雷玉成
,
朱飞
,
袁为进
,
程晓农
材料科学与工艺
doi:10.3969/j.issn.1005-0299.2006.06.002
对铝基复合材料进行等离子弧焊接,高温下基体Al与增强相SiC之间发生有害界面反应,生成脆性相Al4C3,严重降低焊接接头的力学性能.采用钛合金作为填充材料,对SiCp/6061Al进行原位合金化焊接,并将离子气由单一的Ar气变为以一定比例混合的N2+Ar的混合气体,着重研究了合金化填充材料Ti对焊缝显微组织的影响.研究结果表明:合金化填充材料Ti的添加改善了基体与增强相间的润湿性,在一定程度上抑制了基体Al与增强相SiC之间界面反应的发生,抑制了脆性相Al4C3的生成,并获得以TiN、AlN为二次增强相均匀分布的焊缝显微组织,保证了焊接接头的力学性能.
关键词:
铝基复合材料(SiCp/6061Al MMCs)
,
等离子弧焊接
,
合金化填充材料Ti
,
TiN
,
AlN
杨帅
,
彭云
,
张晓牧
,
田志凌
,
彭展南
宇航材料工艺
采用光学显微镜、扫描电子显微镜以及Thermal-calc计算等方法分析了马氏体时效钢(C300)穿孔型等离子弧焊接(Keyhole-Plasma Arc Welding,K-PAW)过程中结晶裂纹的成因及形貌.研究认为,C300虽然具有良好的焊接性,但也会产生结晶裂纹.本试验条件下,影响高纯净C300产生结晶裂纹的主要因素是应变一温度增长速率,提高预热温度和增加线能量有利于降低结晶裂纹倾向.焊接热源对母材的预热作用有利于已形成结晶裂纹的逐步止裂.具有凸形表面的焊缝以及细小等轴晶的焊缝的结晶裂纹倾向较小.
关键词:
马氏体时效钢
,
等离子弧焊接
,
结晶裂纹
,
临界应变速率
雷玉成
,
刘珍珍
,
王志伟
,
薛厚禄
,
闫久春
材料科学与工艺
针对SiCp/6061Al基复合材料焊接接头中增强相颗粒发生偏聚,使接头强度降低的问题,采用不同Mg含量的药芯焊丝(合金元素Al-Ti-Mg)为填加材料,以氩氮混合气为离子气,对SiCp/6061Al基复合材料进行等离子弧原位合金化焊接,研究了该类药芯焊丝对焊接接头组织和性能的影响.研究表明,当焊丝中Mg含量达到15%时,电弧燃烧不稳定,飞溅严重,焊缝成型差.焊缝中有脆性相Mg2Si生成;当Mg≤5%时,电弧能稳定燃烧,无飞溅,焊缝外观成形良好,焊缝组织致密,AlN、TiN和TiC等新生相较为细小,无脆性相Mg2Si和Al4C3产生,接头强度和韧性有所提高,抗拉强度达到213 MPa,为母材强度的67%.拉伸断口分析显示接头具有一定的韧性,但总体上仍表现为脆性断裂.
关键词:
等离子弧焊接
,
力学性能
,
SiCp/6061Al基复合材料
,
新生增强相
杨帅
,
彭云
,
张晓牧
,
彭展南
,
田志凌
机械工程材料
采用穿孔型等离子弧(K-PAW)焊接方法对固溶态C300马氏体时效钢进行焊接,并采用光学显微镜、透射电子显微镜、扫描电子显微镜以及硬度仪等对焊接接头进行了组织观察和硬度分析.结果表明:采用K-PAW焊接可得到成形良好的焊接接头,但为了避免局部凹陷现象,应适当采用填充金属;焊接接头具有高度对称性,可分为焊缝区、固溶区(粗晶区和细晶区)、时效区以及母材区;焊缝金属呈倒喇叭状形貌;接头的硬度峰值出现在时效区,硬度曲线上水平区域的宽度取决于焊缝区与固溶区的宽度;焊缝、固溶区与母材的硬度基本相同;在时效区发现皲裂形貌和镍、钼、钛和钴元素含量的差异.
关键词:
马氏体时效钢
,
等离子弧焊接
,
组织
,
硬度
,
焊缝形状
雷玉成
,
王志伟
,
冯波
,
蒋海浪
机械工程材料
通过高频调制等离子电弧激发出电弧超声,以Ti-6061Al合金片作为填充材料对SiCp/6061Al复合材料进行等离子弧(PAW)"原位"合金化焊接,并与常规PAW进行对比,研究了电弧超声对焊缝组织和性能的影响.结果表明:与常规PAW相比,电弧超声使焊缝组织明显细化,TiN、TiC等颗粒分布更加弥散,且无气孔、裂纹等缺陷,焊缝中没有发现脆性相AL4 C3的生成;电弧超声使焊缝中心区硬度有一定程度下降;焊接接头抗拉强度提高到252 MPa,比常规PAW焊接接头的提高了约7%;同时拉伸断口韧窝数量明显增加,呈现出明显的韧性断裂特征.
关键词:
电弧超声
,
SiCp/6061Al复合材料
,
等离子弧焊接
,
显微组织
翟伟国
,
王要伟
,
王文茂
材料开发与应用
采用ANSYS有限元软件模拟了4 mm厚TA2板材等离子弧焊接过程,计算分析了焊接过程中瞬态温度场分布特征,并在温度场的基础上采用热-应力耦合方法计算分析了TA2等离子弧焊接头应力场分布和焊件的变形特征.结果表明,接头焊缝形貌与实际焊接过程基本吻合,温度场分布呈椭圆形特征,并且在近焊缝处具有较高的温度梯度;焊件中应力呈现拉应力和压应力共存,在焊接过程的瞬态应力场中,热应力为主要因素,而在残余应力分布中,塑变应力为主要因素;焊接完成后的变形呈现角变形特征,最大变形量2.3 mm.
关键词:
TA2钛
,
等离子弧焊接
,
有限元分析
,
温度场
,
残余应力
,
焊接变形
李岩
,
冯妍卉
,
张欣欣
,
武传松
工程热物理学报
本文建立了考虑穿孔效应的等离子弧焊接传热与流动的三维数学模型.在该模型中,开发出一种新颖的随小孔连动的热源模型,即能量密度仿照实际的焊接热物理过程随小孔增长而动态变化,有效地表征了热量沿厚度方向传输过程.同时应用体积流函数(VOF)方法追踪小孔界面,将小孔深度作为热源参数调控热源分布,实现了穿孔过程与熔池内传热及流动的动态耦合.针对实验工况,数值求解了穿孔焊接过程中动态热量传输和相应的焊接温度场,并考察了小孔界面及其周围熔融金属流动的演变过程;焊接熔池形状尺寸和焊件穿孔时间的计算值与实验数据吻合较好,验证了本文模型的正确性.
关键词:
热源模型
,
熔体流动
,
体积流函数
,
小孔
,
等离子弧焊接
孙俊华
,
武传松
,
秦国梁
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2011.00072
受控脉冲穿孔等离子弧焊接(PAW)过程中,小孔形状随焊接电流动态变化,经历“形成-长大-缩小-闭合”的变化过程.本文在对受控脉冲PAW瞬态温度场进行数值模拟的基础上,通过分析焊接熔池表面的受力状态,建立了小孔形状的模型,考虑了盲孔(小孔深度小于工件厚度)和穿透小孔2类情况.对焊接熔池内三维小孔在一个脉冲周期内的变化过程进行了数值计算.进行了受控脉冲PAW工艺实验,验证了穿孔持续时间的数值分析结果.
关键词:
受控脉冲穿孔
,
等离子弧焊接
,
小孔
,
动态变化
,
数值模拟
李岩
,
冯妍卉
,
张欣欣
,
武传松
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2013.00093
建立了等离子弧焊接熔池传热、流动和相变的三维数学模型,基于小孔动态演变过程与热源模型的相互耦合作用,研究了焊接熔池内传热和流动的发展过程.开发出随小孔深度动态变化的体积热源模型,上部采用Gauss平面热源,下部采用耦合小孔增长的动态锥体热源.应用体积流函数(VOF)方法追踪小孔的形状尺寸,并将小孔深度作为热源高度参数调控热源分布,从而实现热源模型与小孔变化的动态耦合,获得等离子弧焊接熔池温度场、流场和小孔的动态演变规律.进行了等离子弧焊接的实验测试,验证了焊件横断面熔池形状尺寸和底部小孔的穿孔形状尺寸.
关键词:
等离子弧焊接
,
小孔演变
,
动态热源模型
,
传热
,
流动
菅晓霞
,
武传松
金属学报
doi:10.11900/0412.1961.2016.00008
建立了包含Fe蒸气影响的等离子弧焊接一体化模型,其计算区域包含w极、等离子弧、熔池和小孔,通过在整个区域使用统一的控制方程实现各区域的自适应耦合.使用黏性近似法处理Fe蒸气的扩散系数.模拟了焊接电流分别为150,170和190A时,3种工艺条件下的穿孔过程中,Fe蒸气在阳极液态金属表面的产生、扩散及其在等离子弧中的聚集过程.对比分析了Fe蒸气对等离子弧的温度场、电场和熔池形态的实时影响.结果表明,Fe蒸气的产生决定于液态熔池温度分布.在等离子流力的作用下,Fe蒸气聚集在等离子弧的边缘区域,导致该区域的辐射损失增加、电流密度降低.而弧柱中心区域受Fe蒸气的影响较小.与不考虑Fe蒸气影响的等离子弧焊接模型相比,考虑Fe蒸气影响时计算出的焊缝尺寸与实验测试值更接近.
关键词:
等离子弧焊接
,
Fe蒸气
,
熔池
,
小孔
,
等离子弧
,
数值分析
