最新刊期
      2023 年 第 8 期

        有色轻金属焊接

      • 暴宋杰,孙婷婷,方乃文,冯消冰,韩晓辉,秦建,武鹏博,王兆臣,何广忠
        2023, 53(8): 1-7. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.08.01
        摘要：目前行业内缺少功能多且实用有效的焊接加工能耗在线检测方法，针对此问题，提出并构建了在线检测体系，开发出一套实用性较强的能耗检测系统，实现钛合金板翅式换热器壳体在激光填丝焊接过程中关键能耗参数的获取，并通过试验验证了检测系统及方法的有效性，表明其可以广泛应用于零部件在焊接加工过程中的能耗监测、分析管理及节能优化研究。这将有助于对焊接加工能耗进行合理有效的评价，为未来制定焊接能耗检测方法标准和绿色工厂评价等提供技术支撑。  
        关键词：钛合金;板翅式换热器;焊接加工;能耗检测   
        33
        |
        14
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><WORD><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 40965319 false
        发布时间：2023-09-08
      • 杨清福,曾才有,张宇鹏,齐铂金,从保强,武鹏博
        2023, 53(8): 8-15. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.08.02
        摘要：围绕磁控窄间隙TIG焊接（MCNG-TIG）和真空电子束焊接（EBW）大厚度TC4钛合金接头微观结构不均匀性及其对接头力学行为的影响进行了对比研究。利用扫描电子显微镜对两种接头中部焊缝区和热影响区不同区域的微观组织进行了表征，并对接头截面显微硬度分布和室温拉伸性能进行测定。结果表明，两种接头焊缝区皆为网篮组织，但MCNG-TIG焊缝中α板条宽度比EBW焊缝更加细小。热影响区为初生α相+β转变组织构成的混合组织。随着距焊缝中心的距离增大，β转变组织含量降低。MCNG-TIG热影响区中β转变组织比EBW热影响区更加细小。MCNG-TIG接头平均硬度分布为：热影响区＞母材＞焊缝；EBW接头平均硬度值分布为：焊缝＞热影响区＞母材。两种接头的室温拉伸强度系数皆达到0.9以上，EBW接头强度和延伸率略高于MCNG-TIG接头。MCNG-TIG接头室拉伸断裂位置位于靠近母材的热影响区，而EBW接头断裂位置位于焊缝中心。拉伸应变演化结果表明，MCNG-TIG接头在拉伸早期阶段在焊缝中和靠近母材的热影响区同时出现了应变峰值区域。随着拉伸的进行，双应变峰值区特征消失，塑性应变主要集中在靠近母材的热影响区。  
        关键词：钛合金;大厚板;窄间隙焊接;真空电子束焊;组织不均匀性;力学性能   
        52
        |
        15
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><WORD><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 40965317 false
        发布时间：2023-09-08
      • 陈玉华,吴鸿燕,周春培,贾立超,沈文龙,谢吉林
        2023, 53(8): 16-21. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.08.03
        摘要：采用热场辅助电磁脉冲焊接技术对Al/Cu异种金属进行焊接，对比分析了热场温度分别为室温、100 ℃和200 ℃条件下焊接接头的宏观形貌、界面组织及力学性能。结果表明：热场辅助电磁脉冲焊接技术能够实现Al/Cu异种金属的优质焊接；随着热场温度的增加，焊接接头有效结合区的尺寸增大。而波状界面形貌随着热场温度不同呈现不同的形态，室温下界面呈现正弦波和剪切波的混合波形，100 ℃下呈不规则的嵌入式波形形貌，200 ℃下的形貌与室温类似，但是界面反应层的厚度最大；三种温度下的界面反应区都检测到了Al-Cu化合物的存在。力学性能测试结果表明，随着热场温度的升高，焊接接头的力学性能逐渐提高。当加热温度为200 ℃时，焊接接头的抗拉剪力达到了4 076 N；所有试样都在界面处发生断裂，断裂区域存在断口形貌呈现“河流状”和韧窝结构混合形式，推断焊接接头的失效模式为韧脆混合断裂。在外场温度作用下，焊接接头的有效结合区增大，界面波形结构发生改变，进而有效地提升了接头的力学性能。  
        关键词：电磁脉冲焊接;热场辅助;Al/Cu异种金属;微观组织;力学性能   
        44
        |
        8
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><WORD><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 40965594 false
        发布时间：2023-09-08
      • 刘西洋,汪洋,杨淼森,马一鸣,罗玖田,武鹏博
        2023, 53(8): 22-27. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.08.04
        摘要：以SnInBi低温钎料为研究对象，借助SEM、EDS表征手段，研究了不同带载老化时间对钎焊界面的组织形貌、金属间化合物（IMC）厚度和成分的影响。结果表明：带载老化时间变化对SnInBi低温钎料界面结构有显著影响。随着带载老化时间的增加，IMC层连续性变好，近基体侧凸起消失，近低温钎料侧小凸起合并并向低温钎料一侧延伸生长；界面IMC层厚度和生长速度随着带载老化时间的增加而增大（带载720 h时厚度增加了5倍，平均增长速度达到0.021 4 μm/h）；Bi元素分布随着老化时间的变化无明显偏析；Cu元素向IMC层扩散明显，伴随有向低温钎料一侧凸起生长的现象；In元素发生了由不均匀分布变为均匀分布再变为不均匀分布的变化；Sn元素分布与In元素分布趋势相反；带载时间达到480 h时钎焊界面出现富In层和富Sn层，富Sn层厚度达到41.43 μm。  
        关键词：IMC;带载老化;SnInBi钎料;钎焊界面   
        27
        |
        9
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><WORD><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 40988155 false
        发布时间：2023-09-08
      • 邹吉鹏,黄瑞生,武鹏博,曹浩,苗绘,秦建,方乃文
        2023, 53(8): 28-35. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.08.05
        摘要：为探究厚壁钛合金在不同环境压力下的激光焊接特性，采用低真空激光焊接技术对Ti6Al4V合金进行非熔透焊接试验研究，分析了亚气氛环境压力对钛合金万瓦级激光焊接焊缝成形、焊接气孔、等离子体羽、熔池及匙孔的影响规律，并探讨亚气氛环境可以改善万瓦级激光焊接质量的可能原因。研究结果表明：环境压力对焊缝熔深、熔池宽度及匙孔上表面开口直径的影响存在一个临界区间即104 Pa数量级，达到临界区间后焊缝熔深会显著增加，熔池宽度、孔口直径显著减小。造成这种现象的可能原因之一是等离子体羽的突变，亚气氛环境激光焊接等离子体羽被明显抑制，对激光束能量传输的干扰效应降低。  
        关键词：厚壁钛合金;低真空激光焊;焊接特性;等离子体羽   
        23
        |
        10
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><WORD><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 40965321 false
        发布时间：2023-09-08
      • 孙徕博,黄瑞生,武鹏博,徐富家,张天理,徐锴
        2023, 53(8): 36-45. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.08.06
        摘要：铝合金焊接过程中存在的裂纹、组织粗大、残余应力和变形等问题一直制约着该领域的发展。超声冲击处理（Ultrasonic impact treatment， UIT）作为辅助强化焊接接头的手段之一，能够有效地细化组织、改善应力状态和表面粗糙度，并有效提高焊接接头的拉伸性能、疲劳性能和抗腐蚀性能。为了更好地理解超声冲击对铝合金焊接接头的作用和影响，推动超声冲击技术在铝合金焊接领域得到更广泛的应用，在此基于超声冲击的工作原理，介绍了其对不同类型的铝合金焊接接头微观组织形态、应力分布、表面粗糙度、综合性能和内部缺陷的影响，以期为超声冲击辅助铝合金焊接过程提供帮助，最后对超声冲击在铝合金焊接领域中尚需深入研究的问题和发展方向进行了展望。  
        关键词：铝合金;超声冲击处理;焊接接头;组织和性能   
        22
        |
        24
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><WORD><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 40965559 false
        发布时间：2023-09-08
      • 陈浩欣,张天理,武雯,朱志明,林三宝,荆文,武鹏博
        2023, 53(8): 46-54. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.08.07
        摘要：采用ER5356铝合金焊丝对6 mm厚的5083-H111铝合金进行了MIG焊接试验，通过焊接质量分析平台和高速摄像机采集分析了100%Ar、75%Ar+25%He、50%Ar+50%He和100%He四种保护气体下的电弧熔滴过渡形貌和电信号特征。结果表明：随着保护气体中He比例的增加，电弧形貌由钟罩形向扁束状转变，电弧底部有收缩的趋势，电弧光亮的弧柱区域面积减少；电弧电压升高，焊接电流变大，导致电弧收缩和电弧密度提高，从而影响了焊丝的熔化速率，增加了熔滴过渡的频次，焊接电流概率密度曲线变化不大，电弧电压概率密度曲线发散较明显，熔滴过渡趋于不稳定，从短路过渡向亚射流过渡转变，但是熔滴尺寸均匀性变差，熔滴颗粒不均匀。总体来说随着He的增加，电弧稳定性较差，但熔滴过渡形式得到了一定的改善。  
        关键词：保护气体;铝合金焊丝;电弧稳定性;熔滴过渡   
        12
        |
        15
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><WORD><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 40965318 false
        发布时间：2023-09-08
      • 魏玉顺,马青军,武鹏博,陈博文,邹吉鹏,曹浩,柏鹤
        2023, 53(8): 55-66. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.08.08
        摘要：激光焊接技术作为当前一种高效、优质焊接新技术的典型代表具有高质、高效、高稳定性、低变形等技术优势，拥有广泛的应用领域。总结了国内外激光焊、激光填丝焊、激光-电弧复合焊接TC4（Ti-6Al-4V）钛合金时，焊接参数对焊缝成形的影响，并且分析了激光-电弧复合焊金属蒸气等离子体的作用机制、复合热源的相互作用模式及熔滴过渡和熔池动力学，重点探讨了焊缝及热影响区典型微观组织及其转变过程，为激光焊接技术在TC4钛合金实际工程应用推广提供理论支撑。  
        关键词：TC4钛合金;激光焊;焊缝成形;微观组织   
        22
        |
        19
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><WORD><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 40965665 false
        发布时间：2023-09-08
      • 刘大双,吴玉程,许建华,李雄辉,罗来马,武昭妤,钟素娟
        2023, 53(8): 67-77. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.08.09
        摘要：钨及其合金是制造各类电子光学材料、特殊合金、新型功能材料及有机金属化合物不可或缺的材料，它与异种材料钢、铜等连接形成新构件能够满足不同工作条件对材质的不同要求并发挥不同材料的性能优势，因此，实现钨/钢、钨/铜等异质材料高质量、高可靠连接，对于拓展钨及其合金在冶金、国防、电子、核电等领域的应用具有重要意义。但是，钨与钢、铜等的互溶性有限、物理化学性能差异较大，导致焊接性差。本文综述了国内外关于钨/钢及钨/铜连接技术的研究现状，并展望了钨与异种材料连接的技术方向和发展前景。  
        关键词：钨;异种材料;钎焊;扩散焊   
        21
        |
        15
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><WORD><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 40965642 false
        发布时间：2023-09-08
      • 陈修凯,路英瑶,卞红,宋晓国,沈元勋,李明,万志文,郭鹏
        2023, 53(8): 78-85. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.08.10
        摘要：采用Ti-Zr-Cu-Ni-Ag钎料进行TA1钛合金的连接，并使用光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）和能谱仪（EDS）等分析测试手段对不同钎焊温度下获得的接头界面组织和断口形貌进行了分析。研究表明，TA1/Ti-Zr-Cu-Ni-Ag/TA1接头典型界面微观组织为α-Ti/α-Ti+β-Ti+（α-Ti+γ）/α-Ti。随着钎焊温度的升高，钎缝宽度呈先增加后减小的趋势，共析组织更加分散，α-Ti组织逐渐增多，α-Ti和（α-Ti+γ）的片层状结构也逐渐明显；剪切试验表明当钎焊温度为900 ℃，保温时间为20 min时，钎焊接头的抗剪强度达到172.04 MPa的峰值，接头的断裂模式为韧脆混合断裂；接头平均抗拉强度为260.04 MPa，达到了母材的65%。  
        关键词：钎焊温度;TA1钛合金;Ti-Zr-Cu-Ni-Ag钎料;界面组织性能   
        15
        |
        3
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><WORD><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 40965320 false
        发布时间：2023-09-08
      • 涂佳汐,吴鸿燕,刘冠鹏,齐万利,张体明,陈玉华
        2023, 53(8): 86-92. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.08.11
        摘要：针对航空传感元器件引脚线和不等直径异种材质多股高温导线的连接中存在的焊点直径不可控、镍基引脚线软化导致的焊点强度低、多股导线不能完全连接、工艺不稳定等技术难题，提出采用激光微焊接技术对铂电阻引线（0.2 mm镍丝或0.2 mm银丝）与导线（0.5 mm镍丝或铜镀银多股高温导线）之间的连接问题开展研究，进行一系列工艺实验。结果表明，采用激光微焊接技术能够实现0.2 mm镍丝与0.5 mm镍丝的良好焊接，接头无气孔、裂纹等缺陷，当激光功率百分比为14%、频率为4 Hz、脉冲宽度为3 ms时，焊接接头的拉剪力最高，可达22.75 N（0.2 mm镍丝母材的85.5%）；激光焊接输入能量在2.9 J以下时无法形成可靠焊点，当输入能量增加到3.2 J以上时，焊点尺寸明显过大，细丝大量熔化、甚至焊塌，而且软化严重；激光能量波动、焊接装配等都能明显导致软化的波动，造成接头拉剪力的稳定性较差；预涂钎料将多股线钎焊成一股再进行激光微焊接不适合该种零件的焊接，焊接接头质量不易控制，直径超过要求；采用压方机先对多股高温导线压方，再与0.2 mm镍（银）丝进行激光微焊接，焊接接头的拉剪力较低，拉伸接头断裂于焊缝处。通过上述基础研究，探索了激光微焊接方法用于该类产品连接的可行性，获得焊接工艺可行性、焊接接头的性能数据，有望为改进现有工艺方法、提高焊接接头承载能力提供指导和参考。  
        关键词：航空传感元器件;激光微焊接;异种金属;微细丝   
        17
        |
        10
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><WORD><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 40965608 false
        发布时间：2023-09-08
      • 马寅,韩晓辉,李刚卿,杨志斌,宋东哲,靳月强
        2023, 53(8): 93-97. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.08.12
        摘要：采用激光-MIG复合焊接方法实现了3 mm厚TC4钛合金的焊接，并研究了焊接接头的组织特征、硬度分布、拉伸性能和耐蚀性能。研究结果表明：激光-MIG复合焊接可以实现TC4钛合金的高质量焊接，焊缝成形良好，无明显缺陷；焊缝中心为粗大的β相柱状晶，晶内为细小的针状α′马氏体；热影响区主要为等轴状的α相+β相+α′马氏体，随着远离熔合线，晶粒越来越细且α′马氏体含量越少；焊缝区硬度最高、热影响区硬度次之，母材区硬度最低，且热影响区粗晶区硬度高于细晶区硬度；焊接接头平均抗拉强度为1 069 MPa，平均断后伸长率为5.3%，试样均断裂在靠近热影响区的母材区域，断口呈现塑性断裂特征，同时焊接接头的耐蚀性能略高于母材。  
        关键词：钛合金;激光-MIG复合焊;微观组织;力学性能;电化学腐蚀   
        21
        |
        15
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><WORD><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 40965739 false
        发布时间：2023-09-08
      • 朱宇辰,钟素娟,郭军华,秦建,徐晗,杨悦
        2023, 53(8): 98-106. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.08.13
        摘要：焊接过程影响焊接接头的组织，进而决定了整个焊接结构的性能。通常的实验方法仅能获得焊后接头组织，无法原位动态地了解接头形成过程。借助先进的数值模拟方法可以对接头微观组织的演变过程进行研究，优化焊接工艺参数，提升接头性能。相场法已被广泛应用于模拟材料微观组织的演变过程，焊接过程微观组织演变的相场模拟也成为当下的研究热点。首先对相场法进行了简要介绍，针对熔化焊接熔池枝晶生长、搅拌摩擦焊搅拌区动态再结晶、钎焊接头形成及组织演变三个主要研究对象，对国内外焊接过程相场模拟的研究进展进行汇总梳理，提出当前相场模拟在焊接领域应用中面临的挑战并对未来发展方向进行展望。  
        关键词：焊接;相场法;数值模拟;微观组织   
        32
        |
        21
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><WORD><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 40965557 false
        发布时间：2023-09-08
      • 何春华,张标,尹宝福,武鹏博,马一鸣,吴妍,赵凯,胡儒靖,刘晓莉
        2023, 53(8): 107-114. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.08.14
        摘要：通过开展5059铝镁合金4 mm自动TIG焊对比试验，当热输入为13.8 kJ/cm时，焊缝组织为尺寸较大的等轴晶组织，晶内呈树支状生长，平均晶粒度约为2.56级，焊缝区域能谱（EDS）发现第二相含有7.78%Mg、9.20%Mn，接头的抗拉强度低于330 MPa。当降低热输入为12.5 kJ/cm时，通过调整焊接压力架工装的工作状态，保证焊接试板有效压紧，提高焊缝冷却速度，焊缝组织为尺寸较小的等轴晶组织，呈条状规则排列，平均晶粒度约为4.91级，焊缝区域能谱（EDS）发现第二相含有11.10%Mg、8.86%Mn，接头中形成含有Mg、Mn的金属化合物强化相，弥散地分布在铝基体中，且Mg、Mn元素含量较高，焊缝区显微硬度可达到基材显微硬度的90%以上，接头的抗拉强度满足规定值（大于330 MPa）。  
        关键词：铝镁合金;TIG焊;热输入;晶粒度;常温拉伸性能   
        17
        |
        12
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><WORD><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 40965743 false
        发布时间：2023-09-08
      • 高山,袁明强
        2023, 53(8): 115-121. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.08.15
        摘要：采用惯性摩擦焊技术焊接Ti60/TC17钛合金，并对焊态/热处理态接头进行组织和性能分析；焊接过程中，有粘流态金属滴落，两侧金属材料熔合较好，且接头焊缝处飞边形貌呈现不规则曲线状，缩短量达4.2 mm，轴向错边小于0.3 mm；焊缝界面两侧区域均发生了动态再结晶，焊缝区显微硬度值较高，越远离焊缝位置显微硬度值越低；焊态下，焊缝处组织为针状α板条和等轴晶粒组成，两侧热机影响区有明显的流线形貌；热处理后，焊缝处针状α板条细化，次生α相增多，再结晶晶界明显，两侧热机影响区流线形貌消失；通过接头拉伸性能测试，焊态/热处理态试样室温拉伸断裂位置均发生在TC17侧，断口形貌呈典型解理断裂，焊态下，平均抗拉强度为978.5 MPa，达母材的92.06%，热处理后，平均抗拉强度为1 076.5 MPa，提升98 MPa，超过母材抗拉强度，这说明热处理有利于将组织内的残余应力释放，同时易于析出针状α相，进而提高接头力学性能。  
        关键词：钛合金;惯性摩擦焊;异种材料;焊接接头;力学性能   
        28
        |
        9
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><WORD><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 40965741 false
        发布时间：2023-09-08
      • 宋昕怡,秦建,钟素娟,马一鸣,宋南,荆文
        2023, 53(8): 122-130. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.08.16
        摘要：镍基高温合金是航空航天领域的重要材料，广泛应用于发动机涡轮叶片、燃烧室等部件，其连接结构是影响整体性能的关键部位。钎焊是制造镍基高温合金零部件最常用的连接工艺，在此介绍了镍基高温合金GH4099的钎焊连接现状，从常用钎料、钎焊接头界面和力学性能等方面展开阐述，并对GH4099合金的未来钎焊连接研究方向和发展趋势进行了展望。  
        关键词：镍基高温合金;GH4099;钎焊;界面组织;力学性能   
        47
        |
        21
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><WORD><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 40965577 false
        发布时间：2023-09-08
      • 符书豪,戈军委,谢吉林,王聂龙,张书权,陈玉华
        2023, 53(8): 131-137. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.08.17
        摘要：根据铝合金复杂厚壁结构件产品对空间三维曲线搅拌摩擦焊技术的迫切需求，结合传统搅拌摩擦焊机头机构灵活性较差，仅能完成平面内二维直线焊缝的焊接的缺点，以三维并联搅拌摩擦焊机头为研究对象，将正交并联机构在精度、高刚性、承载能力及灵活性等多方面的优点与搅拌摩擦焊技术相结合，应用设计、计算、仿真手段，开发的高刚性三维并联搅拌摩擦焊机头具有极为重要的科学意义及工程实用价值。  
        关键词：并联机构;搅拌摩擦焊;机头机构设计;轻合金大型构件   
        15
        |
        10
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><WORD><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 40965818 false
        发布时间：2023-09-08
      • 刘春秘,张佳莹,陈一淳,赵新玉,曹浩
        2023, 53(8): 138-143. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.08.18
        摘要：电阻点焊质量决定了车身强度和车辆安全。超声无损检测方法常用于焊后抽检，但车身焊装完成后，结构内部诸多焊点难以触及，无法检测。针对上述问题，将超声检测技术应用于焊接过程监测，基于脉冲-回波超声探头与特征信号分析技术，研究点焊过程工件内部超声场瞬态分布情况；设计了新型内置超声波探头电极结构，将超声探头嵌入电极动臂水冷腔，进行脉冲电阻点焊超声在线监测试验，分析超声时程、焊接过程超声回波特征；利用声学信号实时记录焊核熔化和凝固过程，并研究点焊典型焊接缺陷虚焊的超声回波图特征，分析基于回波的虚焊焊点鉴别方法。研究结果表明，通过观察C扫描图像特征与Ａ扫描信号的变化，能够很好地划分点焊接头的热影响区、熔合区、熔核区以及焊接缺陷。通过C扫描图像特征对虚焊焊点进行快速识别，进而实现点焊缺陷检测和熔核尺寸测量。  
        关键词：超声无损检测;电阻点焊;焊核熔化;过程监测   
        14
        |
        8
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><WORD><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 40965820 false
        发布时间：2023-09-08
      0