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      2022 年 第 7 期
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      • 王远见,刘坤,许楠,宋亓宁,包晔峰
        2022, 52(7): 1-6. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.07.01
        摘要：在实际工业生产中，通过焊接试验的方法来获得焊缝组织和力学性能的成本较高，因此数值模拟成为预测焊缝微观组织和力学性能的主要方法。基于SYSWELD软件建立了6061-T6铝合金搅拌摩擦焊缝温度场和材料流动的模型，采用电子背散射衍射技术对焊缝区进行微观组织表征。结果表明：随着搅拌头转速的升高，焊接峰值温度和材料流速逐渐增大。焊缝横截面方向温度呈M形不对称分布，且前进侧比后退侧温度高。焊缝中心的晶粒尺寸随着转速的增加而增大、小角度晶粒比例增加且剪切织构强度增强；相同搅拌头转速下前进侧晶粒尺寸和小角度晶粒的比例比后退侧大。焊缝微观组织表征结果与温度场和材料流动的模拟结果基本吻合。  
        关键词：铝合金;搅拌摩擦焊;温度;材料流动;微观组织   
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        发布时间：2022-08-12
      • 赵国栋,王昊,赵建平
        2022, 52(7): 7-17. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.07.02
        摘要：利用有限元分析软件ABAQUS模拟了镍基高温合金GH4169激光选区熔化成形过程，利用子程序DFLUX实现了三维高斯体热源的编译，子程序UMATHT定义了材料的状态转变，通过子程序USDFLD定义了不同状态下的材料参数，并考虑了相变潜热和粉体实体状态导热系数的不同对温度场的影响。研究结果表明：熔池达到最高温度后，降温速率刚开始很快，当温度降到熔点左右时明显变慢；随着扫描层数的增加，热量会逐渐累积，但是实体区域会逐渐变大，导热系数也会变大，导致散热加快；平行于扫描方向的热应力远大于垂直于扫描方向的应力；各工艺参数下残余应力最大值基本保持在725 MPa，沿X方向最小残余应力为327.1 MPa，而沿Y向最小残余应力仅为11.6 MPa。  
        关键词：有限元分析;选区激光熔化;温度场;应力场;残余应力   
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        发布时间：2022-08-12
      • 程沛源,程东海
        2022, 52(7): 18-23. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.07.03
        摘要：为研究激光增材修复lCrl5Ni4Mo3N后，修复层的性能是否能够满足工作需要，开展激光增材修复lCr l5Ni4Mo3N力学性能与显微组织研究，利用WDW-100试验机检测修复试样的抗拉强度，利用光学显微镜（OM）和扫描电镜（SEM）观察接头显微组织及断口形貌。结果表明，激光增材修复lCrl5Ni4Mo3N成形良好，2 mm深修复试样抗拉强度可达母材的92.7%，3 mm深修复试样抗拉强度可达母材的89.7%，修复接头呈现韧性断裂；激光热循环作用下第二相粒子的粗化导致组织显微硬度值呈现：基体＞修复层＞热影响区；修复层与基体冶金结合致密，接头由基体、热影响区及修复层构成，基体主要由回火马氏体夹杂少量残余奥氏体构成，热影响区主要由回火马氏体夹杂少量回火索氏体构成，修复层由马氏体+奥氏体双相组织构成。  
        关键词：激光增材修复;lCrl5Ni4Mo3N;韧性断裂;第二相粒子;显微硬度   
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        发布时间：2022-08-12
      • 张帆,泮佳俊,刘腾,张浩,李佩齐
        2022, 52(7): 24-33. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.07.04
        摘要：机器视觉技术以其高精度、高自动化等特点被广泛用于工业测量、工业检测和识别等领域。概括了几种焊缝识别传感技术，并对传感方式的基本原理和特点进行了分析。详细阐述了基于机器视觉的焊缝识别的具体实现步骤，重点归纳总结了针对不同的噪声和干扰采用相应的滤波和消除方法、焊缝的特征提取与中心线拟合方法等。在国内外焊缝识别研究的基础上，提出了几个有价值的研究方向，包括基于新型测距法及其传感器的焊缝定位、基于卷积神经网络的焊缝类型识别、针对焊后质量检测的三维信息重构和多种干扰因素并存情况下的焊缝识别等。  
        关键词：机器视觉;焊缝识别;视觉传感器;图像处理   
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      • 朱明,谌晓华,张虎龙,石玗
        2022, 52(7): 34-38. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.07.05
        摘要：针对大厚度不锈钢核容器及管路在放射环境下易从内壁产生腐蚀缺陷，并向外壁扩展直至产生表面泄漏的问题，需要采用适合的无损检测手段进行在役监测，保证服役安全。涡流检测方法具有不引入额外介质、易于实现自动化等优点，可满足典型核容器的特殊检测要求。为更好地检测核容器内壁缺陷，设计了专用涡流检测装置，搭建了以机器人为载体的涡流自动检测系统，通过提取阻抗图幅值、相位、包络面积及与x轴交点最大值作为表征涡流检测阻抗图的几何特征参数，开展了不同缺陷深度的模拟试样涡流检测研究。结果表明：设计的系统能对距上表面6 mm以内的缺陷做出有效响应；幅值、包络面积、与x轴交点最大值三个特征参数能很好地反应缺陷深度信息，而相位特征参数随深度增大呈无规律变化。  
        关键词：涡流检测;核容器;内壁缺陷;检测工艺   
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        发布时间：2022-08-12
      • 陈东升,王恒,陈茂爱,王爱国
        2022, 52(7): 39-44. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.07.06
        摘要：通过板上堆焊研究了极性比对高速方波交流TIG-MIG复合焊焊接过程稳定性和焊缝成形的影响。结果表明，TIG电弧极性比为0（直流TIG）时，由于TIG和MIG两个电弧之间相互排斥作用时间长，小电流（不高于50 A）TIG电弧电流易因过度拉长而熄灭，TIG-MIG复合焊接过程稳定性差，焊缝成形不良。TIG电弧极性比控制在10~40时，两个电弧之间周期性地排斥和吸引，小电流TIG电弧不会过度拉长，可在50 A的TIG电弧电流下获得稳定的TIG-MIG复合焊过程，可抑制直流TIG-MIG复合焊易于产生的驼峰缺陷，极性比为10时焊缝成形最佳。极性比过大时，焊缝表面光滑程度有所下降，焊趾部位呈现明显的波动，且存在较多的大颗粒飞溅。  
        关键词：飞溅;极性比;焊缝成形;TIG-MIG复合焊;驼峰缺陷   
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        发布时间：2022-08-12

        焊接设备

      • 陈家源,王学武,范晔平,徐德进
        2022, 52(7): 45-51. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.07.07
        摘要：目前在各类大中型发电机的焊接生产中，焊接系统普遍依赖手工焊接，从而对整个焊接过程的管控存在一定难度。为了统一管理焊接设备、工艺文件、焊接人员、焊接过程等各个环节，本文根据焊接生产的实际情况和要求，通过采用智能信息采集模块和网络技术，在现有的焊接管控系统上进行优化设计和创新，建立了一套基于焊接电源的焊接信息管控系统。系统将焊接技术、信息技术、通信控制和管理理念相融合，基于模拟与数字化焊机焊接数据的实时采集、实时监控、数据储存、显示以及对人员管理和焊机设备管理等功能，实现了焊接设备、工艺文件、焊接人员、焊接过程、焊材、能耗等参数的统一管理，能够在很大程度上提高焊接效率、提升综合管理能力、保障焊接质量，同时在生产过程优化、人员设备管理以及资源调配等方面为管理人员提供重要的数据支持。  
        关键词：焊接电源;信息采集模块;实时监控;统一管理   
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        发布时间：2022-08-12
      • 张磊,王博健,付傲,郑永杰,刘满雨,孟显伟,宋扬
        2022, 52(7): 52-61. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.07.08
        摘要：对跟踪系统在窄间隙埋弧焊中的应用现状进行了梳理和总结，并对该系统未来的技术发展方向进行了展望。从三个方面进行论述，分别是跟踪系统的意义、跟踪传感器的种类以及跟踪系统的应用。目前窄间隙埋弧焊设备中应用最为成熟、市场占有率最大的跟踪系统采用接触式跟踪技术。近年来随着科学技术的不断进步，视觉传感技术发展迅速，采用该技术的跟踪系统在焊接领域应用较为广泛，在窄间隙埋弧焊接领域也有一定程度的尝试。随着跟踪系统技术的提升和优化，窄间隙埋弧焊的自动化程度和智能化程度将得到进一步提升。  
        关键词：窄间隙;埋弧焊;跟踪系统;焊接自动化   
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      • 陈弈,付俊,罗文国,黄安立,盛仲曦,李浩
        2022, 52(7): 62-68. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.07.09
        摘要：蛇形管管屏是用于锅炉领域的高压蒸汽管道的重要组成部分，在管屏上有大量的焊接附件，目前支撑块焊接方式均为手工焊接，存在效率低、一致性差，工作强度高等问题。因此本文设计了一种蛇形管附件焊接机器人系统，可实现对蛇形管管屏的自动传送、自动定位、自动识别、自动平焊仰焊结合的全过程集成智能化控制。对该系统的硬件和软件两部分的详细组成进行了介绍，并设计了系统作业流程。采用该系统进行了焊接工艺试验，结果表明，系统运行流畅，激光寻位精准，焊接过程稳定，探伤结果满足质量要求。  
        关键词：蛇形管;机器人焊接;自动线;智能化控制   
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        发布时间：2022-08-12

        焊接工艺

      • 高彦军,刘西伟,刘旭升,邵震,崔雷
        2022, 52(7): 69-75. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.07.10
        摘要：采用不同焊接压力对2060-T8铝锂合金进行了顶锻式摩擦塞补焊试验研究，分析了接头微观组织特征，第二相分布规律以及力学性能。结果表明：增大焊接压力可有效消除接头未焊合及孔洞缺陷。接头热影响区晶粒尺寸增大，热机械影响区及塞棒热机械影响区晶粒发生明显塑性变形，母材与塞棒之间产生了细小的等轴晶组织。接头不同区域较母材均发生软化，硬度最低值出现在塞棒热机械影响区，约为90 HV。当焊接压力为30 kN时，接头抗拉强度最高，达到378.9 MPa，断后伸长率为5.9%，接头系数为0.746。接头断裂方式为韧性断裂。  
        关键词：顶锻式摩擦塞补焊;2060-T8铝锂合金;微观组织;力学性能   
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        发布时间：2022-08-12
      • 李朔晗,李充,郝文波,姚肖洁,韩美玲,王依敬,邢松龄
        2022, 52(7): 76-83. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.07.11
        摘要：针对6082-T6铝合金三铣平面螺纹锥形针FSW进行工艺研究及优化，基于Hexagonal Design响应面法，建立数学模型并进行工艺参数的优化。工艺参数对接头拉伸性能有明显的影响，其中旋转速度对其性能的影响更为显著。在保证焊缝无缺陷条件下，适当提高旋转速度和焊接速度，可得到性能最优的焊接接头，最佳工艺参数为旋转速度850 r/min，焊接速度650 mm/min，此时三铣平面螺纹锥形针可有效促进材料塑性流动，焊缝内部成形好且无明显缺陷，接头的抗拉强度达到257.29 MPa，断后伸长率达10.68%。  
        关键词：搅拌摩擦焊;三铣平面螺纹锥形针;响应面法;接头性能   
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        发布时间：2022-08-12
      • 刘鑫,江泽新,刘博,马金军
        2022, 52(7): 84-92. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.07.12
        摘要：针对10 mm厚高强钢AH36平对接焊缝在相同热输入量、不同焊接热功率条件下的CO2焊匹配陶瓷衬垫打底层焊接进行了有限元分析试验，探究焊接过程中的温度场、残余应力、焊接变形的变化情况，分析打底裂纹产生的原因。通过分析可知：在打底层焊接时，熔池金属冷却收缩过程中，产生的残余应力数值在板材屈服强度和抗拉强度之间，发生板材不可逆的焊接变形，并有产生打底裂纹的不确定性；焊接热功率大，熔池温度高，冷却速度快，焊缝应力集中区增大；焊接卡码的装配限制了焊缝区的变形量，焊缝与卡码垂直位置的应力集中区进一步增大，打底层焊缝极易产生热裂纹。  
        关键词：打底焊;温度场;残余应力;焊接变形   
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        发布时间：2022-08-12
      • 孙佳孝,杨可,郭余庆,王军,张伟刚
        2022, 52(7): 93-99. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.07.13
        摘要：采用ERNiCrMo-3 AMS Inconel625焊丝，在15CrMoG膜式水冷壁表面进行熔化极气体保护焊（GMAW）堆焊成形工艺试验，研究焊接电流和焊枪摆动频率对堆焊层表面成形的影响，分析了堆焊层金属组织演变规律，并测试其显微硬度。结果表明：焊接电流主要影响堆焊层宽度及表面氧化程度，焊枪摆动频率主要影响堆焊层表面鱼鳞纹细腻程度，当焊接电流为180 A，焊枪摆动频率为10 Hz时，可获得成形良好的堆焊层；堆焊层金属组织从堆焊层底部至顶部的演变规律为：平面晶→柱状胞晶→树枝状晶→等轴晶，堆焊层顶部由于散热方向由垂直于熔合线方向变为平行于熔合线方向，出现部分横向组织；堆焊层金属的显微硬度由基体沿垂直于熔合线方向呈上升趋势，堆焊层表面的显微硬度分布均匀，平均硬度为270.6 HV。  
        关键词：膜式水冷壁;Inconel625;成形工艺;显微组织;显微硬度   
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        发布时间：2022-08-12
      • 田国平,张松,梁志方,高艳芳,陈志远,高嘉爽
        2022, 52(7): 100-104. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.07.14
        摘要：采用搅拌摩擦焊（FSW）和熔化极惰性气体保护焊（MIG）相结合的方法焊接制造的铝合金筒体（5A06 H112，内径Φ2 110+0.1+0.3×120+4 mm），由20 mm厚壁板通过辊弯至内径Φ2 102 mm、筒体本体FSW拼焊、筒体大量附件MIG焊接后筒体内径变形大变形不规律，导致筒体焊后去除焊接余量内径精加工至内径Φ2 110 mm后筒体剩余壁厚不满足设计规定的120+4 mm，而筒体精加工后壁厚过大将使其超重不满足系统对质量的要求，壁厚小于12 mm无法满足结构强度要求，壁厚的控制对整个系统的安全至关重要。对FSW焊后变形规律进行分析，通过调整单侧焊接厚度、改变焊接顺序、优化工装方案等措施可将焊后单侧内凹变形从最大10 mm降至2 mm以内；对附件MIG焊后变形规律进行分析，通过优化装焊顺序、优化工装方案及精加工工艺方案等措施，最终使筒体机加工后壁厚合格率由原来的23%提高至100%。  
        关键词：5A06筒体;装焊顺序;FSW;MIG;焊接变形   
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      • 张锦标,王瑞,周炜璐,李宝德,梁涛,周利
        2022, 52(7): 105-109. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.07.15
        摘要：通过实验对6061-T6铝合金回填式搅拌摩擦点焊下扎阶段的扎入力进行了测量，研究了焊接过程中扎入力的变化规律以及不同工艺参数对扎入力的影响规律。实验结果表明，下扎过程中扎入力呈先增大后减小的趋势。扎入力与扎入阶段摩擦产生的热量有密切关系，搅拌头转速越高，扎入速度越小，摩擦产热越多，被焊材料的热塑性程度越高，所需的扎入力越小。在所选工艺参数范围内，使用低转速（900 r/min）、大扎入速度（100 mm/min）的“冷态条件”，扎入力峰值最大，为12.63 kN；使用高转速（1 700 r/min）、小扎入速度（20 mm/min）的“热态条件”，扎入力峰值最，小为3.2 kN。扎入深度对扎入力的影响不大。  
        关键词：回填式搅拌摩擦点焊;工艺参数;扎入力;铝合金   
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      • 刘惠娟,李增楼,马辉,陈恒,霍文崇,孟庆武
        2022, 52(7): 110-115. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.07.16
        摘要：枕梁作为轨道交通列车的关键部件，是列车车体与转向架连接的平台，它不仅要承受整车质量，还要承担并传递转向架与车体之间的垂向力、纵向力、横向力，同时兼作空气弹簧的附加气室，其制造工艺流程、工艺方法以及关键部位尺寸控制精度直接影响整车的制造质量。概述了枕梁的制造工艺流程，并结合现场实际生产经验对相关问题进行了归纳总结，探讨了快速市域动车组枕梁的焊接制造工艺以及注意事项，并对出现的常见问题提出了相应的解决措施，进而达到控制枕梁焊后整体尺寸和质量的目的，为后续市域车枕梁的焊接提供了有益参考。  
        关键词：枕梁;焊接变形;质量控制;组焊工艺   
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      • 明阳,贾永方,王名锦,王勇
        2022, 52(7): 116-120. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.07.17
        摘要：SA-533GrBCL1钢是核电站建设中使用较多的一种钢材，有一定的核级安全要求，为验证SA-533GrBCL1焊接稳定性。特开展焊条电弧焊多次返修对压力容器用钢板SA-533GrBCL1接头性能的影响研究，通过拉伸、弯曲、低温冲击和硬度试验等性能试验，分析多次返修（≤5次）的焊接接头不同位置的金相组织分布和变化规律。结果表明，SA-533GrBCL1焊接接头经过多次返修或返修焊后热处理，其接头力学性能未见异常变化，各项性能指标符合相关制造规范要求，但多次返修后热影响区较未返修接头存在软化，焊后热处理降解并平化了焊接接头各区域的硬度差异。焊缝金属和焊后热处理熔合区微观上表现为铁素体组织萌生针状、块状、片状形态转变，并伴生少量粒状贝氏体、珠光体组织形态，表现出冲击韧性值呈现分散性。  
        关键词：SA-533GrBCL1;返修次数;力学性能;金相组织   
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        发布时间：2022-08-12

        焊接材料

      • 邹小平,姜英龙,朱旭,魏超,徐锴,郭枭,于可心
        2022, 52(7): 121-127. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.07.18
        摘要：近年来焊接材料的焊接工艺稳定性受到了广泛的关注，对焊材的工艺性一般依据经验进行感性评价，缺乏客观依据，为此对焊丝焊道成形质量进行综合量化评价，对于设计方、焊材研制单位、制造厂意义重大。本文基于模糊层次分析法（Fuzzy Analytical Hierarchy Process ，FAHP），建立不锈钢焊丝焊道成形质量综合评价体系，包括了焊道尺寸、焊道颜色、焊道直线度三个一级指标，并建立相对应的二、三级评价指标，权重确定重点突出成形稳定性，建立了优先关系矩阵，对优先关系矩阵进行加性一致性改造成模糊一致矩阵，计算出各指标的权重向量，再次依托TS模糊模型，根据底层采样的范围确定隶属度函数对采样数据进行层层计算，最终实现了综合量化评价，并设计试验对模型进行了验证，对评价结果进行了最大隶属度原则有效性检验，最终结果表明：四个厂家的焊道成形质量隶属“优+良”的程度由高到低排序为2#、3#、1#、4#。  
        关键词：模糊层次分析法;不锈钢焊丝;量化评价;成形质量   
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        发布时间：2022-08-12
      • 于钧宇,丛意明,许鸿吉
        2022, 52(7): 128-134. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.07.19
        摘要：对国产ER 5356和ER 5087铝合金焊丝焊接接头进行0~1 000 h的盐雾腐蚀试验，试验周期分别为100 h、250 h、500 h、750 h、1 000 h。用质量法和标准数对其进行评定，并用扫描电子显微镜SEM观察两种焊丝焊接接头焊缝、焊接热影响区及母材中性盐雾腐蚀试验后的微观形貌。结果表明：腐蚀时间短时，失重率急剧上升，100 h时失重率达到最大；随着腐蚀时间继续延长，失重率逐渐减少，750 h后失重率趋于稳定。国产ER 5356和ER 5087铝合金焊丝焊接接头的平均失重速率分别为0.005 1~0.018 6 g/m2h和0.005 0~0.010 3 g/m2h，其腐蚀面均达到9.5级以上；两种铝合金焊丝焊接接头的焊缝、焊接热影响区和母材的微观形貌均变化不大。  
        关键词：ER 5356铝合金焊丝;ER 5087铝合金焊丝;盐雾腐蚀;微观形貌   
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        发布时间：2022-08-12
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