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      2022 年 第 4 期
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      • 彭亚萍
        2022, 52(4): 1-7. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.04.01
        摘要：借助于“弧焊信息分析平台”的功能，介绍了当前在弧焊过程信息分析方法的研究与应用中取得的新进展。提出了如何用数据找问题以及在数据中发现和获得新的认知；如何根据数据对问题定位、发现数据信息中的分析“盲点”。多个焊接生产中的检测实例提供了通过分析数据实现对弧焊过程关键信息的认识途径。即：以数字化焊接生产车间的机器人生产线为例，分析了不同的焊机输出特性对焊缝产生可直接观察的质量差异以及数据监管标准实施中存在的“短板”；以铝合金板件多层焊的工艺设计为例，提出了脉冲电流焊接中对熔滴过渡时刻的检测，以及对熔滴过渡形态实现调控等工艺细节的讨论；从焊丝与导电嘴之间接触电阻的波动信息及其对电弧压降的影响，揭示了铝合金焊丝表面氧化而产生的相应电弧特征，为铝合金焊丝表面状态及其焊接过程电弧稳定性提供了一个新的分析途径。对如何从图像到数据的“可视化”信息的映射作了专门介绍，为数据信息的深度学习与图像智能识别奠定了基础。  
        关键词：弧焊;数据信息;分析方法   
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        发布时间：2022-05-12
      • 张露,张春波,廖仲祥,乌彦全,张国栋,周军
        2022, 52(4): 8-13. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.04.02
        摘要：采用SEM、EBSD等技术表征手段分析IN718+FGH96异质合金惯性摩擦焊接头焊缝区在焊态下的微观组织形貌及织构分布状态。结果表明，原始母材中的γ′、γ″及δ强化相消失，焊缝区转变为单一等轴γ相晶粒，IN718和FGH96侧焊缝区晶粒尺寸分别约为10 μm和15 μm。焊缝区再结晶晶体取向相对杂乱，致使晶体织构强度较弱，可忽略不计。动态再结晶后的焊缝区相邻晶体间以大角度晶界为主，大角度晶界占比达到65.1%。焊缝区大部分γ相的｛111｝<11-1>滑移系在X轴方向载荷下的Schmidt因子接近0.5，γ相晶体的｛111｝<11-1>滑移系在轴向力作用下更容易开动并逐渐形成大量的位错。五组拉伸试样均断裂于焊缝区，其抗拉强度均值为1 126.3 MPa，屈服强度均值为998.9 MPa。  
        关键词：高温合金;惯性摩擦焊;背散射电子衍射分析;高温拉伸性能;织构分布   
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        发布时间：2022-05-12
      • 王安普,张峰,孙兵兵,庞义斌,周智文
        2022, 52(4): 14-20. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.04.03
        摘要：采用激光金属沉积方式制备横向与纵向上的TC4钛合金试样，包括室温拉伸试样、室温冲击试样、金相试样，研究其组织结构与力学性能各向异性之间的关系。结果表明：对于退火态激光金属沉积TC4钛合金而言，不同面组织均由典型的网篮组织α+β组成，但相比XOZ面、YOZ面，XOY面组织更为细小，α相呈织网状交错，整体尺寸为XOZ面、YOZ面的1/3~1/2，β粗大柱状晶的α晶界（αGB）数量更多；横向试样的强度高，塑性低，纵向试样的强度低，塑性高；横向（Y向）与纵向（Z向）上的力学性能存在各向异性的原因在于：晶界强化发挥了至关重要的作用，晶界越多，强度越高，塑性越低。  
        关键词：激光金属沉积;TC4钛合金;力学性能;各向异性;晶界强化   
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        发布时间：2022-05-12
      • 杨骄,龙伟民,鲍丽,刘攀,杨浩哲
        2022, 52(4): 21-28. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.04.04
        摘要：随着钎焊技术的发展，各种合金钎料也应运而生。与银基钎料相比，铜基钎料具有强度高、成本较低、钎焊性能好、硬度适中、钎焊接头性能好、钎料流动性较好等优点，可以广泛应用于航空航天、机械制造、能源及石化工业等领域，满足了绿色环保要求并增加经济效益，受到国内外学者和研究人员的高度重视。但铜的熔化温度过高，通常采用合金化手段即添加一些元素以降低熔点。主要针对近年来受到广泛关注的几类铜基合金钎料——铜锡钎料、铜锌钎料、铜磷钎料，结合国内外有关铜基钎料研发的一些实例，对有关铜基钎料的研究报道进行了评述，讨论工艺参数对接头组织与性能的影响。梳理了当前铜基钎料在制备与钎焊过程中存在的问题和难点，并对未来的发展与研究提出了展望。  
        关键词：铜基合金;Cu-Sn系钎料;Cu-P系钎料;Cu-Zn系钎料   
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      • 韩立军,王刚,吴雪松
        2022, 52(4): 29-35. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.04.05
        摘要：汽车车身板材电阻点焊焊接参数目前缺乏有效的数学模型可借鉴，只能基于经验，并通过大量的试验获得一些零散的、非系统性的经验数据来最终确认，需要消耗大量人力、物力和时间。本文以汽车车身钢板电阻点焊为研究对象，通过构建焊点合理的物理和数学模型，利用材料的物理属性，对影响点焊质量的关键焊接参数进行深入研究。在等效板厚概念的基础上，通过大量的试验和生产实践，构建了焊接电流、焊接压力、焊接时间以及电极帽寿命等参数的数学模型。模型的建立为汽车车身钢板板材点焊工艺设计提供了系统而科学的解决方案，具有较高的理论和实际应用价值。  
        关键词：白车身;钢板;电阻点焊;焊接参数;模型   
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        发布时间：2022-05-12

        焊接工艺

      • 刘杰,屈志军,于谊飞,王硕
        2022, 52(4): 36-43. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.04.06
        摘要：对壁厚4.0 mm的6005A-T6铝合金侧墙型材实施搅拌摩擦焊，分析焊后接头组织和疲劳性能，讨论了不同疲劳试验方案的可行性。采用等效结构应力计算法与Abaqus有限元分析相结合的方法，研究基于主S-N曲线法的铝合金型材搅拌摩擦焊接头疲劳性能，结果表明：设计L型卡具加载方案可行，试验夹具加载方式的不同对接头疲劳性能存在一定的影响；短螺栓L型卡具辅助弯曲疲劳试验可以很好地规避螺栓连接的影响，并且可实现预期的接头焊根位置开裂失效模式。对搭接接头在承受较为苛刻的载荷环境下，尤其焊根缺口位置出现较高应力集中时，疲劳寿命下降比较严重。经对疲劳试样断口分析，冷搭位置不具备连接强度。  
        关键词：铝合金型材;搅拌摩擦焊;主S-N曲线法;夹具加载形式;疲劳性能   
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        发布时间：2022-05-12
      • 杨霄,李湉,乔雷,张世贵,张晟玮,李达,袁力军
        2022, 52(4): 44-50. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.04.07
        摘要：中介机匣在焊接过程中极易发生变形，从而影响零件质量及装配过程。为减少焊接变形，通常采用电子束焊进行连接，但常规的单电子束焊依然无法解决变形量大的问题。基于SYSWELD软件，采用单电子束相隔180 °焊接、双电子束相隔180°焊接、双电子束相隔90°焊接三种焊接顺序，并进行相应的温度场、应力场和焊接变形的模拟分析，分析三种焊接顺序对薄壁复杂结构焊接变形的影响。结果表明，单电子束焊接的不均匀温度场导致了较大的焊接变形；双电子束焊接的焊接温度场比单电子束焊接更有对称性，而且焊接变形更小。相隔180°与相隔90°相比，温度场分布与焊接变形更为均匀，因此，双电子束对称焊更适合焊接易变形的薄壁结构，研究结果为国内企业进行装备升级及双电子束焊研究提供了理论依据。  
        关键词：中介机匣;TC4钛合金;电子束焊;数值模拟;焊接变形   
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        发布时间：2022-05-12
      • 姜心怡,严春妍,周倩雯,李琛,张可召,包晔峰
        2022, 52(4): 51-57. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.04.08
        摘要：油气管道往往服役于恶劣环境，其焊接接头面临着严重的腐蚀问题，存在较大安全隐患。激光-电弧复合焊焊接效率高、变形小，已成为管道施工焊接领域具有良好应用前景的焊接方法。针对不同激光功率下X80管线钢激光-MIG复合焊焊缝的耐腐蚀性进行研究。分析焊接接头各区域显微组织分布，研究母材和不同激光功率下激光-MIG复合焊焊缝的极化曲线、交流阻抗谱和SEM表面腐蚀形貌，得到了激光功率对激光-MIG复合焊焊缝电化学腐蚀行为的影响规律。结果表明，激光-MIG复合焊焊缝的显微组织由针状铁素体、粒状贝氏体和先共析铁素体构成；随着激光功率的增加，粒状贝氏体数量减少，针状铁素体和先共析铁素体含量增加。母材和激光-MIG复合焊焊缝的极化曲线均无显著的钝化区，母材的腐蚀电流密度大于激光-MIG复合焊焊缝，电荷转移电阻小于激光-MIG复合焊焊缝。随着激光功率的增加，激光-MIG复合焊焊缝的耐腐蚀性先上升再下降，激光功率为3.0 kW时焊缝的耐腐蚀性最好。  
        关键词：激光电弧复合焊;X80管线钢;激光功率;显微组织;耐腐蚀性   
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        发布时间：2022-05-12
      • 朱明,石坤,吴斌,侯宵飞,石玗
        2022, 52(4): 58-63. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.04.09
        摘要：为了实现泥塑文物表面鸟粪类有机污物的激光无损去除，搭建高速摄像光学滤光放大采集系统，进行不同激光能量密度下的泥塑文物表面有机污物层去除实验，采集激光作用到泥塑文物表面有机污物层的动态去除过程，并研究不同去除模式的能量阈值及对基材的损伤行为。结果表明：在不同的激光能量密度作用下，泥塑文物表面有机污物层会出现烧蚀效应和振动效应，烧蚀效应去除过程中出现燃烧现象并伴随大量白烟的产生，振动效应去除过程中会出现有机污物层开裂和颗粒状飞溅现象，有机污物层去除后基体主要损伤形式有灼烧损伤和凹坑损伤。  
        关键词：激光清洗;泥塑;有机污物;去除机理   
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        发布时间：2022-05-12
      • 李玉光,付强,董元元,邱阳,胡甜,刘川
        2022, 52(4): 64-70. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.04.10
        摘要：为实现反应堆紧凑布置，反应堆压力容器内设计了多个复合功能的复杂环形构件，此类结构形式首次出现在反应堆压力容器设计中，属于大厚度、高拘束度焊缝结构形式，使得环形构件与反应堆压力容器内壁焊接接头残余应力呈现高幅值和分布复杂的特点；而此类结构长期在高温、高压、强辐照环境下服役并承受交变载荷作用，对结构安全性、可靠性等要求很高，因此有必要对反应堆压力容器内环形件与容器内壁大厚度焊接结构焊接残余应力的不均匀性进行仔细研究和分析，以便为反应堆压力容器环形试件对焊接头性能评估奠定技术基础。采用微冲剪和显微硬度方法测试了反应堆压力容器16MND5低合金钢环形试件对焊接头的力学分布规律。结果表明：对焊接头抗拉强度横向分布不均，呈M型，峰值强度出现在热影响区；对焊接头抗拉强度厚度方向分布不均，母材区波幅35 MPa、焊缝区波幅77 MPa、热影响区波幅80 MPa；对焊接头维氏硬度分布趋势与微冲剪测试结果一致，印证了微冲剪测试结果的合理性。  
        关键词：大厚度低合金钢;对焊接头;抗拉强度;微冲剪试验;力学不均匀性   
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        发布时间：2022-05-12
      • 崔勇
        2022, 52(4): 71-81. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.04.11
        摘要：针对某核电站主管道仪表接管角焊缝及其预堆层可能出现的缺陷等问题，开展了OVERLAY堆焊修复技术研发，并采用数值模拟方式开展焊接工艺研究。完成了堆焊修复结构设计；基于Abaqus建立有限元分析模型，采用生死单元法及热循环曲线法对多层多道堆焊过程进行数值模拟，研究堆焊过程中温度场和应力场的分布特性；开展不同堆焊厚度及线能量堆焊工艺下应力对比。计算结果表明，焊趾处存在应力集中区域，原角焊缝及预堆层表面在堆焊后以压应力为主，堆焊层自内向外拉应力逐渐增大；随着堆焊厚度的增加，应力水平呈下降趋势，但焊后变形呈增大趋势，且向内收缩增大幅度比轴向收缩更为明显；随着线能量的增加，应力水平和焊后变形均有增大趋势，但增大幅度并不明显。上述研究可为现场堆焊维修方案的制定提供数据支撑。  
        关键词：接管角焊缝;OVERLAY 堆焊;数值模拟;残余应力;热循环曲线   
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        发布时间：2022-05-12
      • 张宇鹏,王永东,王金宇,常萌阳,李统广,姚月,张宁
        2022, 52(4): 82-88. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.04.12
        摘要：为提高Q235普通碳素结构钢的耐磨性能和耐腐蚀性能，采用CO2气体保护焊在其表面堆焊药芯焊丝，利用蔡司高级金相显微镜、显微硬度测试仪、摩擦磨损试验机和电化学工作站等分析测试手段，研究不同焊接电流下的堆焊层的宏观形貌、显微组织、显微硬度、摩擦磨损性及耐腐蚀性。测试结果表明，当焊接电流为200 A时，堆焊层组织均匀，碳化物均匀弥散分布在组织内部，其显微硬度最高为500 HV，耐磨性能最好，磨损失重量为26 mg，磨损机理为磨粒磨损；当焊接电流为230 A时，热输入量最高，合金元素固溶于奥氏体基体的量增多，使其稳定性增加，从而提高了耐腐蚀性。  
        关键词：CO2气体保护焊;显微组织;耐磨性;耐蚀性   
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        发布时间：2022-05-12
      • 王丙旭,张宇,施泽平,C.Barber Gary,冯祖德
        2022, 52(4): 89-94. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.04.13
        摘要：通过正交试验法研究了焊接电流、焊接时间和电极压力对热浸镀锌低碳钢板点焊接头抗剪切力的影响规律，并分析最佳焊接工艺参数下点焊接头的微观组织、硬度分布和抗剪切力。结果表明，焊接电流对点焊接头抗剪切力影响最大，最佳焊接工艺参数为：焊接电流13 kA、焊接时间80 ms、电极压力4 kN，在该参数下点焊接头抗剪切力为8.637 kN，熔合区组织主要为板条状马氏体，硬度为320 HV，母材区组织主要为铁素体，硬度为102 HV，热影响区组织为板条状马氏体和铁素体，硬度介于熔合区和母材区之间。  
        关键词：电阻点焊;镀锌低碳钢板;焊接参数;抗剪切力   
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        发布时间：2022-05-12
      • 陈大林,赵青山
        2022, 52(4): 95-99. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.04.14
        摘要：为实现铝/钢异种材料的有效连接，采用激光熔钎焊对厚度均为2 mm的镀锌钢/5052铝合金进行搭接试验（铝上钢下）。随着激光功率的增大（2 400~2 800 W），焊缝抗剪强度先增大后减小；激光功率为2 400 W、2 500 W时，有未焊透、未熔合等缺陷；激光功率为2 600 W时抗剪强度达到最大值164.4 MPa，焊缝无表面缺陷、成形较好；激光功率为2 800 W时，试板被烧穿。对2 600 W搭接接头进行组织形貌、SEM、EDS及力学性能分析。研究表明，接头无气孔、夹渣、裂纹等明显缺陷，实现了铝/钢两种金属的有效连接；焊缝区域主要为Zn的固溶体，接头界面处存在Fe2Al5、FeAl等金属间化合物，金属间化合物厚度小于10 μm。接头断口形貌有大面积河流状和台阶状的撕裂棱，为脆性断裂。  
        关键词：铝/钢异种金属;激光熔钎焊;金属间化合物;抗剪强度   
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      • 吴庆祝,许鸿吉,邱劲松,刘楷
        2022, 52(4): 100-106. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.04.15
        摘要：铝合金厚板是轨道车辆的主要用材，为了使厚板铝合金搅拌摩擦焊批量应用于轨道车辆中，必须对铝合金厚板开展必要的力学试验和疲劳试验。文中采用搅拌摩擦焊对6005A-T6铝合金进行对搭接焊，通过金相分析、硬度、拉伸、弯曲、疲劳一系列试验，对6005A-T6铝合金焊接接头的力学性能和疲劳性能进行研究。通过对焊接接头的金相分析可以看出，焊核区的组织为细小的等轴树枝晶；热机影响区的晶粒较为粗大，有一定的方向性并伴随着很大的变形；热影响区组织相较于母材组织晶粒有明显的长大但没有变形；拉伸、弯曲试验表明，焊接接头的拉伸抗弯能力良好。疲劳试验表明，焊接接头具有一定的强度，对实际的生产制造具有一定的参考价值。  
        关键词：6005A-T6铝合金;搅拌摩擦焊;金相组织;力学性能;疲劳性能   
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        发布时间：2022-05-12
      • 钟俊林,陈雪飞,缪辉
        2022, 52(4): 107-112. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.04.16
        摘要：国内某产品使用的大型齿轮座下箱体胚料，广泛采用铸造成型工艺生产，由于结构原因，其铸造工艺复杂、缺陷多、产品率低、生产成本较高。结构“铸改焊”后，工艺相对简单、焊接质量易于保证、产品合格率及材料利用率高，可大幅降低制造成本，因此焊接齿轮下箱体应用前景广泛。但大型齿轮下箱体焊接中，因材料板厚大，焊缝密集，焊接应力大，极易产生裂纹，同时焊接变形大，焊后加工尺寸难以保证。本文针对某大型齿轮座下箱体的焊接，在结构工艺分析的基础上，制定了合理的焊接工艺并得以实施。结果表明：采用CO2气体保护焊与富氩气体保护焊相结合的焊接方法，选择正确的放量尺寸、焊接顺序、焊接参数、坡口形式和相应的焊前、焊中及焊后热处理等工艺，完全能够满足结构的设计要求。  
        关键词：齿轮座下箱体;焊接应力与变形;焊接工艺分析;工艺措施   
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        发布时间：2022-05-12

        焊接材料

      • 彭祺珉,杨飞,陈娇,霍玲玲,金一标
        2022, 52(4): 113-118. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.04.17
        摘要：国外高速带极电渣堆焊速度已达40 cm/min以上且焊接工艺性能良好，而国内配套的高速带极电渣堆焊焊剂在高速焊接时容易出现咬边、焊道成形差、产品质量不稳定等缺陷，这类焊材主要依靠进口，在一定程度上制约着我国制造业的发展。研制了一种奥氏体不锈钢带极电渣堆焊用烧结焊剂CHF25B，渣系为CaF2-Al2O3-SiO2，碱度为3.8~4.0。该焊剂配合焊带EQ309LMo和EQ316L在15CrMoR钢进行焊接试验，焊接速度可达到40 cm/min，且电渣过程稳定、焊接飞溅小、脱渣容易、焊道表面平整光滑、焊道间搭接处熔合良好；堆焊金属杂质元素S、P等含量低，合金元素烧损少。堆焊金属化学成分及各项性能满足NB/T 47018.5-2017和设计技术要求。  
        关键词：高速带极电渣堆焊;焊接材料;国产化;工艺评定   
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        发布时间：2022-05-12
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