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    2020 年 第 7 期
    本期封面

      激光加工

    • 路超,肖梦智,屈岳波,尹燕,张瑞华
      2020, 50(7): 1-8. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2020.07.01
      摘要：研究SS316L不锈钢粉末多次循环使用后粉末特性的变化规律,阐明粉末颗粒形态及粒度的演变机理。结果表明,随着粉末循环使用次数的增加,粉末的粒径分布变窄,且粒径粗化;粉末松装密度和振实密度均有一定程度的提高,粉末流动性也较原始粉末有所改善,但豪斯纳比变化趋势与霍尔流速相反。循环使用的粉末颗粒表面成分发生严重氧化,粉末表面出现椭球形的氧化斑点和物理附着的金属蒸汽冷凝物。将循环粉末中出现的异形颗粒分为两类:第一类是激光诱导熔池飞溅颗粒,第二类是气体夹带诱导颗粒,并分别对两种异形颗粒的形成机理进行阐述。研究结果强调了在原材料的循环使用过程中粉末的氧化和异形颗粒的生成是不可避免的,未来需要更多地考虑异形颗粒、蒸汽冷凝物和氧化颗粒对成型件质量的影响。  
      关键词：激光选区熔化;循环使用;氧化;粉末特性;演变机理   
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      发布时间：2022-03-15
    • 孙清洁,李军兆,刘一搏
      2020, 50(7): 9-17. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2020.07.02
      摘要：高服役性能装备大型构件具有大壁厚、多结构及高服役环境等特点,在海工装备、国防建设等领域得到了广泛应用,电弧焊是此类结构常用的焊接方法,其焊接效率慢、热输入及变形大等特点限制了其发展前景。目前高能束激光作为热源,被广泛应用于厚壁构件的焊接领域。介绍大功率激光器特点及其在焊接技术方面的发展现状,分析大型厚壁构件制造领域中常用的高功率激光自熔焊、窄间隙激光-MIG电弧复合焊和窄间隙激光填丝焊先进激光焊接技术特点和应用现状。其中,窄间隙激光填丝焊接具有可焊厚度大、适应性强、变形小等优势,被认为是厚壁构件焊接合适的方法之一。在此基础上重点介绍窄间隙激光填丝焊亟待解决的关键技术,并分析全位置窄间隙激光焊接的技术特点,总结和展望了激光焊技术在厚壁构件制造领域的发展前景。  
      关键词：大型厚壁构件;激光焊接;全位置;窄间隙焊接   
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      发布时间：2022-03-15
    • 吕晓辉,徐信坤,高健,王红阳,刘黎明
      2020, 50(7): 18-23. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2020.07.03
      摘要：采用低功率激光诱导TIG电弧焊接技术,对15 mm和6 mm厚TC4钛合金板的角接结构焊接工艺进行研究。分析了焊接参数对不等厚板角接结构焊缝成形、焊接接头典型组织特征和显微硬度分布的影响机理。试验结果表明:在激光功率485 W、TIG电弧电流240 A、预留间隙0.3 mm时可获得最佳成形焊接接头;激光与电弧的匹配增大了焊接参数选择范围,可增强面对特殊结构的焊接适应性。钛合金不等厚板角接结构焊后接头呈非对称状,两侧组织存在差异,薄板侧晶粒长大明显,出现柱状晶区,TC4双相钛合金焊后组织中出现的网篮组织能提升焊缝强度。  
      关键词：不等厚;角接结构;焊接适应性;TC4双相钛合金;网篮组织   
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      发布时间：2022-03-15
    • 周洋,孔谅,王敏,李芳,华学明
      2020, 50(7): 24-29. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2020.07.04
      摘要：针对0.5 mm纯钛TA2薄板的电弧辅助激光焊高速焊接,研究了热源间距和热源相对位置对激光电弧耦合、熔池形态的影响,利用高速摄影对电弧形态和熔池形状进行分析,探索不同热源间距和热源相对位置对薄板高速焊接过程稳定性的影响规律。结果表明,两种热源相对位置(Laser Leading,LL和Arc leading,AL)模式下,随着热源间距的减小,TIG电弧面积均会有所增加;在AL状态下,电弧起预热作用,LL状态下,当热源间距减小到6 mm时,激光和TIG电弧共同作用形成共熔池现象;LL状态下的TIG电弧面积标准差更小,LL状态的焊接过程稳定性优于AL状态。  
      关键词：电弧辅助激光焊;热源间距;热源相对位置;电弧形态;熔池形貌   
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      发布时间：2022-03-15
    • 伏文如,苏国兴,石玗,李广,甘有祎,王雄
      2020, 50(7): 30-38. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2020.07.05
      摘要：基于激光填丝熔覆不同工艺参数对Q235钢熔覆层成形的影响,通过高速摄像系统拍摄了不同工艺参数下丝材的熔入过程,并分析了熔覆层形貌及横截面,得出了丝材与激光斑点相对位置、激光功率、熔覆速度和送丝速度对熔覆层成形的影响。结果表明:(1)丝材与激光斑点相对位置是影响丝材熔入行为和熔覆层成形好坏的关键因素。当采用前置送丝,激光束与丝材部分重叠,送丝角度介于40°～70°时,熔覆过程稳定且成形最好。(2)激光功率增大时,熔池尺寸增大,熔覆层宽度增加,余高减小。熔覆速度变大时,熔池凝固速度变快,从而使液桥变窄,熔覆层宽度和熔深减小、余高增大。送丝速度增大时,熔覆层熔深减小、余高增大。  
      关键词：激光填丝熔覆;熔覆层成形;熔入过程;横截面特征   
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    • 赵建光,侯娟,熊孝经
      2020, 50(7): 39-45. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2020.07.06
      摘要：针对3D打印技术设计自由、几何柔度高和成形复杂结构的技术优势,结合传统制造加工成本低、效率高的工艺特点,以核用304L奥氏体不锈钢为研究对象,基于激光直接沉积(DLD)技术开展了传统轧制与选区激光熔化(SLM)3D打印成形304L零部件增减材复合制造工艺研究,对304L核用不锈钢进行了DLD工艺参数验证,包括显微组织、拉伸和冲击力学性能、以及晶间腐蚀性能测试。研究发现,DLD成形的核用304L不锈钢具有高的性能稳定性,平行样品之间离散小,材料拉伸强度、塑性延伸率、冲击韧性及晶间腐蚀性能均满足材料验收性能要求。采用验证后的DLD工艺对SLM材料和传统轧板进行连接,连接部位熔合良好,无影响接头性能的显微裂纹及沉淀物析出,材料表面无损检测满足验收要求。基于DLD技术的传统工艺与SLM增减材复合制造工艺,综合了传统工艺与3D打印的工艺技术优势,性能满足验收要求。  
      关键词：激光选区熔化;激光直接沉积;复合制造;核用不锈钢;力学性能   
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      发布时间：2022-03-15
    • 刘立君,刘大宇,崔元彪,贾志欣,李继强
      2020, 50(7): 46-52. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2020.07.07
      摘要：为解决H13模具钢磨损影响模具使用寿命的问题,利用有限元分析软件对H13模具钢激光熔覆Ni基涂层过程进行了仿真分析。在激光熔覆过程中,经历了快速加热和快速冷却两个热传导过程,其熔覆温度最高可达1 551℃,考察了不同涂层厚度对温度场的影响,得出涂层越厚,温度越低;涂层表面的焊接残余应力以拉应力为主,基材表面则以压应力为主。研究了不同涂层厚度对应力场的影响,得出涂层越厚,残余应力越大。经实验验证,数值模拟计算的模具磨损激光修复温度场与实验值接近,实验得到的焊接熔化区截面图与模拟结果基本一致,实际熔化区宽度1.19 mm、深度0.20 mm,模拟计算的熔化区宽度1.21 mm、深度0.21 mm,证明了模具磨损表面激光熔覆修复层模拟结果的正确性和方法的有效性。  
      关键词：激光熔覆;有限元模拟;温度场;应力场   
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      发布时间：2022-03-15
    • 梁晓梅,黄瑞生,刘金湘,杨义成,邹吉鹏,王猛
      2020, 50(7): 53-58. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2020.07.08
      摘要：分别采用激光"○"扫描焊、激光"|"扫描焊及激光"8"扫描焊方法焊接核电用控制棒导向筒304不锈钢,并与常规激光焊进行对比,分析扫描幅度、扫描频率等主要工艺参数对焊缝成形、焊接气孔的影响规律,对导向筒模拟件焊接接头进行综合质量评估。结果表明,三种扫描焊方法在焊缝成形、焊接气孔控制等方面均优于常规焊,且不同光斑扫描路径对焊接气孔的抑制程度存在差异",○"扫描焊最优;若要发挥扫描焊抑制气孔的作用,扫描幅度、扫描频率均须达到阈值,且超出阈值后,适当增大扫描幅度或扫描频率均可增强抑制气孔的效果,当扫描幅度为2 mm、扫描频率为50 Hz时,未检测到焊接气孔;"○"扫描焊焊接接头具有良好的耐腐蚀性能,变形量可控制在0.3 mm以内。  
      关键词：导向筒;不锈钢;激光扫描焊;光斑扫描路径;焊接气孔   
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    • 宋世达,杨子威,钱美霞,王克鸿
      2020, 50(7): 59-63. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2020.07.09
      摘要：采用激光-MIG复合焊对厚度6 mm的SUS304不锈钢进行拼接焊,比较不同焊接电流对接头显微组织及其性能的影响。EBSD分析显示焊缝择优取向为<001>方向,焊接电流为220 A的接头织构取向强度大于焊接电流为180 A的。力学性能检测表明接头硬度变化范围为170～195 HV。焊接电流为180 A时接头的强度和塑性大于焊接电流为220 A时的接头且低于母材。  
      关键词：SUS304不锈钢;激光-MIG复合焊;金相组织;力学性能   
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    • 韩立军
      2020, 50(7): 64-73. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2020.07.10
      摘要：详细分析汽车车身激光焊接技术的发展与应用趋势,并对激光焊接光源的光学特性以及材料对激光的吸收特性等进行了分析。结合汽车车身产品特性与铝合金等新材料的应用与发展,对激光熔焊技术、填丝型激光熔焊技术、激光钎焊技术以及激光+MIG复合焊接技术的原理、技术特点和应用特点进行了详细的对比分析,给出了针对不同产品结构与材料的合理的技术解决方案。基于对未来汽车车身发展的考虑和满足更高品质焊接车身质量的要求,提出了三光斑激光焊接技术及激光点焊技术等车身焊接技术解决方案,并对其焊接原理、技术特点和工艺特点进行了相应的分析与介绍。为未来汽车车身连接技术的发展提供了方向和建议  
      关键词：汽车车身;激光焊接;新材料;铝合金;发展方向   
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    • 王伟,王泽明,魏连峰,张恒泉,侯蔼麟,王世忠
      2020, 50(7): 74-79. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2020.07.11
      摘要：核能是一种安全、清洁、高效的能源,发展核电将成为未来世界电力发展的主要趋势。核电站关键设备及堆内构件在长期运行于高放射性高温环境后,需进行检修及退役处理,为降低检测和维修人员受辐照的风险,相关检修工作需要在水下进行。水下激光加工由于具有热输入低、作用位置精确、可远程传输的特点,在核电领域具有广阔的应用前景。概述了水下激光焊接、冲击强化、切割等水下激光加工技术的原理及国内外研究现状,重点介绍了激光加工技术在核电水下维修领域的应用现状,同时对该技术的发展趋势进行了探讨。  
      关键词：水下激光焊接;水下激光冲击强化;水下激光切割;核电维修   
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    • 曹青,蔡志海,杜学芸,尤家玉,秦航
      2020, 50(7): 80-84. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2020.07.12
      摘要：大面积激光熔覆是经由多道搭接成形的,且矿用液压支架立柱的激光熔覆加工规模较大。但是,激光熔覆产生的气孔、夹渣、开裂已经成为凸显的行业基础共性问题,为控制不锈钢立柱的熔覆性能,减少气孔、夹渣、开裂等熔覆缺陷,以27SiMn材质的液压支架立柱为基体,开展大面积激光熔覆工艺多道搭接控制研究,深入探讨多道搭接熔覆的搭接区及其对耐腐蚀性能的影响,并通过调整熔覆步距进行多道搭接工艺试验,分析了熔覆平整度、稀释率对立柱成品的影响,以及熔覆层金相组织结构。结果表明:搭接区存在组织结构差异,容易存在气孔、砂眼等缺陷,立柱表面经机械加工后显露的搭接线周围是防腐蚀薄弱区,应该严格执行标准化工艺以保障该区域性能;熔覆平整度需要控制在0.03 mm以内;稀释率控制在10%以内的熔覆层组织结构平整均匀、与基体之间是冶金结合。  
      关键词：液压支架立柱;激光熔覆;多道搭接熔覆;熔覆步距   
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      发布时间：2022-03-15
    • 曹海涛,张鹏,杜云慧,李鸿武
      2020, 50(7): 85-90. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2020.07.13
      摘要：采用光纤激光焊对T6态GW103K板材进行焊接,建立了焊接工艺窗口,并采用正交试验设计方案,以高温抗拉强度为评价指标,运用极差法和方差法优化焊接工艺参数,确定了各工艺参数的影响程度及最优焊接工艺。研究激光功率对接头高温力学性能的影响,分析最优工艺参数下焊接接头高温力学性能及高温拉伸断口形貌。结果表明:激光功率对焊接接头高温力学性能影响最为显著。最优工艺参数下,焊接接头200℃平均高温抗拉强度为281.1 MPa,为母材的86.3%,延伸率为7.4%,达到母材的65.4%;该参数下接头成形良好,焊缝区域晶粒尺寸较小;此时接头与母材断裂模式均为韧性断裂。  
      关键词：激光焊接;稀土镁合金;正交试验;高温力学性能   
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    • 肖康,刘鹏,闫丰刚,闫东方,胡嘉颖,孙思宇
      2020, 50(7): 91-95. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2020.07.14
      摘要：利用扫描电子显微镜、维氏硬度计、微机控制电子万能试验机等测试手段对不等厚B340LA/B1500HS异种高强钢薄板激光焊焊接接头经回火处理前后的显微组织与性能进行试验分析。结果表明,经过低温回火后,焊缝组织转变为回火马氏体,经过高温回火后,焊缝组织转变为带有板条马氏体形态的回火索氏体,当回火温度为550℃时,回火索氏体转变基本完成;B340LA侧热影响区随着回火温度升高,板条马氏体消除,转变为铁素体组织;B1500HS侧热影响区经过低温回火处理后,消除了粗大组织,成分更加均匀,提高了该区域的韧性;经过高温回火处理后,铁素体组织转变为板条马氏体组织。回火处理后,接头硬度下降幅度不大,焊缝附近硬度过渡略平缓,有利于焊缝韧性的提高。通过高温回火,焊接接头的屈服强度和抗拉强度下降,塑性显著上升,有利于提高焊接接头的使用性能。  
      关键词：异种钢;激光焊;回火处理;不等厚材料;接头组织   
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    • 田勐,张勇,王丽萍,孙明辉,吕健玮
      2020, 50(7): 96-103. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2020.07.15
      摘要：结合不锈钢车体激光叠焊的结构特点,开发了激光叠焊电磁超声自动在线检测技术,采用该技术对不锈钢车体激光叠焊质量进行在线检测。研究表明,电磁超声检测技术适用于不锈钢薄板激光叠焊质量检测,对不锈钢激光叠焊焊缝检测有较高的灵敏度,反射波的高低与不锈钢激光叠焊熔深有良好的对应关系,可根据焊缝的回波能力检测不锈钢薄板激光叠焊熔深。应用研究中,比较了熔深与熔宽的关系,并采用机器人进行全自动检测判断激光叠焊焊缝质量,机器人的扫查速度快,提高了检测效率,对不锈钢激光叠焊质量检测优势明显。  
      关键词：不锈钢车体;激光叠焊;电磁超声检测;机器人   
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    • 张丽英,秦国鹏
      2020, 50(7): 104-108. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2020.07.16
      摘要：压水堆核燃料防屑板属于精密加工零件,产品的尺寸精度和力学性能要求非常高。防屑板目前采用电火花加工工艺,需要在210 mm2左右的方形薄板上加工上千个异形方孔,单件零件加工周期长且效率低。为适应自主化新型核燃料量产需求,有必要对国际上先进的激光制造技术进行研究,找到兼顾质量和效率的新型加工方法。文中项目从原材料制备、制造工艺、后处理方法等角度,研究了先进激光SLM制造技术在核燃料防屑板产品加工中的应用。研究结果对解决自主化核燃料制造技术难题、提高核燃料制造技术水平具有重要的意义。  
      关键词：核燃料;防屑板;可时效硬化奥氏体不锈钢;激光3D打印;SLM   
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    • 王春生,王文权,王洪潇,徐国成
      2020, 50(7): 109-113. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2020.07.17
      摘要：针对激光焊接工艺和电阻点焊工艺在不锈钢轨道客车侧墙组上的应用进行了数值模拟对比分析。分别测试SUS301L不锈钢薄板激光焊接和电阻点焊搭接的侧墙结构件的拉剪强度。结果表明,对于相同长度的接头,激光焊接接头的力学性能比电阻点焊接头更好。在施加相同载荷条件下,对两种焊接接头的应力和应变进行了数值模拟研究。结果表明,应力集中现象和最高应力水平均出现在电阻点焊接头中,理论分析和实验结果都证明激光焊接的轨道客车侧墙受力更均匀、变形更小、外观质量更好。  
      关键词：激光焊接;电阻点焊;不锈钢轨道客车;侧墙组成;有限元数值模拟   
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    • 高启涵,金成
      2020, 50(7): 114-121. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2020.07.18
      摘要：采用宏观数值模拟与微观EBSD试验相结合的方法研究了激光焊焊接1060铝合金焊缝晶粒的生长情况及其对接头力学性能的影响。结果表明:晶粒尺寸随着热输入的降低而减小,焊缝中心逐渐产生致密的等轴晶,增强晶界强化作用,从而提升焊缝区塑性;在热输入降低过程中,熔池形状从椭圆状过渡为泪滴状,柱状晶生长形态受其影响由弯曲转变为竖直,柱状晶的生长方向与热流分布一致,垂直于熔化边界尾部,并且随着热输入降低与焊缝中心线夹角增大。柱状晶各向异性的特点使其与拉伸力趋近平行时抗拉强度更高;在较小热输入下焊缝晶粒会产生较为明显的立方织构,有助于提升焊缝区塑性;热输入由120 J/mm降至75 J/mm,接头拉伸强度逐步提升,而当热输入降至58 J/mm时焊接速度过快,会产生明显的气孔缺陷,使接头抗拉强度与75 J/mm时相比有所下降。  
      关键词：1060铝合金;焊接热输入;晶粒生长;力学性能;数值模拟   
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      发布时间：2022-03-15
    • 时云,赵凯,侍倩,杜洋,赵维刚
      2020, 50(7): 122-126. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2020.07.19
      摘要：目前国内激光焊接设备普遍采用基于嵌入式板卡的控制方法,具有稳定性低、多轴联动效果较差等缺点。设计了基于西门子PLC的高稳定性、高精度的标准激光焊接设备控制系统,突破了任意平面插补曲线的编译和导入等关键技术,实现任意两轴间的直线和圆弧插补运动控制,具备任意曲线文件导入解析以及G代码在线编译功能,满足装备加工需求。  
      关键词：激光焊接;PLC;插补曲线;在线编译   
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      发布时间：2022-03-15
    • 方裕存,余宁,李振伟
      2020, 50(7): 127-133. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2020.07.20
      摘要：在膜式壁受热面堆焊一层薄且均匀的Inconel 625镍基合金耐高温腐蚀表面改性层,经证明是一种能有效延长垃圾焚烧炉使用寿命、性价比最高、可行且可靠的解决方案。传统的膜式壁电弧堆焊技术存在堆焊层稀释率高、熔覆效率低、工件需竖立施焊等弊端。热丝激光熔覆技术采用大功率、能量平顶分布的特殊波长半导体激光器,配合35 kHz超高频脉冲低压热丝电源,利用龙门式焊车,在水平放置的膜式壁曲面上大面积堆焊Inconel 625镍基合金,可得到稀释率5%以下、熔覆效率达到8.8 kg/h的优质堆焊层。在提高堆焊层品质的同时,可显著提高生产效率,简化工件安装程序,降低用工成本,避免安全隐患。  
      关键词：激光熔覆;水冷膜式壁;稀释率;INCONEL 625;热丝   
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      发布时间：2022-03-15
    • 侯润石,蒋启祥,王胜华,魏秀权
      2020, 50(7): 134-140. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2020.07.21
      摘要：航空、航天、船舶制造等领域存在着大量缺少计算机几何模型的小批量、柔性化构件焊接制造需求,基于模型的离线自动编程系统难以适用。就此设计了一种无模型大型复杂构件机器人自动编程系统。该系统通过对待加工构件进行快速三维重建,分析三维重建结果,预先规划加工方案,并自动生成机器人程序,通过传感器测量几何模型与实际构件之间的偏差,在线修正机器人程序。结果表明,系统能够对缺少模型的大型复杂构件进行在线分析,无需工作夹具的辅助便能有效地完成相应的焊接任务,为机器人加工进一步自动化提供了技术基础。  
      关键词：无模型构件;三维重建;自动编程;在线修正   
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      发布时间：2022-03-15
    • 黄卫东,伍建文,芦丽莉,潘学荣
      2020, 50(7): 141-146. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2020.07.22
      摘要：针对Inconel 690/321不锈钢异种金属多层多道焊接中可能出现裂纹、未焊透、未熔合等缺陷,并伴随出现劣化组织,导致接头性能降低的问题,通过金相组织分析、化学成分分析和显微硬度测试,开展了异种金属焊接接头组织与性能研究。结果表明:各区域均为正常的焊接组织,无明显的焊接缺陷,劣化区中有TiC,但接头硬度整体偏低,塑性良好;在多层多道焊过程中,后道层对前道层焊缝区的回火作用改善了组织,性能未受明显影响。  
      关键词：Inconel 690;321不锈钢;异种金属焊接;组织;性能   
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      发布时间：2022-03-15
    • 2020, 50(7): 45.
      摘要：<正>各位作者:为确保杂志质量,尊重和保护作者和他人知识产权、著作权,根据国家期刊出版管理的相关规定,《电焊机》杂志特作以下申明。1.作者应保证是向本刊所投稿件的著作权人,不得抄袭、剽窃、盗用他人科研成果、文章和信息。文章中引用和参考他人文章、著作和成果(包括网络信息)时,按编辑出版规定,应在文章中以参考文献方式明确标识。如作者的文  
        
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      发布时间：2022-03-15
    • 2020, 50(7): 95.
      摘要：<正>最近发现网络上有大量假冒的《电焊机》杂志的官方网站,并以编辑部名义进行征稿及收取征稿、审稿费用。《电焊机》杂志在此声明:一、《电焊机》杂志投稿途径如下:投稿官方网站:《电焊机》杂志官网www.71dhj.com(在线投稿)  
        
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      发布时间：2022-03-15
    • 2020, 50(7): 113.
      摘要：<正>《电焊机》(月刊,邮发代号:62-81)是成都电焊机杂志有限公司编辑出版的国内外公开发行的国家级焊接专业学术期刊。本刊主要刊登国内外焊接各学科领域的反映焊接新设备、新工艺、新材料、新检测方法等研究论文及专题综述,开设栏目包括"重点关注""焊接设备""焊  
        
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      发布时间：2022-03-15
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