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基于接头形状分析的电子束焊接头性能研究

焊接 2010年第2期 66-68页

作者：付鹏飞刘昕毛智勇王亚军华中科技大学材料科学与工程学院武汉市430074 北京航空制造工程研究所高能束流加工技术重点实验室 100024 北京航空航天大学机械制造工程与自动化学院 100083

为了获取性能优良的电子束焊构件,在航空领域中更好地发挥电子束焊技术的作用,文中分析了不同工艺条件下接头的形状特征,进行了接头组织及拉伸力学性能的研究。试验结果表明,调控电子束焊工艺可获得钉形、钟罩形及漏斗形等形状接头,但... 详细信息

为了获取性能优良的电子束焊构件,在航空领域中更好地发挥电子束焊技术的作用,文中分析了不同工艺条件下接头的形状特征,进行了接头组织及拉伸力学性能的研究。试验结果表明,调控电子束焊工艺可获得钉形、钟罩形及漏斗形等形状接头,但无法改变焊缝金属的组织形态;由于呈现近似的"熔合线平行"特征,钟罩形接头的拉伸性能比其他形状接头更理想。研究表明,电子束焊接头形状特征可作为表征高能束焊接工艺与力学性能相关性的重要因素。

关键词：接头形状电子束焊拉伸性能

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低匹配对接接头应力集中系数计算及回归分析

焊接学报 2008年第7期29卷 109-112页

作者：赵智力杨建国刘雪松方洪渊哈尔滨工业大学现代焊接生产技术国家重点实验室哈尔滨150001

针对高强钢低匹配的横向对接接头形状设计,以最大限度提高接头静载承载能力和疲劳强度为目标,采用有限元计算的方法,考察了焊缝余高、焊趾过渡圆弧半径、盖面焊道宽度、板厚等几何参数对焊趾和焊根处应力集中的影响,回归分析得出的焊趾... 详细信息

针对高强钢低匹配的横向对接接头形状设计,以最大限度提高接头静载承载能力和疲劳强度为目标,采用有限元计算的方法,考察了焊缝余高、焊趾过渡圆弧半径、盖面焊道宽度、板厚等几何参数对焊趾和焊根处应力集中的影响,回归分析得出的焊趾和焊根处的应力集中系数的经验方程式,对高强钢低匹配对接接头设计具有指导意义。

关键词：接头形状应力集中系数焊趾和焊根低匹配对接接头设计

基于DIABEAM法的电子束能量密度测试分析

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真空科学与技术学报 2010年第2期30卷 189-192页

作者：付鹏飞王亚军毛智勇付钢华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室武汉430074 北京航空制造工程研究所高能束流加工技术重点实验室北京100024 北京航空航天大学机械制造工程与自动化学院北京100083

为了充分发挥电子束焊接技术在航空航天领域的作用,对反映束流品质的关键因素—电子束能量密度开展了研究;基于法拉第传感原理,通过DIABEAM测试法对真空电子束焊机电子束能量密度分布进行测试分析;结果表明:电子束能量密度分布呈非对称... 详细信息

为了充分发挥电子束焊接技术在航空航天领域的作用,对反映束流品质的关键因素—电子束能量密度开展了研究;基于法拉第传感原理,通过DIABEAM测试法对真空电子束焊机电子束能量密度分布进行测试分析;结果表明:电子束能量密度分布呈非对称的近高斯分布,随着聚焦电流的增加,电子束能量密度趋于发散分布,达到焦点状态时dP90区域内电子束能量密度均值最高;电子束能量密度峰值随着灯丝加热电流增加而增加,但受灯丝尺寸等因素的影响,灯丝加热电流达到稳定值后能量密度分布不变。

关键词：电子束焊接能量密度分布电子束测试接头形状

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外加磁场对不锈钢激光热丝焊的影响

激光技术 2017年第2期41卷 270-274页

作者：赵泽洋米高阳张勋王春明胡席远华中科技大学材料科学与工程学院武汉430074

为了研究磁场对激光焊接的影响,采用在工件旁放置永磁铁、提供横向或者纵向常磁场对不锈钢进行激光电流热丝焊接的方法,结合焊缝横截面形状以及焊缝组织等,对不同磁场下激光热丝焊接头进行了分析。结果表明,磁场的加入对焊接过程和接头... 详细信息

为了研究磁场对激光焊接的影响,采用在工件旁放置永磁铁、提供横向或者纵向常磁场对不锈钢进行激光电流热丝焊接的方法,结合焊缝横截面形状以及焊缝组织等,对不同磁场下激光热丝焊接头进行了分析。结果表明,磁场的加入对焊接过程和接头形状有显著影响,适当的磁感应强度能稳定激光热丝焊接过程,磁感应强度过大则易造成大量飞溅;焊缝接头的形状随磁场的方向、极性以及磁感应强度的变化而改变;横向磁场的加入能提高激光热丝焊接效率;磁场还能减少焊缝柱状树枝晶区域,促进胞状晶的形成,提高焊缝的显微硬度值。外加磁场在焊接熔池中产生了安培力,安培力是搅拌熔池的主要作用力,从而改变液态金属流动,造成激光热丝焊接头形状和组织的改变。

关键词：激光技术激光热丝焊磁场接头形状显微组织安培力

30%Cf/PA6复合材料的超声波焊-铆复合连接工艺研究

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30%Cf/PA6复合材料的超声波焊-铆复合连接工艺研究

作者：张国涛郑州大学

学位级别：硕士

碳纤维增强高分子复合材料(CFRP)由于低的密度、高的比强度和热稳定性等特点,广泛应用于汽车行业。传统超声波焊接接头的剪切强度高而剥离强度低,因此存在较大的安全隐患。因此,为了协同改善超声波焊接接头的剪切和剥离强度,本研究以30%... 详细信息

碳纤维增强高分子复合材料(CFRP)由于低的密度、高的比强度和热稳定性等特点,广泛应用于汽车行业。传统超声波焊接接头的剪切强度高而剥离强度低,因此存在较大的安全隐患。因此,为了协同改善超声波焊接接头的剪切和剥离强度,本研究以30%C/PA6复合材料为研究对象,开发了一种新型凸缘铆钉,制备了30%C/PA6复合材料的超声波焊-铆复合连接接头,研究了焊-铆接头的宏观形貌、截面组织、失效形式、剪切强度、剥离强度以及偶对腐蚀抗力,并分析了焊-铆接头的焊接机制和力学性能的改善机制。取得如下研究结果:超声波焊-铆复合连接的过程由库伦摩擦、铆钉铆入上板和下板、焊合面材料熔化和凝固五个阶段组成。所制备凸缘铆钉的沟槽有效阻止了接头焊合面熔化材料的溢出,促进了铆钉与铆接板材间的机械互锁和铆钉周围焊核的形成,因此改善了焊-铆接头的剪切强度、剥离强度和吸能性能。相对于剪切强度,其对剥离强度的改善效果更显著。其最佳焊接参数为2.5s焊接时间和0.38MPa焊接压力。采用最佳焊铆参数下制备的焊-铆接头的剪切强度和剥离强度较超声波焊接头分别提高了29.9%和39.2%,同时接头的能量吸收能力在剪切载荷作用下提高了87.2%,在剥离载荷作用下提高了244.6%。焊-铆接头的强度的改善缘于焊合面上铆钉周围形成的焊核以及铆钉与铆接板材间的机械互锁的综合作用。铆钉形状对超声波焊-铆接头性能具有显著的影响,尾部凸缘厚度和缺口是铆钉形状影响接头性能的两个主要因素。尾部凸缘厚度越厚,焊-铆接头的剪切和剥离强度越高,尾部凸缘缺口增加了焊-铆接头的剪切强度但不利于剥离强度的改善。双凸缘尾部有缺口型铆钉既能够实现焊-铆接头的剪切强度和剥离强度的协同改善,是一种改善超声波焊接接头性能的新型铆钉。铝阳极保护铆钉可以改善铆接接头和焊-铆接头的偶对腐蚀抗力,改善机理是铝阳极的优先腐蚀。对铆接接头,铆钉表面最少缠绕3%铆钉重量的铝丝才可以达到理想的保护效果。对焊-铆接头,尽管铝丝阳极保护的焊-铆接头在盐水浸泡1-3周内表现出较普通焊-铆接头高的腐蚀抗力,但第四周严重的接头强度和吸能性能的下降说明该种方法存在有一定的局限性,因此有必要进一步改进。

关键词： Cf/PA6复合材料凸缘铆钉超声波焊-铆复合连接接头接头形状剪切和剥离强度电偶腐蚀抗力

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磁场辅助光纤激光焊接工艺研究

磁场辅助光纤激光焊接工艺研究

作者：赵泽洋华中科技大学

学位级别：硕士

磁场辅助焊接技术是近年发展起来的一种新技术,辅助磁场能够搅拌熔池,可以减少焊缝中化学成分的偏析,调控焊缝显微组织,并抑制裂纹产生。国内外学者对磁场辅助电弧焊接和CO2激光焊接进行了系统的研究,但针对磁场辅助光纤激光焊接的研究... 详细信息

磁场辅助焊接技术是近年发展起来的一种新技术,辅助磁场能够搅拌熔池,可以减少焊缝中化学成分的偏析,调控焊缝显微组织,并抑制裂纹产生。国内外学者对磁场辅助电弧焊接和CO2激光焊接进行了系统的研究,但针对磁场辅助光纤激光焊接的研究鲜有报导。本文以不锈钢和铝合金作为研究对象,通过在工件旁边放置永磁体加入纵向或横向磁场,分析了外加常磁场对激光焊接以及激光热丝焊工艺的影响。研究了不同磁场条件下焊缝外观形貌、接头形状以及焊缝显微组织的变化规律。发现小于100mT的磁场对不锈钢接头形状及微观组织没有明显影响。磁场增大到380mT时,不锈钢非熔透焊缝接头熔宽减小,而熔深增大19.7%;熔透焊缝的底部熔宽增大40%,接头形状由单头束腰型变为双头束腰型。试验还发现磁场的极性和方向对不锈钢激光焊接过程和形貌没有显著影响,磁场的加入能使焊缝中出现“半熔化区”。辅助磁场还能增加不锈钢焊缝边缘的“晶须”数量,导致不锈钢和铝合金焊缝熔合线变得较为模糊。分析了磁场对激光热丝焊的影响,揭示了磁场对焊缝外观、接头成形及微观组织的影响规律。激光热丝焊中,磁场能使焊缝外观形貌更加均匀稳定,而接头熔宽会随磁场的方向和极性的改变而变化。磁场能使热丝焊缝的熔合线变得模糊,增加不锈钢焊缝中胞状晶的数量。磁场作用下的热丝焊熔池中,液态金属运动主要受到电磁驱动力和安培力的作用,前者能促使液态金属向下的流动,后者能决定焊缝横截面形状,安培力的大小及方向容易受电流和磁场影响。磁场和电流一定时,产生的安培力对铝合金熔池的影响更加显著。采用高速摄像探索了磁场对激光焊接熔池的影响,揭示了磁场对激光焊接过程的作用机理。发现磁感应强度对焊接熔池动态行为影响最明显,磁场的极性及方向对熔池流动基本没有影响。280mT纵向磁场下,铝合金熔池中液态金属产生剧烈震荡,熔池的面积明显增大,而不锈钢熔池面积在加入磁场后变小,熔池变得更加稳定。焊接热输入越大,磁场的作用更加明显。磁场作用下熔池中产生的洛伦兹力能改变液态金属的流动。不锈钢熔池中洛伦兹力相对较小,能抑制小孔前沿的液态金属的向后流动,使热量集中在小孔前方,从而使焊缝熔深增大;铝合金熔池中洛伦兹力较大从而促使液态金属剧烈震荡。

关键词：磁场激光焊接不锈钢铝合金接头形状洛伦兹力