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舰船用6082铝合金TIG焊组织与力学性能分析

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焊接学报 2014年第2期35卷 91-94,117-118页

作者：孙乎浩薛松柏冯晓梅林中强李阳南京航空航天大学材料科学与技术学院南京210016 浙江宇光铝材有限公司武义321200

采用ER4043和ER4047焊丝,对厚度为12 mm的舰船用6082铝合金进行了TIG焊接试验研究,测试了焊缝强度并对其显微组织进行了观察分析.结果表明,在采用文中推荐的焊接参数条件下,使用Al-Si系焊丝的焊接接头力学性能优良,焊缝区组织为树枝状... 详细信息

采用ER4043和ER4047焊丝,对厚度为12 mm的舰船用6082铝合金进行了TIG焊接试验研究,测试了焊缝强度并对其显微组织进行了观察分析.结果表明,在采用文中推荐的焊接参数条件下,使用Al-Si系焊丝的焊接接头力学性能优良,焊缝区组织为树枝状晶的铸态组织,熔合区出现异于焊缝中心的胞状晶;热影响区受焊接热循环作用组织有所粗化.使用ER4043焊接的接头抗拉强度略低于使用ER4047的接头,但塑性相对较好并且生成大气孔的倾向相对较低.

关键词：舰船用铝合金 TIG焊显微组织力学性能

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TIG焊熔池在阶跃参数下的数值分析

焊接学报 2012年第9期33卷 17-20,28页

作者：黄健康郭朝博石玗樊丁兰州理工大学有色金属合金及加工教育部重点实验室兰州730050 兰州理工大学甘肃省有色金属新材料重点实验室兰州730050

建立了恒流作用下TIG焊熔池的非稳态三维数学模型,利用FLUENT软件,通过选择合适的边界条件和热物理性能参数,强烈耦合控制方程组得到焊接熔池温度场、流场等的变化规律,针对熔池尺寸及相对于熔池中心等距点的温度,分析了在不同焊接工艺... 详细信息

建立了恒流作用下TIG焊熔池的非稳态三维数学模型,利用FLUENT软件,通过选择合适的边界条件和热物理性能参数,强烈耦合控制方程组得到焊接熔池温度场、流场等的变化规律,针对熔池尺寸及相对于熔池中心等距点的温度,分析了在不同焊接工艺参数阶跃下的变化规律.结果表明,随着焊接大电流向小电流的阶跃,熔池的尺寸及内部的流速都有一定程度的减小,随着电弧电压、焊接速度、工件板厚和板宽的阶跃,其变化都具有一定的滞后性,通过各种调整焊接工艺参数均可以达到调节熔池尺寸的效果.

关键词： TIG焊熔池数值模拟 FLUENT

基于VOF模型的移动TIG焊三维瞬态熔池行为分析

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热加工工艺 2020年第21期49卷 102-106页

作者：罗家元杨全重庆交通大学机电与车辆工程学院重庆400074

根据钨极惰性气体保护焊(tig)实际的熔池情况,建立了移动热源作用下的三维瞬态熔池数值计算模型。考虑了熔池内部所受到的浮力、电磁力、Marangoni力等综合作用对熔池流场和温度场的影响,获得了各时段不同焊接电流TIG焊的熔池行为变化... 详细信息

根据钨极惰性气体保护焊(tig)实际的熔池情况,建立了移动热源作用下的三维瞬态熔池数值计算模型。考虑了熔池内部所受到的浮力、电磁力、Marangoni力等综合作用对熔池流场和温度场的影响,获得了各时段不同焊接电流TIG焊的熔池行为变化规律。结果表明,焊接熔池在电弧压力、电磁力、浮力和Marangoni力的共同作用下快速流动搅拌,使形成的焊缝较为均匀。在焊接热源移动过程中,熔池前端等温线被"压缩",热量密度较为集中,温度梯度较大。而尾部发生明显"拖尾",且热量分散,真实地反映了焊接熔池的演变。在此基础上,增大焊接电流后,熔池搅动增速,使得热量传播效率提升,引起了熔池体积增大。

关键词： TIG焊 VOF模型熔池行为 FLUENT

不锈钢A-TIG焊熔池表面张力测量及熔深增加机理研究

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不锈钢A-TIG焊熔池表面张力测量及熔深增加机理研究

作者：边春红兰州理工大学

学位级别：硕士

活性钨极氩弧焊(A-tig)焊作为一种新型的焊接方法,相比于传统TIG焊,能够大幅提高焊缝熔深,将其应用于不锈钢焊接中能有效减小焊接变形、热应力集中等问题,在工业生产中得到了广泛的应用。目前尚无有效的手段能够实现熔池金属表面张力的... 详细信息

活性钨极氩弧焊(A-tig)焊作为一种新型的焊接方法,相比于传统TIG焊,能够大幅提高焊缝熔深,将其应用于不锈钢焊接中能有效减小焊接变形、热应力集中等问题,在工业生产中得到了广泛的应用。目前尚无有效的手段能够实现熔池金属表面张力的测量,电弧作用下熔池液态金属表面张力变化规律认识不清,使得A-TIG焊熔深增加机理缺乏统一的认识,尤其多组元活性剂配方的优化大多通过正交实验,存在一定的盲目性。在此背景下,本文利用熔池振荡法测量了不同组元活性剂下不锈钢A-TIG焊熔池金属表面张力数据及变化规律,对A-TIG焊熔深增加机理进行了研究。首先根据熔池振荡原理搭建了基于激光视觉法的不锈钢A-TIG焊熔池表面张力测量系统及电弧行为测试系统。其次对单组元(氧化物、氟化物、氯化物)活性剂作用下不锈钢TIG焊熔池表面张力变化规律、电弧行为进行研究。结果表明,氧化物活性剂会使熔池表面张力温度梯度由负变正,导致熔池金属马兰格尼对流模式发生变化,熔池中氧元素含量是影响熔池金属表面张力温度梯度的主要因素;SiO、BO、CrO会引起电弧收缩,不同活性剂引起电弧收缩的原因不同;氧化物活性剂作用下熔池表面张力温度梯度改变和电弧收缩均会引起焊缝熔深增加,但熔池表面张力温度梯度的改变占据主导地位。氯化物(NaCl)活性剂不会改变熔池表面张力温度梯度,但是会引起电弧收缩;氯化物活性剂引起焊缝熔深增加的主要原因是电弧收缩。氟化物活性剂(CaF、MgF、NaF、NaAlF)会引起熔池金属表面张力绝对值降低,熔池金属流速增加,但不同氟化物对熔池表面张力温度梯度的影响并不一致。碱土金属氟化物(CaF、MgF)作用下,电流较小时,熔池表面张力温度梯度为负,电流达到一定值时,熔池表面张力温度梯度由负变正;碱金属氟化物(NaF、NaAlF)作用下,熔池表面张力温度梯度由负变正,氟化物作用下熔池马兰戈尼对流效应明显弱于氧化物。碱土金属氟化物使电弧扩展,碱金属氟化物引起电弧收缩。氟化物引起焊缝熔深增加主要是熔池金属表面张力绝对值降低引起熔池金属流速增加造成的。最后选取三种典型的活性剂(TiO、NaCl、CaF)两两组合,对不同配比的二组元活性剂作用下不锈钢TIG焊熔池表面张力变化规律、电弧行为进行研究。结果表明,二组元活性剂为TiO和CaF时,TiO-70%+CaF-30%作用下,焊缝熔深最大;二组元活性剂中随着TiO的增加,表面张力温度梯度由负变正,表面张力温度梯度系数变大;二组元活性剂中TiO使熔池表面张力温度梯度发生变化,CaF使熔池表面张力绝对值降低引起熔池金属流速增加,此时二组元活性剂增加熔深是熔池表面张力温度梯度改变和熔池金属流速增加共同作用的结果。二组元活性剂为TiO和NaCl时,TiO-70%+NaCl-30%作用下,焊缝熔深最大;二组元活性剂中随着TiO的增加,熔池表面张力温度梯度由负变正,随着NaCl的增加,电弧宽度逐渐减小;二组元活性剂中TiO引起熔池表面张力温度梯度变化,NaCl引起电弧收缩,此时二组元活性剂增加熔深是电弧收缩和熔池表面张力温度梯度改变共同作用的结果。二组元活性剂为CaF和NaCl时,熔池表面张力温度梯度不会发生变化;二组元活性剂中CaF使熔池金属流速增加,NaCl引起电弧收缩,此时二组元活性剂引起熔深增加是熔池金属流速增加和电弧收缩共同作用的结果。二组元活性剂对增加焊缝熔深有协同作用。

关键词： TIG焊熔深活性剂表面张力电弧行为

He+辐照对不锈钢TIG焊焊缝微观形貌与性能的影响

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He+辐照对不锈钢TIG焊焊缝微观形貌与性能的影响

作者：李鑫江苏大学

学位级别：硕士

不锈钢材料因为良好的力学性能,在核电产业中使用广泛。但是核反应堆的环境比较特殊,中子辐照对材料的辐照损伤和材料性能方面的影响是近年来国内外学者开始研究的热点问题。国内外学者对核电材料的辐照效应做了大量研究,但是对焊缝的... 详细信息

不锈钢材料因为良好的力学性能,在核电产业中使用广泛。但是核反应堆的环境比较特殊,中子辐照对材料的辐照损伤和材料性能方面的影响是近年来国内外学者开始研究的热点问题。国内外学者对核电材料的辐照效应做了大量研究,但是对焊缝的辐照效应研究得相对较少。本文对304奥氏体不锈钢、430铁素体不锈钢和T91马氏体不锈钢分别进行手工TIG焊接,对焊缝进行He辐照。通过SRIM软件模拟三种不锈钢焊缝的辐照损伤;并通过对辐照后的焊缝进行XRD、SEM等测试,表征了辐照后三种不锈钢焊缝的晶体结构和表面微观形貌,研究了不同辐照剂量对三种不锈钢焊缝微观形貌的影响规律及变化机制;利用纳米压痕表征辐照前后的焊缝表面硬度,结合TEM测试和辐照硬化理论研究辐照剂量对焊缝辐照硬化的影响规律以及三种不锈钢焊缝的抗辐照硬化性能;最后结合工程应用环境,研究了拉应力作用下三种不锈钢焊缝的辐照损伤行为以及辐照对不锈钢焊缝耐腐蚀性能的影响。SRIM模拟表明辐照剂量增加,三种不锈钢焊缝的损伤量、He辐照最大深度均增大,入射离子产生二次级联碰撞的比例也增大。辐照后,304焊缝(111)晶面的衍射峰角度随着辐照剂量的增大先向高角度偏移后向低角度偏移;430与T91焊缝(111)晶面的衍射角都随着辐照剂量的增大向低角度偏移。辐照后三种不锈钢焊缝XRD衍射峰的强度有所改变;20～40nm的小尺寸位错环分割晶粒,使得衍射峰均不同程度变宽。辐照后不锈钢焊缝中形成的位错、位错环以及氦泡等结构导致表面形貌的变化以及辐照硬化。辐照后焊缝表面出现小孔洞和凸起,且辐照剂量越高,表面形貌变化越明显。不同剂量辐照导致三种不锈钢焊缝的粗糙度先增加后减小。辐照剂量为2.1×10n/cm时,He辐照的溅射.效应,增加了焊缝的表面粗糙度。辐照剂量增加到2.1×10n/cm时,辐照的沉积效应在焊缝表面产生的弥合作用使得表面粗糙度出现了下降。辐照剂量增加,辐照热效应增强,辐照缺陷的尺寸和分布密度也随之增大,辐照硬化.增量增加。辐照剂量相同时,430与T91不锈钢焊缝的辐照硬化率接近,304奥氏体不锈钢焊缝的辐照硬化率最高,表明304奥氏体不锈钢焊缝的抗辐照硬化性能较差。拉应力的引入对304不锈钢焊缝表面的辐照缺陷影响最大。外加拉应力作用下,304不锈钢焊缝的缺陷间距变化最大,缩小了61.5%;缺陷尺寸增长了59.2%。T91、304、430三种不锈钢焊缝的辐照硬化在拉应力状态下的相对硬度增长了6.2%、9.3%、15%。综合比较这三种材料在有外加拉应力作用下的抗辐照硬化性能方面,T91马氏体不锈钢焊缝的抗辐照硬化性能相对优异。辐照后,三种不锈钢焊缝的耐腐蚀性能均降低,且辐照剂量越高,耐腐蚀性能越差。辐照对304和430不锈钢焊缝的耐腐蚀性能影响较大,对T91不锈钢焊缝的耐腐蚀性能影响较小。

关键词：离子辐照不锈钢焊缝 TIG焊辐照缺陷辐照硬化

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电弧弧长对TIG焊电弧特性影响规律研究

河南工学院学报 2023年第4期31卷 7-10页

作者：郭朝博崔露露李兴霞马天凤周慧琳吴金杰河南工学院材料科学与工程学院河南新乡453003 河南省金属材料改性技术工程技术研究中心河南新乡453003 河南工学院图书馆河南新乡453003

建立了不同弧长的TIG焊电弧二维轴对称数学模型,通过耦合求解控制方程组,对不同弧长作用下的电弧温度场、速度场、电弧压力等的变化规律进行数值分析。结果显示:随着弧长的增长,电弧形态由倒置的杯型转变为钟罩型;在弧长较短时,最高电... 详细信息

建立了不同弧长的TIG焊电弧二维轴对称数学模型,通过耦合求解控制方程组,对不同弧长作用下的电弧温度场、速度场、电弧压力等的变化规律进行数值分析。结果显示:随着弧长的增长,电弧形态由倒置的杯型转变为钟罩型;在弧长较短时,最高电弧温度的位置逐渐向钨极移动,在弧长较长时,最高电弧温度的增大是先快后慢的;最高等离子速度随弧长的增长基本呈线性增加;电弧压力在数值和作用区域上随着弧长的增长而增大。

关键词： TIG焊电弧弧长数值模拟

AZ31与AZ61异种镁合金的TIG焊研究

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材料工程 2011年第2期39卷 46-51页

作者：彭建周绸陶健全潘复生重庆大学材料科学与工程学院重庆400044 重庆市科学技术研究院重庆401123

采用TIG焊对AZ31与AZ61镁合金薄板进行连接,分别采用了AZ31和AZ61焊丝,比较焊接效果的影响。通过显微镜、扫描电镜、X-ray物相检测等实验方法,分析了两种焊丝焊接接头的外观形貌、显微组织、焊缝析出相及力学性能等差异。研究结果表明:... 详细信息

采用TIG焊对AZ31与AZ61镁合金薄板进行连接,分别采用了AZ31和AZ61焊丝,比较焊接效果的影响。通过显微镜、扫描电镜、X-ray物相检测等实验方法,分析了两种焊丝焊接接头的外观形貌、显微组织、焊缝析出相及力学性能等差异。研究结果表明:采用AZ31和AZ61两种焊丝都能完成AZ31与AZ61镁合金薄板的对焊,获得无缺陷的焊接接头;焊缝区均存在α-Mg和β-Mg17Al12两种相,两侧母材存在热影响区,靠近焊缝处晶粒粗化,但AZ31侧晶粒粗化比AZ61侧明显。采用AZ31焊丝与采用AZ61焊丝相比,AZ31母材侧的粗晶区宽度更窄,断裂处更靠近中心线,强度为161 MPa,达到AZ31挤压板母材的64%左右;AZ61焊丝的焊接接头平均强度为210 MPa,可达到AZ31母材的84%。

关键词： AZ31镁合金 AZ61镁合金 TIG焊微观组织力学性能

7003铝合金TIG焊焊接接头的组织与性能

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粉末冶金材料科学与工程 2016年第6期21卷 832-839页

作者：王培吉陈康华姜慧丽陈送义胡桂云中南大学粉末冶金研究院长沙410083 中南大学粉末冶金国家重点实验室长沙410083 中南大学有色金属先进结构材料与制造协同创新中心长沙410083

采用显微硬度及电导率测试,剥落腐蚀及电化学腐蚀试验,光学显微镜(OM)及透射电镜(TEM),研究经ER5356焊丝钨极氩弧焊(tig)的7003铝合金型材焊接接头各部分的微观组织与性能。结果表明:在离焊缝中心30 mm左右的热影响区位置形成硬度较低... 详细信息

采用显微硬度及电导率测试,剥落腐蚀及电化学腐蚀试验,光学显微镜(OM)及透射电镜(TEM),研究经ER5356焊丝钨极氩弧焊(tig)的7003铝合金型材焊接接头各部分的微观组织与性能。结果表明:在离焊缝中心30 mm左右的热影响区位置形成硬度较低的软化区,这是由于η′(Mg Zn2)相的长大粗化;焊接接头的耐蚀性依次为焊缝区>过时效区>母材区>淬火区,其原因是淬火区的晶界析出相连续分布,形成连续阳极腐蚀通道,增大了应力腐蚀及剥落腐蚀倾向,使得腐蚀性能很差;而过时效区和母材区的晶界析出相不连续,耐蚀性较好。

关键词： 7003铝合金 TIG焊剥落腐蚀电化学腐蚀显微组织

5A03铝合金变动送气TIG焊焊缝性能研究

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5A03铝合金变动送气TIG焊焊缝性能研究

作者：李继超哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

铝合金在传统的制造业的应用相当广泛,由于其优良的焊接性和耐蚀性,主要被用作汽车和船舶工业。由于工业发展对铝合金的性能提出了越来越高的要求,铝合金的焊接技术作为重要的加工方法成为该领域的研究热点。传统铝合金TIG焊接过程中,... 详细信息

铝合金在传统的制造业的应用相当广泛,由于其优良的焊接性和耐蚀性,主要被用作汽车和船舶工业。由于工业发展对铝合金的性能提出了越来越高的要求,铝合金的焊接技术作为重要的加工方法成为该领域的研究热点。传统铝合金TIG焊接过程中,焊缝易存在强度低、晶粒粗大的问题。目前通常用脉冲和外加超声的方式改善焊缝质量,采用变动送气改善焊缝质量的方式较少。本文以5A03铝合金为对象,对1Hz变动送气TIG焊焊缝进行研究。本文首先研究了5A03铝合金变动送气TIG焊接头的成型质量。对焊缝的表面质量和焊缝的宏观截面进行比较发现变动送气焊缝的表面呈鱼鳞纹状,而传统TIG焊焊缝的表面平滑均一,无鱼鳞纹状。采用焊接参数的变动送气焊缝与传统焊焊缝相比熔深更深、熔宽较窄,且焊缝中未发现气孔,变动送气焊缝内部质量更好。对两种焊缝的组织进行研究,通过比较两种焊缝的相同区域发现,变动送气焊缝区晶粒大小为23μm,传统焊焊缝区晶粒大小为30μm,其他区域晶粒尺寸未发生明显变化。采用变动送气方式能够达到使焊缝区晶粒细化的目的。通过对焊缝拉伸实验数据进行分析发现:变动送气焊缝的抗拉强度比传统TIG焊缝的抗拉强度更高,屈强比更低,说明变动送气焊缝的力学性能更加优良。对焊缝断口的SEM照片进行分析发现,变动送气焊缝的断口表面韧窝尺寸更小,数量更多,通过对韧窝中的β相质点进行EDS分析,确定该相的成分为AlMg,是铝合金中的强化相。对两种焊缝电化学数据分析发现:传统焊焊缝的自腐蚀电位更低,自腐蚀电流密度更小且容抗弧更小,故传统焊焊缝的耐蚀性略好。这是由于变动送气焊缝的晶粒细化使得晶界数量变多,气体冲击使得β相数量变多而使原电池数量变多所致。本文针对变动送气TIG焊接方法的焊缝进行研究,分析了3mm厚5A03铝合金板材焊缝的组织和性能与变动送气之间的变化关系,经分析测试发现变动送气TIG焊缝相比较传统TIG焊缝焊缝区晶粒发生细化、抗拉强度提高、耐蚀性略有下降,整体来看焊缝性能得到提高。

关键词： 5A03铝合金变动送气 TIG焊抗拉强度耐蚀性