA钢真空电子束焊缝显微组织及力学性能研究

通过对航空航天常用的30CrMnSi钢进行真空电子束焊接,探讨了焊接工艺参数对焊接成形性、接头显维组织及力学性能的影响。研究结果表明:1.8 mm的30CrMnSiA钢板材的真空电子束焊缝成形良好,工艺参数范围宽;焊缝显微组织为典型的板条马氏体,焊缝显微硬度高达600 HV,远高于母材的300 HV;拉伸强度达1400 MPa,在拉伸试验中,所有接头全部在热影响区断裂。     

扫描波形对TC4钛合金电子束焊接焊缝成形的影响

扫描波形是电子束焊接时的工艺参数之一,但目前对于扫描波形对焊缝成形是否有影响未有定论。采用真空电子束的11种扫描波形对3 mm厚的TC4钛合金进行焊接,研究了电子束焊接不同扫描波形对焊缝成形的影响。结果表明:扫描波形对焊缝表面成形没有显著影响;不同扫描波形焊接所得焊缝横截面均为"楔形"焊缝,扫描波形为x方向的三角波、矩形波、锯齿波以及y方向的三角波时所得的焊缝存在单侧咬边缺陷;扫描波形对焊缝熔宽和熔深的影响呈现无规律的波动,但是焊缝深宽比基本没有变化。     

镍基合金大间隙搭接电子束填丝焊接头组织性能分析

对GH4169合金与电铸镍板材搭接接头真空电子束焊接工艺进行了研究,并详细分析了配合间隙对接头组织和性能的影响。结果表明:双层板搭接间隙越大,间隙层填充金属越多,上板焊缝堆高越低,间隙层填充金属为异种合金混合凝固而成,填充金属存在剧烈对流作用,焊缝下板熔深形状和尺寸基本无变化。焊接接头硬度从上部、中部和下部依次减小。当焊接接头的配合间隙≤0.8 mm时,配合间隙越大,接头抗拉剪性能越低,当焊接接头的配合间隙 0.8 mm时,配合间隙越大,接头抗拉剪性能越高。     

304/Q345R复合板焊接温度场和应力场的数值模拟研究

基于三维数值模拟软件Visual—weld,建立数值模拟的材料属性、热源模型、数值模型、熔池参数,对304/Q345R复合板的焊接温度场和应力场进行了数值模拟。通过X射线衍射法、盲孔法试验对数值模拟的应力值进行验证。结果表明:最大纵向残余应力值要高于最大横向残余应力值;复层最大拉应力值出现在焊接热影响区,而基层侧的最大拉应力值出现在焊缝中心处,模拟结果与试验结果吻合良好。     

Al-Cu-Li合金电子束焊接头的微观组织结构

采用真空电子束焊接Al-Cu-Li合金,分析了焊态下接头的微观组织以及焊后热处理对接头微观组织结构的影响。结果表 明,在焊态下,焊缝中心为典型的树枝晶,在树枝晶界分布着共晶组织,其主要组成相为α+θ′(Al2Cu),焊缝中的强化相数量较少。经过焊后热处理,接头焊缝区组织发生了显 著变化,焊缝中心组织由树枝晶转变为等轴晶,焊态下的晶界偏析现象得以消除,焊缝中析出了数量较多的球状δ′(Al3Li)相以及细针状T1(Al2CuLi)相,使接头的力学性能明显改善,接头抗拉强度由焊态下的348 MPa提高到热处理后的423 MPa,接头拉伸断口呈韧性断裂特征。     

TC2钛合金TIG焊接头组织性能研究及质量检测（英文）

对TC2钛合金薄板进行了TIG焊接试验,获得了成形良好的焊缝。对焊接后接头的断面组织、力学性能、断口形貌及质量检验进行了研究。结果表明,焊缝组织由大量的针状α′和β块组成。显微硬度曲线表明,接头熔合区的显微硬度值明显高于热影响区和母材,母材的显微硬度最低。接头的抗拉强度与母材相当,断口形貌表明接头的断裂机制为韧-脆混合型断裂。经化学、渗透及X射线检验,焊缝质量优良。     

焊接过程的有限元模拟

利用有限元分析软件ANSYS,对T型焊接的温度场和应力场的分布进行了动态模拟,提出高斯函数和双椭球函数相结合的双热源模型.并应用APDL语言实现了焊接全过程温度场的三维动态模拟,其结果与理论值比较吻合.     

陶瓷-金属梯度焊缝的自蔓延高温合成

本文将自蔓延高温合成（ＳＨＳ）技术与焊接技术相结合，探索了用梯度材料作焊缝的陶瓷与金属焊接的新途径，着重研究了梯度焊缝的制备工艺。结果表明，采用ＳＨＳ技术可成功地制取梯度焊缝层，这种焊缝可以缓和陶瓷与金属焊接时在界面处产生的热应力。     

焊接结构对某型金属波纹管使用寿命的影响分析

针对某补偿器波纹管出现的疲劳泄漏问题,开展了焊接结构对波纹管使用寿命的影响分析研究。首先,利用微结构分析的方法研究焊接结构形貌特性,并分析裂纹扩展机理,建立焊接结构的有限元模型;然后,利用子模型方法,对不同厚度焊缝的工作应力进行了计算分析,并提出波纹管焊接结构优化方案;最后,基于计算结果和疲劳寿命理论,对原始、改进波纹管焊接结构抗疲劳能力进行了分析。结果表明:1)原始焊接状态下,波纹管上封头连接环处易出现焊接缺陷,厚、薄焊缝处最大应力分别为462.84MPa和816.81MPa,超出了材料的疲劳极限,是波纹管低周疲劳破坏的主要原因;2)理想无焊接缺陷状态下,该型波纹管上封头连接环焊缝区的最大应力大约为260MPa,安全系数约为2;3)改进型波纹管连接环焊缝焊趾区最大应力为113MPa,安全系数约为4。本文的研究可为金属类波纹管的焊接结构优化和耐久性分析提供参考。     

球管焊接应力应变有限元三维数值模拟

利用大型有限元分析软件ANSYS,对空心球与钢管焊接件的温度场和应力应变场进行了三维数值动态模拟。不同阶段具体控制措施的准确运用使焊接模拟这一复杂过程得以实现,有限元分析计算结果表明,由于钢球及钢管弧线方向不易变形,管球焊接焊缝应力水平较高,焊缝较易发生脆性破坏,合理的焊接速度与分段施焊法的应用均能有效降低焊接应力水平。     

GH3044高温合金激光熔覆焊接工艺研究

为解决航空发动机高导内机匣裂纹修复问题,采用RRW3040型激光熔覆设备对1.5mm厚的高温合金GH3044进行有间隙对接焊接,对焊接坡口间隙、激光功率、焊接速度三因素进行正交试验,得到的最佳工艺参数为间隙0.5mm、功率600W、焊接速度0.011m/s。对焊接接头进行拉伸强度测试、硬度检测、金相检查、抗弯曲测试。测试结果表明,在最佳工艺参数条件下,可得到熔合良好,无裂纹、较大气孔、夹杂等缺陷的焊接接头,接头拉伸强度平均值可达752MPa,且焊缝区域硬度和热影响区硬度相对于基体硬度的波动值范围均小于10%,焊缝区域保持了良好的塑性。     

铝锂合金氩弧焊与激光焊研究

研究了Ａｌ－Ｌｉ－Ｍｇ－Ｃｕ－Ｚｒ系国产铝锂合金的焊接性。研究表明，用净化的氩气保护并带拖罩的氩弧焊接铝锂合金，焊接接头及其热影响区表面仅有轻微的氧化色。金相分析表明，焊接接头结合良好，且有相当的机械性能。电子探针微区域分析表明，焊缝与热影响区及母材成分除锂未能分析，其余成分变化甚微，厚度３．５０ｍｍ试样均焊透。用ＹＡＧ激光焊，氩气保护，单面焊能焊透≤０．７０ｍｍ厚的铝锂合金板，而双面焊能焊≤１．５０ｍｍ厚的板，焊件的接头及其热影响区保持原金属光泽，焊缝窄。微区域成分分析表明，焊缝、热影响区与母材几乎无变化。     

搅拌摩擦焊焊缝材料二维塑性流动研究

用紫铜作标示材料 ,进行了LF6铝合金的搅拌摩擦焊对接试验 ,焊后截取了焊缝的水平面试样 ,对标示材料在焊缝中的流动痕迹进行了分析。研究结果表明 ,搅拌摩擦焊过程中 ,焊缝材料流动与焊缝中心是不对称的 ,在前进边有材料往前流动也有材料向后流动 ;在返回边材料只是向后流动 ,且有部分材料进入前进边 ;为了分析试验观察到的沿焊缝水平面材料的流动形态 ,本文尝试建立了一个二维挤压模型 ,在该模型中认为在探针的周围有一个形状不变的热塑性区域 ,并用运动分解、合成的方法研究了探针周围热塑性材料的流动趋势 ,用该模型模拟了标示材料在焊接过程中的流动过程 ,模拟结果能解释试验所观察到的现象     

热适配螺栓连接及其配合界面位置影响分析

针对高温下传统高温合金螺栓连接复合材料结构时的热膨胀不适配问题,研究与设计一种热适配新型结构分体式金属螺栓,具备较好的高温防松效果。推导了高温剩余轴力与多种参数之间的理论公式,分析配合界面位置对高温防松效果的影响;建立有限元模型,模拟螺栓温升时的轴力变化情况;进行热适配螺栓与普通螺栓常/高温静力拉伸对比试验,结果表明该种热适配螺栓有较好的高温防松效果,印证配合界面位置对高温防松效果的影响方式。     

铝锂合金激光焊试验研究

研究国产8090铝锂合金YAG激光焊。试验表明：在合理的焊接工艺参数下可得到优良的焊接接头，接头表面平整、光洁。单面焊能焊厚度不大于0.70mm板，双面焊能焊不大于1.4mm板。金相分析表明接头结合良好、焊缝为细晶组织、焊缝窄，热影响区小，电子探针微区域分析表明焊缝及热影响区成分几乎无变化。8090铝锂合金易产生焊接热裂纹，并易产生延迟裂纹，焊后应进行去应力处理。     

TB200型飞机前起落架安装支架焊接修复

基于对安装支架裂纹失效机理的分析,展开对焊接修复方案及其工艺进行研究。研究内容包括提出焊接修复方案,原件材料性能分析,确定焊接方法、焊接材料以及相关工艺措施,并对原件焊缝和修复焊缝的机械性能进行对比分析。实际使用情况证明,安装支架焊接修复获得了成功．     

基于线结构光的焊缝特征尺寸检测方法（英文）

随着机械加工与制造行业的迅速发展,焊接已被广泛运用于结构件的成型连接中。目前多采用人工方式进行焊接和焊缝质量检测,生产效率低下,产品质量不稳定。本文针对焊缝特征尺寸视觉检测需求,以焊缝为研究对象,搭建了基于线结构光的焊缝特征尺寸视觉检测系统,提出了一种自适应的光条亚像素中心提取算法和一种焊缝光条的特征点提取算法。实验结果表明:焊缝宽度的检测误差为0.216 mm,焊缝余高的检测误差为0.035 mm,单次测量在109 ms内,系统的检测稳定性和重复性为1%,满足了实际应用的在线检测要求。     

基于Lattice-Boltzmann方法的多孔介质真空绝热特性

作为真空绝热板的芯材,多孔介质微尺度空间形貌结构及物性参数对其绝热性能影响较大。为研究多孔介质真空下的导热性能,选择颗粒状、纤维状和泡沫状3种典型多孔介质材料,并基于Lattice-Boltzmann(LBM)提出了一种随机构造多孔介质物理模型的方法。模型中重要参数结合多孔介质电镜扫描图像处理获取。采用D3Q15LBM模型进行数值模拟,并分析了真空度及颗粒/纤维/泡孔等效直径对导热系数的影响规律。模拟与实验的对比结果揭示了多孔介质真空下的导热系数随真空度及多孔介质物性参数的变化规律。     

K417合金缓进磨削烧伤表面形貌及形成机理

本文在严格控制的实验条件下,建立了磨削弧区温度同试件表面烧伤色之间的对应关系;并以扫描电镜(SEM)、电子探针(EPA)等较为先进的测试仪器为手段详细研究了K417镍基铸造高温合金缓进磨削中表面为正常、淡黄、黄褐、紫褐以及紫黑等深浅不同的色斑时诸试件表面形貌特征和对应的砂轮表面形貌特征,揭示了K417材料缓磨中表面形貌的变化特征及其形成机理。测试结果表明,K417材料缓磨表面出现烧伤色斑时,磨粒与试件材料之间存在粘结现象;试件表面出现粘结滞留的涂覆物。随表面烧伤色层次的加深,磨粒与试件材料之间的粘结越普遍、越严重,试件表面涂覆程度亦越强烈。当出现紫黑色斑时,表面还伴有微裂纹出现。     

GH150氩弧焊接头组织和力学不均匀性研究

研究了ＧＨ１５０合金对接氩弧焊接头显微组织和力学性能的不均匀性，用金相分析和微型剪切试验等方法得到了该焊接接头各区域的微观组织和力学性能分布特性。结果表明，该焊接接头中存在着比较严重的微观组织和力学性能不均匀性，其不均匀程度在熔合线附近最为严重。因而认为熔合区是该焊接接头力学性能最薄弱的部位。同时，由微型剪切试验所得到的力学性能梯度曲线还表明，ＧＨ１５０合金是一种高强度材料，其韧塑性却偏低；在焊接接头各区域中的强度指标变化不大，但是焊缝和热影响区的韧塑性比母材降低较多。其中，焊缝的剪切变形率降低２１．８％，剪切功降低２５．５％。