铜/钢电子束自熔焊与间隙填丝焊焊缝成形研究

由于电子束自熔焊焊接过程中焊接接头间隙适应性效果差,在焊透的情况下极易产生焊缝表面下塌等缺陷,影响焊缝的成形质量和接头力学性能。课题组采用电子束间隙填丝焊焊接方法,分别以QCr0.8和304不锈钢为母材,紫铜焊丝作为填充材料,开展了电子束自熔焊和间隙填丝焊两种焊接试验。对比两种焊接方法下的焊缝成形质量,重点揭示了电子束间隙填丝焊接头成形特点。结果表明：电子束自熔焊存在明显的焊缝表面下塌缺陷,而电子束间隙填丝焊对接头间隙适应性效果非常好,可获得成形质量良好的焊缝;可以极大地改善焊缝表面下塌缺陷。在试验参数范围内,当间隙值为1.2 mm时,电子束间隙填丝焊焊缝表面下塌量仅有0.1 mm,对应的接头最高抗拉强度为240 MPa,全面优于铜/钢电子束自熔焊接头。     

2A14铝合金双轴肩搅拌摩擦焊工艺研究

为了获得性能良好的焊接接头,对厚为5 mm 的2A14 T6铝合金进行双轴肩搅拌摩擦焊（bobbin tool friction stir welding, BT FSW)工艺研究。采用一种特殊设计的搅拌头,通过正交试验方法,对2A14铝合金进行BT FSW焊接试验;利用光学显微镜和电子万能试验机分析不同焊接参数 下焊缝的组织形态和力学性能,得出优化后的工艺试验窗口。研究表明：BT FSW焊缝组织特征与常规FSW明显不同,呈“哑铃型”,随着焊速的增加,抗拉强度 与延伸率先增加后降低,最大的抗拉强度在焊速为250 mm/min时获得,其抗拉强度约为239 MPa,达到了母材强度的54%,延伸率仅为3.2%,接头断在有细微裂纹 的地方。这项研究表明此工艺试验方案是切实可行的。     

电极形状对铝合金薄板凸焊影响的有限元分析

凸焊过程的焊接电流和焊接压力是影响焊接结构质量的重要工艺参数.利用有限元分析软件Simufact-welding建立了多场耦合的凸焊有限元仿真模型,研究了6063铝合金薄板凸焊过程中电极形状对焊核尺寸和残余应力的影响.结果表明,当焊接电流35kA、焊接压力5kN时,采用C型电极能够在相同的电流和压力下,得到最小的焊核尺寸以及最小的接头变形量.经过实验对比,发现C型电极的变形量最小而D型电极的变形量最大,其仿真结果基本能够代表实验结果,因此,该仿真方法能够较为准确地为真实焊接过程提供方向性指导.     

LCCE焊接熔深特性研究

选用直长型ＬＣＣＥＪ４２２和普通Ｊ４２２焊条对Ｑ２３５钢焊接，分析对比焊接质量和接头显微组织，测试其力学性能，研究熔深特性。结果表明：两种接头质量均符合要求，ＬＣＣＥ焊缝组织细小致密，焊接接头的延性、韧性优于普通焊。在大电流焊接时，ＬＣＣＥ具有深熔特性，当电流１３５Ａ，预留间隙４ｍｍ时可一次焊透１２ｍｍ原的钢板，并在实际生产中得到应用。     

TC4钛合金焊后电子束局部热处理残余应力有限元分析

针对TC 4钛合金电子束焊接及焊后局部热处理过程,采用AN SY S非线性有限元程序,模拟了TC 4钛合金电子束焊态和焊后电子束局部热处理的实际焊接温度场以及焊接接头应力场的变化和残余应力的分布.主要研究了焊后电子束局部热处理工艺对焊接接头残余应力的影响规律.结果表明,焊后电子束局部热处理可以降低焊缝及近缝区的残余应力峰值,并可使应力重新分布,即应力峰值点向母材扩展.     

未焊透缺陷安全尺寸的评价研究

未焊透是压力管道焊接接头常见缺陷之一,严重时会导致管道的承载能力明显降低,进而引发严重的安全事故。 目前我国的《在用工业管道定期检验规程》中对未焊透管道的定级是很保守的,为了减少对未焊透缺陷的返修,文章采 用非线性有限元分析的方法,通过简化未焊透管道的影响因素,并研究在不同载荷工况下管道失效模式与缺陷尺寸的关 系,获得了未焊透管道的极限载荷曲线簇;再运用塑性力学分析方法对有限元分析结果进行筛选,得到了焊接缺陷的安 全尺寸;最终通过试验验证极限载荷数值分析结果的合理性。研究结果表明含有超标焊接缺陷（如未焊透）的管道不通 过复杂应力计算和安全评定即可在保证安全前提下最大限度地使用。     

钛合金电子束焊接接头疲劳试验数据统计分析

本文利用国际焊接学会推荐的统计方法，对BT20钛合金电子束焊接接头焊态和焊后电子束局部热处理两种试样的疲劳试验结果进行了统计处理与分析．结果表明：对于BT20钛合金母材和电子束对接接头可以按铝合金参考FAT80级S—N曲线进行疲劳设计．建议在对BT20薄板进行电子束焊接和电子束局部热处理时应采取必要措施，以保证将焊接变形控制到最小程度，从而提高其疲劳强度．     

不锈钢薄板焊接变形影响因素与控制方法

针对目前不锈钢薄板在焊接时,存在的焊接结构件变形、焊接质量差、使用性能低等缺点,为进一步改善薄板焊 接加工工艺,对焊接变形影响因素进行分析,重点从输入热源、焊缝尺寸、初始粗糙度、板厚和焊接装配等因素出发阐述 了对焊接变形的影响。提出在焊接时需要通过进一步畸化焊接温度场、增强焊接结构件刚度、设计施加辅助热源或冷 源、夹具约束或者旋转挤压等组合装置来达到控制薄板的挠曲变形的目的。最后提出有限元仿真技术在焊接中的应用 将会更加科学地分析和预测焊接变形。     

超薄N6镍板焊接焊缝成形质量研究

当镍及镍基合金板材厚度小于l mm时,在焊接过程中容易出现烧穿、气孔和裂纹等缺陷,严重影响了焊接成形 质量。针对超薄镍及镍基合金的特殊性以及在焊接过程中易出现的问题,采用脉冲微束等离子弧方法焊接0.1 mm厚薄 镍板。文中分析了在一定占空比下,不同脉冲频率和不同基脉比对超薄N6镍板的焊缝成形质量的影响,得到合适的焊 接工艺参数。研究结果表明当基脉比为0.4,脉冲频率为500 Hz时,超薄N6板焊缝成形质量最好。通过该研究成功实 现了0.1 mm厚超薄N6的脉冲微束等离子弧焊接。     

异种金属搅拌摩擦对接焊研究进展

搅拌摩擦焊在异种金属连接上有着重要运用，从焊接工艺参数、接头力学性能、界面金属间化合物层及材料流动等方面概述了近年来国内外异种铝合金、铝合金 钢、铝合金 镁合金、铝合金 铜合金、铝合金 钛合金搅拌摩擦对接焊，并论述了异种金属搅拌摩擦对接焊数值模拟技术的研究进展。指出了目前对异种金属搅拌摩擦对接焊数值模拟技术的研究存在如数值模拟方法、材料本构模型、热源模型和边界摩擦模型等方面的不足；提出今后要完善搅拌摩擦对接焊模型，为工程实际运用提供快捷可靠的技术支持。     

管-管相贯线机器人焊接枪体姿态的拟合

针对管一管相贯线机器人焊接焊缝,提出了其具有不一致的角焊缝和焊接接头深度的特点,指出了管一管相贯线 的全位置焊接对焊接机器人的要求,通过MATLAB分段拟合的方法得到机器人坐标系下6个轴的坐标与工件坐标系坐 标的关系曲线,即焊接机器人的枪体姿态,为后续通过对焊接机器人焊枪姿态的合理设定和工艺参数的优化来保证相贯 线焊缝的成形质量的研究奠定基础。     

40 mm厚铁素体不锈钢与16Mn钢异种电子束焊接接头显微组织结构研究

为了探究异种钢焊接接头的强度和使用性能，课题组对焊接接头不同位置处的显微组织结构进行研究。首先，电子束焊接将06Cr13Al铁素体不锈钢（FSS）对接连接到16Mn低合金钢厚板上；通过工艺优化，在电子束偏移向16Mn钢1.5 mm时获得成型良好的焊接接头；采用光学显微镜、X射线衍射仪和扫描电子显微镜研究异种焊接接头不同位置处的显微组织，并测试异种接头硬度。结果表明：焊缝主要由粗大的柱状晶和中心轴向晶粒组成，显微组织由板条马氏体组成；16Mn钢的热影响区（HAZ）显微组织为羽毛状的上贝氏体和针状铁素体，铁素体不锈钢热影响区主要以粗大的铁素体和马氏体组成；焊缝区的显微硬度明显高于母材，焊缝不同厚度处的显微硬度没有明显的差异。焊接接头成型良好，未观察到缺陷。     

CCEW对16Mn钢焊接接头组织和力学性能的影响

本文利用ＣＣＥＷ技术，采用直长型焊条（ＬＣＣＥＪ５０７）对１６Ｍｎ钢进行双面焊和单面焊双面成形对接，分析焊缝宏观质量和缺陷，检验显微组织，测试其力学性能。结果表明：接头外观质量良好，焊缝的显微组织正常，力学性能符合国际。对１２ｍｍ厚的板材，可以实现预留间隙双面焊一次焊透，省去开坡口工序，从而提高生产效率，值得推广应用。     

基于视觉传感的焊缝跟踪系统研究现状

视觉传感技术在焊接机器人上的应用,大大提高了机器人的焊接效率和焊接质量。文中介绍了基于视觉传感的 焊缝跟踪系统的分类及主动视觉和被动视觉技术的基本原理;分析了图像处理技术的滤波去噪、图像分割与边缘检测和 特征分析等研究方法;分析了焊缝跟踪系统的控制结构和智能控制技术的应用现状。最后提出根据视觉传感系统测得 焊缝的信息,实时调节焊接参数以及焊枪角度等工艺参数进行自动化和智能化焊接是未来发展方向。     

基于DYNAFORM的对拼焊板拉深坯料优化

针对当前激光拼焊件拉深过程高成本、低效率以及工艺复杂等问题,文章建立了一个激光拼焊板拉深坯料焊缝 布置模型。首先通过单向拉伸实验获取高强度钢板DP780及超高强度钢板DP1180的力学性能参数,并将这些参数代 入CAE模拟软件中,以提高模拟的准确性。经筛选确定2个极值代表方案,通过对比得出优化焊缝方位布置模型,并从 理论上说明了此模型优于其他模型的原因,其后对最优模型进行物理实验。实验证实该模型在完成拼焊板拉深工艺时, 不仅可以降低生产成本、提高生产效率,同时还能降低工艺复杂程度。该模型可为复杂拼焊件冲压成形的生产实践提供 理论指导。     

焊接机器人轨迹规划的研究现状

为了提高焊接效率、改善焊接质量的实际生产需求,对焊接机器人空间轨迹规划的方法及研究现状进行了综述, 对关节轨迹规划法和笛卡尔轨迹规划法做出了比较,指出了轨迹规划中存在的问题即如何更便捷地实现最优轨迹规划 和多种最优算法的统一,认为空间轨迹同焊接工艺参数进行联合规划将是未来研究的重点和方向。     

梯形布药法寻求最佳爆炸焊接药量参数的实验研究

两种力学性能相差较大的金属进行爆炸焊接实验时．其工艺参数的选择比较困难．本文以镍板与铜板的爆炸焊接实验为例．采用梯形布药法寻求爆炸焊接的最佳药量参数，获得良好的实验结果，另外研究了爆炸焊接中药量参数对结合区形状的影响．实验结果表明：本方案可简便快捷地获得最佳焊接药量参数．具有较高的实际应用价值．     

等温热处理获得奥-贝球铁焊缝金属研究进展

奥-贝球铁具有优异的综合力学性能和良好的耐磨性,引起了世界广泛关注.本文重点对我国在奥-贝球铁研究中有关合金元素在铸铁焊缝中的冶金行为,奥-贝球铁的组织与力学性能,焊缝金属通过等温热处理获得奥-贝球铁组织及奥-贝球铁焊接新材料的研究进展给以介绍.