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      2022 年 第 2 期
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      • 严春妍,朱子江,张浩,张可召,顾正家,包晔峰
        2022, 52(2): 1-7. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.02.01
        摘要：采用不同激光/电弧能量配比（QRLA）对8 mm厚Q345钢板进行激光-MIG（metal inert gas， MIG）复合焊接，研究了QRLA对复合焊接头的截面形貌和显微组织的影响，并分析了不同QRLA下焊接过程的温度场和接头残余应力分布的变化规律。结果表明，随着QRLA增大，熔宽显著下降，焊接过程的最高温度略有升高。因焊速较快，粗晶热影响区出现了较多的马氏体，且马氏体数量随着QRLA增大而略有增加。QRLA在0.72~1.0范围时，等效残余应力、纵向残余应力、横向残余应力和厚度方向残余应力峰值随着激光功率增加均出现下降趋势。但QRLA从1.0上升至1.18时，各应力的峰值随着激光功率增加而有所上升。  
        关键词：激光电弧复合焊;激光/电弧能量配比;显微组织;温度场;残余应力场   
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        发布时间：2022-05-06
      • 张翅超,闫崇京,宋燕,沈子康
        2022, 52(2): 8-16. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.02.02
        摘要：为同时满足减轻质量和降低成本的需求，钛/铝复合结构具有很好的应用前景，但由于钛合金与铝合金之间的物化性能差异巨大，采用传统焊接方式很难形成可靠的连接，而搅拌摩擦点焊技术在连接异种金属方面优势明显，目前针对钛/铝合金的搅拌摩擦点焊研究较少。因此采用回填式搅拌摩擦点焊对2 mm厚的TC4钛合金和6061铝合金进行点焊试验，基于响应面法建立了焊接工艺参数与拉剪断裂载荷的二阶响应模型，结合微观组织和显微硬度进行分析，研究了工艺参数对接头拉剪断裂载荷的影响并通过工艺参数优化预测了点焊接头的拉剪断裂载荷。结果表明，所建立的模型较为准确，预测值与实验值的平均误差约为2.41%，得到的最佳焊接工艺参数为焊具转速1 052.9 r/min，下压量2.19 mm，焊接时间3.01 s。  
        关键词：回填式搅拌摩擦点焊;异种金属;响应面法;工艺参数优化   
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      • 常天根,高月华,刘其鹏
        2022, 52(2): 17-25. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.02.03
        摘要：为高效高精度地预测大尺寸结构FSW焊接变形，基于考虑夹具接触约束的热弹塑性仿真结果，在分析塑性应变的区域分布特点的基础上运用固有应变法进行分区映射，发展了一种有效的焊接变形预测方法。针对小尺寸6061-T6铝合金板材FSW焊接，将接触约束状态和固定约束状态下的焊后变形预测值与实验值进行了对比分析，结果表明接触约束状态的预测结果更接近实际的非对称变形。将该方法应用于大尺寸6061-T6铝合金板材焊接，并将所得结果与大尺寸板材接触约束状态下热弹塑性法结果进行对比，结果表明，该方法可有效地预测大尺寸板材搅拌摩擦焊接变形。  
        关键词：搅拌摩擦焊;固有应变;分区映射;接触约束;焊接变形   
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      • 李路雨,胡永俊,李风,舒畅
        2022, 52(2): 26-35. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.02.04
        摘要：激光扫描焊接是一种高效的新型激光焊接技术，具有独特的激光束定位方式、扫描范围广、灵活性高、工作距离长等优点，相比于传统激光焊接，其多点焊接的特性能在很大程度上提升焊接效率。概述了激光扫描焊接技术的工作原理和分类，重点阐述铝合金、镁合金、钛合金、铜及铜合金、铝-钢异质合金几种常用合金的激光扫描焊接特性及研究现状。扫描激光束对熔池的搅拌作用可有效改善铝合金焊缝中的缺陷，小孔的微观结构以及焊接过程的受力变化是今后铝合金扫描激光焊接研究的突破点；激光扫描焊接可显著改善镁合金的焊缝成形质量，优化、控制、调节不同的激光扫描焊接工艺参数操作窗口并制定相关的工艺规范，以及如何控制中间相的形成及其含量是扫描焊接镁合金研究需要突破的重点；钛合金激光扫描焊接的一个重要难点是焊接过程中匙孔的不稳定性，这在很大程度上影响焊缝成形，匙孔的稳定性取决于其受力状态，因此首先要控制激光束的运动状态（如扫描轨迹、扫描幅度、扫描频率等）；铜及铜合金的低吸收率和高热导率使得扫描焊接铜时需要更高的激光功率，所需设备、高成本以及可能存在的夹杂物限制了该工艺的推广，仍需要更多的研究来了解铜合金扫描焊接机理并克服焊接时工艺稳定性低、大飞溅和高孔隙率问题；激光扫描焊接其他异质合金如镁-铝、铝-铜、镁-钛、钛-铝合金等也会是未来激光扫描焊接的研究重点。最后，针对已有研究中的不足提出激光扫描焊接目前面对的挑战及未来发展趋势。  
        关键词：激光扫描焊接;扫描轨迹;扫描频率;焊接飞溅;气孔   
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      • 陈汉,任杰亮,闫帅,石晓鹏,李志勇
        2022, 52(2): 36-41. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.02.05
        摘要：随着现代智能制造的快速发展，金属增材制造、绿色再制造、焊接等领域大量使用机器人等自动化装备，视觉传感是机器人智能制造的关键环节。针对上述需求设计了一套基于线结构光的视觉传感器，并对其进行标定，自主开发了用于机器人激光增材制造的机器视觉系统。该系统通过Matlab相机标定工具包实现相机的内外参数标定，利用Labview编程提取出像素坐标，根据最小二乘法拟合出相机坐标系下的光平面方程，实现像素坐标到光平面坐标的转换，最后针对视觉传感器与机器人的“Eye-in-Hand”系统实现手眼标定，完成像素坐标到机器人三维基坐标的转换。实验结果表明，开发的视觉传感器具有较高的定位精度，各方向平均误差仅为1 mm。  
        关键词：增材制造;机器视觉;线结构光;手眼标定   
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      • 邹小平,魏超,刘铁刚,姜英龙,郭枭,徐锴,罗庆
        2022, 52(2): 42-48. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.02.06
        摘要：焊条电弧稳定性是影响其工艺性的主要因素，为避免焊条电弧焊因焊工技能差异对电弧稳定性评价造成影响，导致难以对焊条本身工艺稳定性做出真实、客观评价，基于焊条自动焊机器人，通过电弧分析仪对E308L-16焊条焊接电参数进行测试，同时结合高速摄像等同步检测平台，提取与熔滴过渡形态相关的特征信息，进行E308L-16焊条电弧稳定性研究。结果表明，通过控制焊接机器人的反馈控制弧压，E308L-16焊条可以得到短路过渡和渣壁过渡两种不同过渡方式；反馈控制弧压为19 V时熔滴过渡形式以大颗粒短路过渡为主，焊接过程中套筒深度较小，焊接电流较大，大于21 V时以渣壁过渡为主；相比焊接电流，反馈控制弧压是决定熔滴过渡形式的主导因素；试验中采用中长弧操作时，电弧稳定性较好。  
        关键词：E308L-16焊条;工艺性能;电弧稳定性;熔滴过渡;焊条自动焊机器人   
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        发布时间：2022-05-06

        焊接工艺

      • 孙汇彬,袁秋,杨阳,魏立群,唐明,饶涛
        2022, 52(2): 49-56. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.02.07
        摘要：数值分析方法在搅拌摩擦焊接头温度场和材料流动场研究中的应用越来越广泛。综述了在搅拌摩擦焊接头温度场和材料流动场研究中常用的计算流体力学（CFD）、任意拉格朗日-欧拉（ALE）、耦合欧拉-拉格朗日（CEL）三种数值分析模型。三种模型各有特点，计算流体力学模型（CFD）采用较早，但是该模型忽略了母材的硬化行为和从搅拌头上的剥离行为。任意拉格朗日-欧拉模型（ALE）可以避免求解过程中网格的过度扭曲，但本质上仍然是拉格朗日网格。耦合的欧拉-拉格朗日模型（CEL）采用欧拉分析对母材流动预测较为符合，但是计算花费较大。应根据研究重点进行模型的选取。指出了数值分析方法在搅拌摩擦焊研究中存在的一些普遍问题及未来发展方向。  
        关键词：搅拌摩擦焊;数值计算;计算流体力学;拉格朗日分析;欧拉分析   
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      • 王宇欣,郭城湘,李华,左树春,郭利峰
        2022, 52(2): 57-62. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.02.08
        摘要：焊接OVERLAY技术是通过在原设计壁厚基础上增加耐蚀材料，改变原壁厚内表面的应力状态，从而抑制裂纹的产生或扩展，可用于在役维修或预防性维修。该技术在国外有着广泛的应用，在国内反应堆控制棒驱动机构（CRDM）修复上也有局部应用案例，但国内对此技术缺乏系统、完整的研究，制约了该技术的推广。文中通过ASME标准和文献研究，系统地梳理了焊接OVERLAY技术的分类，比较分析了几种技术的适用范围和特点。介绍了ASME-Ⅺ卷（2005年补遗）非强制性附录Q“1、2、3级奥氏体不锈钢管道焊接件的堆焊修复”，总结了标准演化过程，并对其关键标准条款进行了探讨，为焊接OVERLAY技术的国内推广和标准规范的制定提供了技术支撑。  
        关键词：核电厂;OVERLAY;ASME-Ⅺ卷;标准研究   
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      • 鲍庆臣,渠怀志,史建强,宫明龙
        2022, 52(2): 63-68. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.02.09
        摘要：轨道交通车辆在冲击振动试验后，部分设备SUS304不锈钢焊接件出现断裂失效现象。为了提升SUS304不锈钢焊后机械性能，采用金相显微镜、扫描电镜、硬度测试及拉伸试验等方法，研究了中低温热处理工艺对2 mm厚SUS304不锈钢板TIG焊接接头的组织及力学性能的影响。研究发现，经400 ℃热处理30 min及焊接后未处理态焊缝组织均由γ-奥氏体与δ-铁素体组成，δ-铁素体主要分布于富Cr区呈蠕虫状，热处理后δ-铁素体含量有一定程度的减少。焊接接头热处理后硬度值整体较未处理态低，焊后焊缝屈服强度为189.5 MPa，应变为64.5%，热处理后屈服强度为221 MPa，应变为72.7%，屈服强度提升了16.6%，达到母材的屈服强度。断口呈现出韧性断裂特征且无显著焊接缺陷，主要呈现出较深的韧窝，韧窝分布着第二相粒子，第二相粒子阻碍滑移造成应力集中而产生微坑，成为裂纹的主要发源地之一。  
        关键词：SUS304;TIG焊;中低温热处理;微观组织;力学性能   
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      • 冯林涛,杜冰冰,阙子雄,王笛,水峰,胡诚安,张杰
        2022, 52(2): 69-77. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.02.10
        摘要：已有关于关节轴承节点的研究主要是从设计和现场安装方面进行解读，对工厂制作关节轴承节点的介绍则相对不足，本文通过对关节轴承节点制作过程的补充，将关节轴承节点在钢结构领域的应用，从设计、制作、安装三步有机的结合起来。通过分析关节轴承节点的制作过程，从拼装、焊接、检验三方面着手，解决节点制作中的重难点问题。通过焊接工艺评定确定了斜T型小夹角位置焊接参数及坡口角度等，使该类型焊缝质量得到保证；采用塞焊和坡口焊等措施，解决了轴承耳板补强贴板热镀锌后变形问题；通过加设支撑及销轴试穿检验工序，有效保证了关节轴承节点制作精度；提出了以关节轴承节点板件为主，其余部件为次的制作思路，便于制作和检验。主要通过控制关节轴承复杂节点制作过程，对空间关节轴承复杂节点的拼装精度和焊接变形进行控制，保证了节点制作质量，提升板件安装精度，为其他类似工程提供了参考经验。  
        关键词：关节轴承节点;焊接工艺评定;拼装精度;变形控制;质量验收   
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      • 李东阳,邓黎鹏,胡德安,谭钦文
        2022, 52(2): 78-83. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.02.11
        摘要：基于阿里云物联网平台和MQTT（消息队列遥测传输）通信协议技术，设计了一套以STM32F103VET6单片机为主控核心，以阿里云IoT Studio（物联网应用开发）网页为监测界面的电阻点焊数据监测系统，实现了电阻点焊过程的在线监测和焊接电流、电极压力曲线的远程实时显示。该监测系统的设计分为硬件和软件两个部分，主要内容包括传感器、数据信号处理模块、主控模块、无线传输网络以及阿里云物联网平台等。实测结果表明，该系统能准确地实现对焊接数据的远程实时监测，性能稳定，数据传输丢包率低于1%，为物联网化下的智能化焊接提供了技术支持。  
        关键词：电阻点焊;实时监测;物联网;MQTT   
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      • 周希,雷明,袁野,廖强,李冬
        2022, 52(2): 84-89. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.02.12
        摘要：采用压力电阻焊及TIG焊两种方式焊接无涂层/Cr涂层锆合金包壳管与端塞，研究其焊接接头组织和耐腐蚀性能。采用高压釜对焊接试样进行高温高压水腐蚀试验，采用SEM对焊接接头试样进行腐蚀后的外表面形貌表征以及对Cr涂层包壳管焊接接头试样进行纵截面形貌表征，采用EDS进行微区成分分析，采用金相显微镜观察接头试样纵截面显微组织。结果表明，当采用TIG焊对Cr涂层锆合金包壳管进行焊接时，焊接接头中出现了Cr与Zr两种金属的合金化现象，接头中存在较多的气孔和裂纹；而当采用压力电阻焊对Cr涂层锆合金包壳管进行焊接时，Cr涂层并没有对焊接接头产生负面影响，接头在保持良好焊接性能的同时，还具备了良好的抗高温水腐蚀性能。  
        关键词：压力电阻焊;钨极惰性气体保护焊;铬涂层包壳管;金相组织   
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      • 陈德强,王媛媛
        2022, 52(2): 90-96. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.02.13
        摘要：根据某不锈钢车辆上下侧墙板搭接结构形式，采用涂导电密封胶的电阻点焊技术，实现结构连接的同时保证了车辆密封。为验证该工艺的可靠性，采用预涂导电密封胶的电阻点焊技术分别对三种搭接结构试件进行焊接试验。焊后根据相关标准分别对三种搭接结构进行电阻点焊接头试验，包括外观检验、剥离试验、剪切拉伸试验和金相检验，并对点焊接头的表面凹陷尺寸、熔核直径、拉剪载荷、熔核内部裂纹、缩孔缺陷等进行分析。结果表明，电阻点焊接头性能满足结构要求，基于导电密封胶的电阻点焊技术在不锈钢车体上的应用是可行的，可用于项目生产；同时验证了所设定的点焊参数是合理的，为基于导电密封胶的电阻点焊技术在不锈钢车体中的应用提供了数据支持。  
        关键词：电阻点焊;导电密封胶;不锈钢车体   
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        发布时间：2022-05-06
      • 许可望,孙有辉,刘永贞,王伟,刘岩磊
        2022, 52(2): 97-102. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.02.14
        摘要：深水钢悬链立管（Steel Catenary Riser，SCR）是浮式平台的主要部件，在服役条件下由于受到海洋特殊的海浪、潮汐、台风等各种环境因素的影响，极其容易发生疲劳破坏。为解决钢悬链立管在深水服役环境中受循环载荷的作用容易产生疲劳失效的问题，采用冷金属过渡（Cold Metal Transition，CMT）打底、脉冲模式填充盖面的熔化极气体保护焊（Gas Metal Arc Welding，GMAW），开发了钢悬链立管S型铺设全自动焊工艺并进行了焊缝性能试验研究。结果表明，横向拉伸、全焊缝拉伸、侧弯、缺口断裂、冲击、宏观硬度及全尺寸疲劳等试验结果均满足SCR焊接规格书要求；SCR环焊缝通过全尺寸疲劳试验测试，所有焊缝疲劳性能满足BS7608（1993）的外径D曲线和内径E曲线的95%置信水平要求；由于CMT冷金属过渡封底为无衬垫单面焊双面成型技术，具有焊接热输入量小、无飞溅等优点，可确保焊缝根部成形与母材圆滑过渡，减小SCR焊缝应力集中，从而提高其抗疲劳性能。  
        关键词：钢悬链立管;熔化极气体保护焊;冷金属过渡;焊缝性能   
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      • 王志刚,张建晓,王庆江
        2022, 52(2): 103-108. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.02.15
        摘要：奥氏体不锈钢在腐蚀性介质中工作时，若焊接接头存在残余应力易产生应力腐蚀裂纹，需进行消应力处理。文中对不同的消应力方法及其组合对304L不锈钢焊接接头残余应力的影响进行了试验研究。结果表明，单纯的消应力热处理方式和进行机械振动时效处理均可有效去除焊缝及焊趾的峰值应力，应力峰值下降相当，采用消应力热处理方式消应力相对比较均匀；采用振动时效+消应力热处理的方式与单纯的振动时效处理相比，应力峰值下降不明显，与先退火后振动时效相比，焊缝处应力峰值略有下降；采用消应力热处理+振动时效的方式，相比较单纯消应力热处理应力峰值下降明显。  
        关键词：消应力热处理;304L不锈钢;残余应力;振动时效   
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      • 陈浩,张晓,朱瑞芳
        2022, 52(2): 109-113. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.02.16
        摘要：根据国家标准GB/T1591-2018《低合金高强钢》和建筑钢结构工程实例，从钢材的化学成分入手分析Q355和Q345的本质区别，基于碳当量概念进一步阐述Q355低碳、微合金、纯净化、细晶粒特点，进一步论证了Q355是典型的细晶粒新钢种这一客观事实。分析认为：高强钢种焊接接头的强度、细化晶粒等指标与钢材的微合金元素直接有关。焊接热循环会造成合金元素的损失，因此，多一次热循环，合金元素的损失会增加，必然降低焊接接头的综合性能，这就是焊接Q355钢的关键所在。  
        关键词：高强钢;化学成分;合金系列;碳当量;焊接技术   
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        焊接教学

      • 魏艳妮,曹飞,贾磊
        2022, 52(2): 114-118. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.02.17
        摘要：《焊接结构制造》课程是材料成型及控制工程专业焊接方向的专业必修课，以阐述典型焊接结构产品在生产制造过程中的制备工艺及装备为主要内容，是该专业“产品研发链”为导向的课程体系中“产品制造”环节的核心课程。文中以焊接结构的制造工艺过程为载体，依据典型焊接结构（主要为球型压力容器）的一般制造过程，分析整理焊接结构制造的典型工作任务，设置各种学习情境，并以项目化任务驱动的方式组织教学内容，重构《焊接结构制造》课程的教学体系，以期推动教学模式改革，提高教学质量。  
        关键词：教学模式;项目化驱动;教学体系重构;典型焊接结构   
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        发布时间：2022-05-06
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