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      2022 年 第 1 期
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      • 赵慧慧,李志伟,王子德,高洪明,董吉义,胡蓝
        2022, 52(1): 1-6. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.01.01
        摘要：机器人搅拌摩擦焊设备因具有焊接适应性强、易于实现空间全位置焊接、自动化程度高、生产效率高等技术特点，近年来得到了越来越多地应用。针对空间曲线焊缝搅拌摩擦焊接需求，开展了五轴混联型机器人搅拌摩擦焊接系统研究。该系统由搅拌摩擦焊接机器人子系统、液压主轴子系统、传感与控制子系统和中央控制单元组成，能够实现复杂构件的空间曲面焊接，对搅拌头倾角、轴肩压入量、焊缝偏差等过程参数实现了在线检测，可对焊接过程进行恒倾角控制、恒下压量控制以及焊缝自动跟踪控制。以工控机为核心开发了中央控制单元，实现了上述各子系统的集成。基于组态软件开发了人机交互系统，具有模式设置、设备状态显示、参数采集与存储等功能，为焊接过程数字化以及产品质量追溯提供了技术保障。  
        关键词：搅拌摩擦焊;五轴混联机器人;系统集成;中央控制单元   
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        发布时间：2022-05-06
      • 董娜,陈弈,黄安立,吴海峰,金宝,杨霄
        2022, 52(1): 7-16. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.01.02
        摘要：随着焊接方式和焊接施工场景的不断拓展，焊接过程的监管难度也随之增加。为此，设计了一套基于5G通信的焊接设备远程监控系统。采用该系统可远程实时监控多个地点的多种焊接设备的工作状态和位置信息，获取焊接电流、焊接电压、送丝速度、气体流量等多种信息，实现焊接过程的实时监控和焊后的追溯分析等。5G通信技术的应用使得系统在网络结构便利性、实时性、稳定性、安全性等方面均优于传统网络形式。而采用智能工厂的建设思维开发了整套焊接设备远程监控软件系统，打造了网络化、集约化、数字化、智能化的焊接制造新模式，有利于提升焊接制造管理水平，降低焊接成本。该系统在多台焊接设备中的应用效果表明，其具有运行稳定、功能全面、数据传送实时性好等特点，应用前景良好。  
        关键词：5G通信;焊接设备;远程监控;数字化   
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      • 郭伟,蔡艳,华学明
        2022, 52(1): 17-24. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.01.03
        摘要：可替代9%Ni钢的节镍型低温钢已经成为LNG储罐用钢的重要发展方向，其焊接性和接头低温性能广受关注。针对20 mm厚LNG储罐用7%Ni钢的SMAW接头，进行微观组织观察和低温力学性能测试。试验发现，Cr、Mo元素含量的增加并没有对节镍钢的焊接性产生显著影响，焊缝成形良好，焊缝金属具有较好的强度和低温韧性，一次热循环粗晶区为粗大的板条马氏体和长条状M-A组元，多次热循环粗晶区为细小的回火马氏体和细小的M-A组元。低温（-196 ℃）拉伸和冲击测试结果表明，接头力学性能均超过欧洲标准EN10028-4的规定值。  
        关键词：节镍低温钢;LNG储罐;粗晶区;低温性能   
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        发布时间：2022-05-06
      • 陈宇,陈大军,杨高,王洪奇,卢峰华,关丽丽
        2022, 52(1): 25-34. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.01.04
        摘要：焊接企业国际认证是中国焊接生产制造企业国际化发展的必由之路。针对焊接企业国际认证工作，介绍了国际授权（中国）焊接企业资格认证委员会（CANBCC）取得国际焊接学会（IIW）授权的进程及其在我国的推广。本文主要以轨道交通，钢结构等领域为例进行论述，通过建立国际标准化焊接质量体系，在焊接人员、工艺、设备、计量检定、生产及检验、标识及可追溯性、质量记录、环境健康安全等方面从焊接项目源头到完工报告全过程的管控，全面提升焊接管理水平、焊接产品质量及服务，为企业焊接自动化、数字化、智能化提供前提和基础，从而有效地促进我国装备制造业的焊接生产制造绿色化高质量发展。  
        关键词：焊接企业国际认证;焊接质量体系及标准;焊接自动化;数字化;智能化   
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      • 来振华,孔德群,周建,李轩,周晓炜
        2022, 52(1): 35-45. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.01.05
        摘要：铝/铜异种金属激光焊接工艺已成为化工、制冷、航空、航天、汽车等领域电子电器元件制造的关键连接技术，但高反射率使得这两种金属对于激光的吸收率非常低，焊后依然会出现脆性金属间化合物，使力学性能急剧降低。材料表征是材料科学与工程研究及应用的重要手段和方法，目的就是要了解、获知材料的成分、组织结构、性能以及它们之间的关系。机器视觉技术（VMT）可有效解决动力电池模组激光焊接合格率低的问题，光学发射光谱法（OES）能识别熔池最丰富元素化学元素，激光诱导荧光（LIF）可充分发挥激光焊接的效益优势，快速、灵敏地检测出高功率激光加工金属过程中合金元素之间的蒸气压差造成的非均衡合金元素损失，从而检测出机械性能和微观组织的变化。扫描电子显微镜（SEM）能清晰观察到铝/铜异种金属激光焊缝微米级/纳米级微观结构特征，显著弥补光学金相显微镜在放大倍数上的局限性，为失效机理的推断提供科学的试验证据；高精度表征手段TEM尚未见用于铝/铜激光焊接组织的表征，期待未来可作为有机补充，进一步研究铝/铜激光焊接的物理冶金过程的本质特征。X射线能谱分析（EDS）采用定点分析、线扫、面扫等方式表征铝/铜异种金属激光焊缝微观结构或局部区域的化学成分，根据元素种类与含量推测焊缝特征区的金属间化合物物相组成。X射线衍射分析（XRD）能明确铝/铜焊缝可能形成的金属间化合物相的成分范围、点阵结构、晶格常数、空间群等晶体学特征量，更多的先进表征技术也应借鉴应用到铝/铜激光焊接工艺来以发挥更大的科研价值。  
        关键词：铝/铜焊接;激光焊;冶金;材料表征;化学成分   
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        发布时间：2022-05-06
      • 季珊林,杨可,刘思沾,孙佳孝,蒋永锋,包晔峰
        2022, 52(1): 46-53. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.01.06
        摘要：1Cr13马氏体不锈钢常用于制造冶金轧辊、汽轮机叶片、泵轴等零件，这些零件因腐蚀产生的表面微缺陷常导致零件断裂失效，向堆焊熔敷金属中过渡适量特定合金元素，可有效改善其耐腐蚀性能。文中在1Cr13药芯焊丝配方的基础上，通过添加不同含量的铌铁和钒铁（3.2 wt.%、6 wt.%、10 wt.%）制备了三种埋弧药芯焊丝进行堆焊试验，分析堆焊熔敷金属的显微组织，并研究Nb、V含量对堆焊熔敷金属耐腐蚀性能的影响。结果表明，随着药芯焊丝中铌铁和钒铁含量的增加，堆焊熔敷金属中析出相的数量逐渐增多，这些析出相为含Nb、V的碳氮化物，能有效抑制富Cr析出相的形成，提高基体中的有效Cr含量；大量均匀分布的析出相有利于腐蚀从多位置发生，促进了堆焊熔敷金属的均匀腐蚀，改善了堆焊熔敷金属的耐腐蚀性能。但含Nb和V的析出相过度析出会使基体中大量C、N原子脱溶，导致堆焊熔敷金属硬度下降。  
        关键词：合金元素含量;1Cr13;堆焊熔敷金属;析出相;耐腐蚀性能   
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        发布时间：2022-05-06

        焊接工艺

      • 徐育烺,钱鹏,李敬勇,石铭霄,刘嘉琦
        2022, 52(1): 54-62. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.01.07
        摘要：为了充分发挥材料各自的优势，异种钢材料的组合应用应运而生。本文采用TIG焊对Q235普通碳钢和304奥氏体不锈钢进行异种钢焊接试验，并采用控制变量的方法优化焊接工艺，获取符合工程实践要求的焊接接头。结合金相显微镜以及扫描电镜对焊接接头各区域微观组织演变过程进行观察，采用X射线衍射仪对焊缝进行物相分析，利用万能拉伸试验机和显微硬度计分别对焊接试样进行了拉伸性能测试及显微硬度测试。结果表明，焊缝区域微观组织由板条马氏体组成；在Q235碳钢界面明显发生了碳迁移现象；在焊接接头完全熔透的条件下，拉伸断裂位置发生在母材Q235碳钢一侧，说明焊接接头强度高于母材，断口呈现韧性断裂特征；焊接接头各区域显微硬度分布规律为：焊缝＞304侧热影响区＞304母材＞Q235侧热影响区＞Q235母材。  
        关键词：异种钢;TIG焊接;微观组织;力学性能   
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      • 邸艳艳,胡仁志,熊逸博,郑志镇,李建军
        2022, 52(1): 63-67. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.01.08
        摘要：电弧熔丝增材（WAAM）是一种利用电弧将焊丝熔积成型的新型制造方法，基本原理是“分层制造，逐层堆积”。在连续的热循环作用下，WAAM成型件内部易产生较大的残余应力和变形，影响零件的性能。为了研究电弧增材制造过程中温度演变规律及对基体的影响，基于有限元法，采用“生死单元”技术建立了三维瞬态仿真模型，进行了层间停留温度为400 ℃条件下306L不锈钢电弧增材制造过程温度场的模拟；采用热成像仪测量增材过程的温度，将模拟结果与实测结果进行对比研究。结果表明：模拟结果和测试结果有高度的一致性，验证了模型的准确性；在增材制造过程中，会发生热积累现象，高温区域增大；堆积过程中前四层会对基板产生较大的热影响；基体的热影响敏化区的深度大约为基板下6 mm。  
        关键词：电弧熔丝增材;温度场;热循环;基体;敏化区   
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        发布时间：2022-05-06
      • 冯家玮,江来珠,徐锴,尹立孟,方乃文,王海臣,徐亦楠
        2022, 52(1): 68-76. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.01.09
        摘要：QN1803作为一种低镍含氮奥氏体不锈钢，相对于传统304奥氏体不锈钢减少了60% Ni含量，具有更优异的力学性能与耐腐蚀性能，同时节约了成本，目前广泛应用于建筑装饰、医疗器械、家电制品等领域。以低镍含氮奥氏体不锈钢QN1803为研究对象，采用脉冲TIG焊，借助SEM、OM、HV等测试手段研究焊接热输入对焊接接头的微观组织、力学性能、腐蚀性能的影响。结果表明，QN1803室温组织由铁素体和奥氏体组成，HAZ区晶粒与母材相比未见明显长大，接头熔合良好；焊接接头抗拉强度为650~700 MPa，焊缝组织硬度为240~260 HV。随着热输入的增加，焊缝点蚀电位由340 mV下降至290 mV，晶间腐蚀速率由455.3 g/（m2·h）提升至570.6 g/（m2·h），表明焊接接头耐腐蚀性能随着热输入的增加而下降；应用有限元软件MSC.Marc对不同焊接热输入条件下的焊接温度场及残余应力场进行模拟。结果表明，焊后残余应力集中分布于PMZ区及HAZ区；且残余应力峰值随焊接热输入增加呈上升趋势。  
        关键词：低镍含氮奥氏体不锈钢;脉冲TIG焊;焊接接头;数值模拟   
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      • 周鼎,姚迪,罗家成,唐鹏,孙磊
        2022, 52(1): 77-88. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.01.10
        摘要：在核电领域，反应堆一回路运行过程中存在大量潜在结构损伤需要进行修复，传统修复方法成本较高，对核电站运营的经济性造成了一定影响。激光修复技术是近年来迅速发展的新型结构修复技术，可实现结构损伤智能化、数字化修复。目前在核电领域，激光修复技术的研究与应用尚处于起始阶段，亟待对相关研究进展进行梳理并对其应用前景进行分析。文中充分调研了激光熔凝修复、激光熔覆修复及激光增材修复技术研究进展和实际应用，梳理了激光修复装置的研发进展，发现理论研究已取得较为系统的成果且修复装置具备结构级试件修复能力，为激光修复技术应用研究提供了基础。结合反应堆实际需求，进一步分析了该技术在核电领域的应用前景以及在修复工艺研究、修复性能试验技术研究和修复效能评价方法等领域亟待解决的技术难点。  
        关键词：激光修复;研究进展;核电;应用前景;技术难点   
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      • 唐瑜,杨康,林鹏,倪龙,李兴,廖东俊,曾文昆,李乔
        2022, 52(1): 89-94. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.01.11
        摘要：以5 mm+7 mm厚2219铝合金板材为研究对象，研究了装配间隙、焊接速度、焊接电流对5 mm+7 mm对接+搭接板焊接接头组织和性能的影响。针对2219铝合金的焊接特性设计了三种不同的工艺参数，采用TIG焊对5 mm+7 mm对接+搭接2219铝合金板进行焊接，并对焊接接头进行了组织和力学性能分析。结果表明：三种参数下的对接+搭接接头均成形良好，背面焊漏光滑且均匀，焊缝表面均不存在咬边、急剧过渡、飞溅类缺陷；小间隙、大电流的焊接参数下的接头性能更好，抗拉强度能够达到母材的72%，合适的焊接速度和电流可以抑制第二相的析出和聚集，从而使熔合线处组织更加均匀，提高接头的力学性能。对相关材料的焊接具有一定的参考价值。  
        关键词：2219铝合金;对接+搭接接头;焊接工艺;装配间隙;焊接电流   
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      • 刘浩东,戴京涛
        2022, 52(1): 95-102. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.01.12
        摘要：激光焊接技术因具有热影响区小、质量稳定、焊接变形小、自动化程度高以及可焊接难焊材料等优点，被广泛应用于航空航天、汽车制造、船舶、石油石化、轨道交通等工业领域，并得到广泛的关注。在大量研究国内外有关激光焊接技术相关文献报道的基础上，针对近期激光加工领域中研究比较广泛的几种激光焊接技术的研究进展和应用情况进行了全面概述，主要包括激光自熔焊、激光复合焊、激光-场耦合焊、激光填丝焊、激光填粉焊以及激光双光束焊等，分析了各焊接过程的机理及相关影响因素，并着重介绍了不同激光焊接技术的应用特点和研究进展。以期为激光焊接相关从业者提供全面、翔实、可借鉴的文献参考。  
        关键词：激光焊接;激光自熔焊;激光复合焊;激光-场耦合焊;激光填丝焊;激光填粉焊   
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      • 石素霞,左谋,刘雪丽,杨春蓉
        2022, 52(1): 103-108. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.01.13
        摘要：某航空发动机封严环结构由1Cr17Ni2材质的安装边和QAl7材质的环通过真空钎焊连接在一起，按原工艺加工合格的零件装配发动机试车后，大部分零件在试车过程中出现铜环脱焊现象，严重制约了研制进度。采用模拟件改进封严环的真空钎焊工艺，选用HBAg72CuNiLi共晶钎料，在室温下将预留钎焊间隙调整为0.18~0.20 mm，通过安装边内圆、车削加工铜环外径来保证钎焊间隙，增加钎焊工装以防止钎焊过程中焊缝开裂。结果表明，获得的钎缝表面均匀、过渡圆滑、未见缺陷，符合质量要求。焊后采用水浸超声波检测代替X射线探伤检测焊缝，检测结果与金相检测结果一致。采用新工艺钎焊的零件通过了试车考核，解决了该零件钎焊焊缝开裂的难题。  
        关键词：封严环;真空钎焊;钎焊间隙;水浸超声波检测   
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      • 郝明,王兴国,李腾
        2022, 52(1): 109-114. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.01.14
        摘要：利用FLUENT软件对割嘴外部流场的喷雾燃烧过程进行了数值仿真模拟。湍流模型采用标准k－ε模型，燃烧模型采用涡耗散（ED）模型，燃油液滴通过离散相模型来描述，尝试利用ED模型探索割嘴外部流场火焰燃烧的可能性，通过模拟得到了合理的温度场、速度场和浓度场，以及火焰燃烧的各种细节。同时，通过对燃料与氧气不同混合比进行对比，发现60%燃料+40%氧气和55%燃料+45%氧气所能达到的最高温度几乎相同，约为2 760 k，进而为提高火焰的燃烧效率提供了理论依据。  
        关键词：割嘴;火焰燃烧;FLUENT;涡耗散   
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        焊接材料

      • 胡鹏亮,陈林恒,张学刚,李伟,陈波
        2022, 52(1): 115-121. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.01.15
        摘要：为解决南京钢铁股份有限公司研制的Q460FRE耐火钢的焊接问题，进行配套焊接材料J460FR焊条的研制。研究了不同化学成分下焊条熔敷金属的力学性能，以及Mo含量对熔敷金属抗二次火灾能力的影响，并对新研制的J460FR焊条进行了焊接工艺评定。结果表明：J460FR焊条的熔敷金属具有良好的综合力学性能和一定的耐火能力；Mo含量对焊缝的高温拉伸屈服强度有较明显的影响，且Mo含量在0.1%~0.5%时效果最为显著；在600 ℃×3 h的模拟二次火灾条件下，也能保证较高的强度；焊条具有优良的焊接工艺性能和操作性能，均满足设计要求，可以用于Q460FRE耐火钢的焊接。  
        关键词：耐火钢;抗二次火灾;J460FR焊条;熔敷金属屈服强度   
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