热加工工艺杂志

热加工工艺杂志2022年第13期

• 稳态磁场辅助激光焊技术研究现状与展望

  张小凡, 张建勋, 王浩, 徐东晓, 殷咸青, 孙进军,

  作为一种外加能量，稳态磁场被引入激光焊接过程，与流动的熔体相互作用产生洛伦兹力，可以改变熔池中熔体的流动行为与传热传质过程，从而对激光焊接过程和焊接质量起到有效的优化作用，如熔池更加稳定、凝固组织更加均匀、焊缝成形优化、焊接应力和焊接变形减小等。本文通过归纳国内外稳态磁场辅助激光焊接的相关研究成果，总结了稳态磁场辅助激光焊接的作用机理、有益效果和影响规律，对磁场辅助激光焊接技术的未来发展进行了展望。

• 电子束熔覆层缺陷控制的研究进展

  张倩, 刘海浪, 卢儒学, 陈健, 曾壮基,

  电子束表面熔覆改性技术在工程领域有着广泛的应用，熔覆层缺陷控制已成为当前的研究热点。根据电子束表面熔覆改性技术的原理和特点，总结了熔覆层各种缺陷产生的原因；针对各种缺陷，总结了对应的改进措施，对电子束熔覆层缺陷控制的研究进行了展望。

• 热轧态5A90铝锂合金细晶板低温超塑性及组织演变

  万银根, 武永, 谢兰生, 肖瑞, 陈明和,

  以0.0004～0.05 s-1应变速率拉伸测试了热轧态5A90铝锂合金细晶板在375～475℃温度区间的应力-应变曲线，并建立了Arrhenius本构模型。采用电子背散射衍射（EBSD）观察了不同变形温度、应变和应变速率下的晶粒和晶界分布，分析了5A90细晶板高温变形时的组织演变规律。结果表明，原始5A90热轧板的平均晶粒尺寸仅为1.27μm，在375℃和0.002 s-1下的伸长率高达607.9%，呈现优异的低温超塑性变形能力。当变形温度为375～425℃时，激活能是113.72 kJ/mol，超塑性变形机理为晶界滑移和位错滑移；当变形温度高于450℃时，由于温度效应，晶粒发生异常长大，细晶板超塑性变形能力下降，且变形抗力增加。热轧态5A90细晶板适宜的超塑性变形条件为变形温度375～425℃和应变速率为0.002～0.01 s-1。

• 两相区等温锻造应变速率对Ti-6.5Al-2Sn-4Zr-4Mo-1W-0.2Si合金组织和性能的影响

  杨雪梅, 史晓楠, 闫学伟, 李征, 郭鸿镇,

  为了确定Ti-6.5Al-2Sn-4Zr-4Mo-1W-0.2Si合金的最佳等温锻造工艺参数，研究了1×10-1、1×10-2、1×10-3 s-1三种应变速率对合金组织和性能的影响。结果表明：随着应变速率的降低，组织中的初生等轴α相由于发生α→β相转变明显减少，次生片状α由短棒状过渡到长条状。等温锻造过程中，α片因参与变形严重扭曲弯折并发生动/静态球化，转化为项链状或等轴α晶粒。室温和高温550℃拉伸试验表明合金在中等应变速率1×10-2 s-1达到强塑性的良好匹配，对应断裂方式为韧性断裂，断裂韧性受组织中杂乱交织分布的片层α影响，在1×10-1 s-1达到最大值。

• 600MPa级中温卷取型热轧双相车轮钢TMCP工艺及性能

  孙超, 齐建军, 张志新, 白宗奇, 陶振, 高彩茹, 杜林秀,

  基于C-Mn-Mo-Nb成分体系，采用轧后两段冷却及中温卷取工艺在1780热连轧生产线成功进行了600MPa级热轧双相车轮钢的工业试制，并对试验钢进行了组织和力学性能分析。结果表明：试验钢具有良好的力学性能，其屈服强度达到464.8 MPa，抗拉强度达到697 MPa，屈强比0.67，伸长率达到21.5%，在-70～20℃温度范围内冲击功均≥80 J，最大扩孔率达到90%以上。加入少量的Nb可细化奥氏体晶粒，有效弥补Mo含量降低带来的奥氏体稳定性降低。

• 冷轧压下率对含铌取向硅钢再结晶组织、织构和磁性能的影响

  高超稳, 冯运莉, 韩世绪, 孟冉冉, 崔岩,

  采用OM和EBSD等技术研究了冷轧压下率对含铌取向硅钢再结晶组织、织构和磁性能的影响。结果表明，随冷轧压下率增加，脱碳退火后初次再结晶晶粒尺寸逐渐减小；冷轧压下率达到88%时，晶粒尺寸就会变得更均匀更细小，平均晶粒尺寸达到26.2μm；脱碳退火板有利织构111<112>、411<148>含量较高，经高温退火后二次再结晶晶粒平均尺寸达到9.8 mm,Goss织构含量高且位向精准，磁性能更加优异。

• 锻造对挤压态Mg-5Li-3Al-2Zn镁锂合金显微组织及硬度的影响

  刘旭贺, 刘希东, 陈海军, 许峻宾, 张红松,

  对挤压态Mg-5Li-3Al-2Zn合金进行了单向和多向锻造，采用OM、SEM、XRD研究了挤压态和锻造后合金的显微组织，并对锻造前后合金的显微硬度进行了测试。结果表明，挤压态Mg-5Li-3Al-2Zn合金由α-Mg、Al Li相组成，晶粒呈等轴状但尺寸较大，合金的硬度较低；经过单向锻造，Al Li相重新固溶，合金发生再结晶，晶粒细化，初期变形主要是孪晶协调，而锻造后期以再结晶为主，随着累积变形量的增加，合金的硬度升高；多向锻造累积变形量达到1左右时，合金发生完全再结晶，硬度最大，随着变形的进行，晶粒长大，硬度减小。

• Cu-Cr-Zr合金搅拌摩擦焊接头微观组织与性能研究

  周莎, 王快社, 王文, 崔玉青, 张晓, 安耿,

  采用搅拌摩擦焊(friction stir welding,FSW)方法焊接了4 mm厚的Cu-Cr-Zr合金板，FSW后对接头进行时效处理，分别研究FSW和时效处理对焊接接头微观组织、力学性能和导电性能的影响。结果表明：与母材相比，FSW接头焊核区（NZ）的显微硬度和导电性能均显著下降，主要是FSW过程中，搅拌针的剧烈搅拌作用使得材料发生严重的塑性变形，产生大量的热量，沉淀相Cr颗粒发生溶解，沉淀强化作用严重减弱。与FSW接头相比，时效处理后接头NZ的显微硬度和电导率均得到显著提升，主要是由于溶解在Cu基体中的沉淀相Cr颗粒重新析出并均匀分布在Cu基体中，沉淀强化作用明显增强，且对电子的散射几率减小。

• 冷轧工艺对C17410铍钴铜合金组织性能的影响

  岳丽娟, 王艳婷, 郑学清, 张勇,

  研究了C17410铍钴铜合金热轧带坯在冷轧过程中不同冷轧加工率对合金显微组织和力学性能的影响，并分析合金冷加工变形机理。结果表明，热轧带坯经过20%冷轧，合金晶内产生了大量弥散分布的位错、位错胞和位错带，加工硬化作用显著，使合金的强度、硬度明显增大而伸长率急剧下降；当加工率为40%时，位错胞数量增多，且孪晶和位错、位错胞相互作用，使硬度和抗拉强度持续增大，伸长率明显下降；当加工率增大到60%时，合金中形成了较多的纤维带；当加工率大于80%时，位错密度增大并形成较多相互交叉的切变带，使晶粒明显细化。经过冷轧加工，材料的抗拉强度和硬度分别由热轧态的347 MPa和121HV升高至冷轧加工率95%时的631 MPa和211HV，伸长率则由36.1%降低至7.4%。

• 焊接工艺对奥氏体钢EH油管焊接接头性能影响

  李宁, 徐雨红, 丁雪松, 刘少龙, 刘记宾, 范文磊,

  采用非脉冲电流、不同脉宽比的脉冲电流对0Cr18Ni9奥氏体不锈钢EH油管进行钨极氩弧焊焊接，研究了不同焊接工艺对0Cr18Ni9奥氏体不锈钢EH油管焊接接头组织及性能的影响。结果表明，该钢焊缝组织为奥氏体+δ-铁素体，采用脉冲电流焊接时，δ-铁素体形貌主要为蠕虫状和板条状；采用非脉冲电流焊接时，δ-铁素体形貌主要为骨骼状，此时EH油管焊接接头拉伸性能最优，抗拉强度为649.5 MPa。

• NS 3303镍基合金脉冲MIG焊接性能的优化研究

  谷孝满, 王新, 李兴龙,

  以脉冲MIG焊接电流电压波形和高速摄影图像为主要评价依据，通过调整脉冲峰值电流和基值电流，使NS 3303镍基合金在能够稳定焊接的前提下，热输入最小。试验结果表明，当平均电流为160A，脉冲峰值电流为355 A，基值电流为45 A时，焊接过程稳定，熔滴过渡平稳，同时热输入相对较低。采用上述试验方法，将全电流域内的峰值电流和基值电流重新匹配，做成NS 3303镍基合金专用的焊接数据，为镍基合金的脉冲MIG焊接提供了有效的数据支持。

• DH590及其镀锌钢板电阻点焊工艺和性能研究

  李丁, 卢广玺, 孙玉峰, 戎泽玉,

  双相钢是目前汽车工业中应用最为广泛的高强钢之一，研究双相钢及镀锌双相钢电阻点焊工艺及性能的区别，对汽车生产具有参考价值。通过正交试验优化参数，测量电阻点焊接头熔核的外观尺寸，检测点焊接头的剪切力、硬度，观察焊点的显微组织，研究了DH590及其镀锌钢板的电阻点焊工艺及性能差异。结果表明：DH590点焊工艺最优参数为焊接电流11.5 kA，焊接时间15 cycle，电极压力2.5 kN；相同焊接参数下镀锌钢熔核直径比非镀锌钢小15%～20%；电阻点焊后，镀锌钢中残留的锌元素主要分布在熔合线的末端位置；熔核直径相当情况下锌层对点焊接头的硬度、拉伸性能无显著影响。

• MLZ91镁锂合金激光焊接接头的显微组织与力学性能

  沙春生, 张成聪, 张毅, 黄婉如,

  采用光学显微镜、扫描电镜、拉伸试验机和显微硬度仪等手段研究了MLZ91镁锂合金激光焊接接头的显微组织和力学性能。结果表明，激光焊接的快速熔化和凝固过程可以显著地细化母材粗大的板条状α+β两相组织，由于焊缝组织的细晶强化、过时效软化相θ的消失以及细小均匀分布析出相的弥散强化，对接接头焊缝的力学性能优于母材；搭接接头抗剪切力与搭接面的有效连接尺寸成正比。

• 浇注温度对K438高温合金组织和力学性能的影响

  逯红果, 刘成红, 殷凤仕, 李道乾,

  通过金相显微镜、扫描电镜、拉伸试验研究了不同浇注温度下的K438合金试样组织和力学性能。结果表明：1 450℃浇注后，合金中碳化物以块状和长条状为主；1410℃浇注后，合金中碳化物以块状为主。随着浇注温度的降低，室温抗拉强度和屈服强度由991 MPa和922 MPa升高至1006 MPa和936 MPa，伸长率和断面收缩率由5.0%和15.3%降低至4.0%和7.5%，而650℃高温抗拉强度和屈服强度由982 MPa和657 MPa升高至1075 MPa和849 MPa，伸长率和断面收缩率由10.1%和21.9%降低至8.8%和10.5%。

• 滑轨工作台铸造工艺数值模拟及优化

  张稳, 郭莹,

  对HT300灰铸铁滑轨工作台进行铸造工艺设计。采用碱性酚醛树脂砂造型，设计两种不同的浇注方案。分别运用Solidworks、ProCAST软件进行铸造工艺的三维建模、充型模拟以及凝固模拟。模拟真实铸件容易产生缩孔缩松的位置。通过改变工艺参数、冒口形状和位置以及浇注系统进行工艺优化。根据铸造工艺模拟结果选取充型平稳、有利于缩松、缩孔等缺陷消除的浇注、补缩系统的设计方案，最终获得了较合理的工作台铸造工艺方案。

• 复杂薄壁钛合金骨架的成型工艺研究

  孟磊, 刘艳磊, 黄文翔, 张春,

  为了解决形状复杂、壁薄的大型钛合金骨架传统加工难成形的问题，分析了骨架的成型工艺路线。设计合理的分段铸造，布置适量的工艺加强筋和焊接定位止口，选择最优的焊接顺序，焊接后进行五轴加工成型。结果表明制造的骨架符合技术要求，制造成本较传统成型方式大大降低。这能为类似零件的加工生产提供参考。

• 6A超级双相不锈钢离心泵体铸造及焊接工艺分析

  徐继坤, 张磊磊, 郭凯,

  介绍了6A超级双相不锈钢泵铸件的生产难点，并分析了铸造的关键技术，包括冶炼和成分控制、铸造工艺、热处理工艺、焊接工艺。采取合适的工艺措施后，成功获得了铸件一次性PT（渗透检测）检测合格的超级双相不锈钢6A铸件，其化学成分、力学性能均满足ASTM标准要求。同时研究了不锈钢6A焊接工艺，探索出适宜的焊接参数，焊接接头的各项性能均满足要求。

• 基于正交试验的铝合金制动钳低压铸造工艺多目标优化

  朱慧明, 苏小平, 李智,

  利用数值模拟方法对汽车铝合金制动钳一模四件低压铸造过程进行分析，预测制动钳中可能产生的缩松、缩孔及其位置分布，并分析形成原因。在此基础上，对冷却方案进行改进，并基于正交试验对工艺参数进行多目标优化。结果表明，优化后的铝合金制动钳无缩松缩孔缺陷，凝固时间缩短33%。

• 大规格Cu-15Ni-8Sn合金棒材热挤压数值模拟及工艺参数优化

  牛冬鑫, 李道喜, 赵超, 李风雷, 罗宗强, 张卫文,

  以热压缩实验数据为基础，构建了直径100 mm的Cu-15Ni-8Sn合金棒材热挤压有限元模型。使用MSC. Marc软件进行热挤压过程数值模拟，分析温度、应变率、应力以及晶粒尺寸的分布规律，优化热挤压工艺参数。结果表明：在热挤压过程中，应力、应变速率、温度以及再结晶晶粒分布不均匀。由于热传导作用，坯料与模具接触部位温度最低，同时由于摩擦生热以及变形生热作用，模具出口处温度高于模具入口处温度；应力和应变速率的分布规律一致，最大值出现在模具入口处及出口处；在坯料与模具锥角接触区域的晶粒最细小；最佳热挤压参数为：挤压温度900℃和挤压速度4 mm/s。

• 基于ABAQUS的模具参数对深筒件多步拉深过程的影响研究

  李妍妍, 白凤梅, 宋孟, 黄贞益, 刘相华,

  通过有限元数值模拟分析，研究了冲头与凹模的圆角半径、冲头与模具之间的间隙、变薄拉深凹模的半锥角等模具参数对多步拉伸过程的影响。结果表明：随着凸模、凹模圆角半径和模具间隙减小，拉深件危险区域会发生明显变薄；当变薄拉深凹模半锥角为20°～25°时，金属流动较为顺畅。

• Cu、Sn对铝硅镀层热冲压成形性能的影响

  周世龙, 李子涛, 晋家春, 王蕾, 崔磊, 陈乐,

  常规的铝硅镀层产品在热冲压过程易形成裂纹，成形性能较差。通过在铝硅镀层中添加Cu、Sn，研究不同Cu、Sn含量对铝硅镀层热冲压成形性能的影响。通过热浸镀模拟试验机制取不同Cu、Sn含量的铝硅镀层钢板试样，使用电感耦合等离子体光谱仪、扫描电子显微镜、能谱分析仪研究不同Cu、Sn含量铝硅镀层钢板试样的镀层组织结构。使用箱式电阻加热炉及U型冲压机进行热冲压成形，使用扫描电子显微镜、能谱分析仪、辉光光谱仪研究了U型件铝硅镀层裂纹扩展情况。结果表明：当铝硅镀层中添加一定量的Cu时，镀层中会形成少量富Cu相，添加一定量的Sn可使组织更细小、均匀；加热后铝硅铜镀层硬度增大，恶化其热冲压成形性能；但添加一定量的Sn可改善铝硅镀层热冲压成形性能。

• 冷轧HC340LA低合金高强钢的连续退火工艺研究

  杨源远, 魏晓东, 黄利, 宿成, 刘毅,

  根据汽车用冷轧高强低合金钢HC340LA的产品技术要求，进行钢的合金体系设计。在实验室开展了再结晶温度实验，根据实验结果制定工业化生产方案，并在生产现场进行连续退火工艺研究。对工业化生产的产品进行显微组织分析和力学性能检测，确定了汽车用冷轧低合金高强钢HC340LA产品的最佳退火工艺。结果表明，钢的退火再结晶温度为675℃，工业化生产退火温度为780℃。

• 热冲压温度对SAF2507钢微观组织和力学性能的影响

  武时会, 王晓阳, 强华,

  对SAF2507超级双相不锈钢板进行了1050～1250℃热冲压，利用SEM、EDS和力学测试方法研究不同热冲压温度的试样微观组织和力学性能变化规律。微观组织结果表明：1050～1250℃时，微观组织由铁素体相和奥氏体相组成，随着温度的升高，两相的条状特征快速减弱，铁素体相体积分数上升，奥氏体相体积分数下降，奥氏体相持续转变为铁素体相。力学性能测试结果表明：铁素体相提高抗拉强度和洛氏硬度，降低伸长率、截面收缩率和冲击功。综合微观组织和力学性能测试结果表明，在1050℃热冲压时，钢的微观组织中铁素体相和奥氏体相体积含量相等，此时材料强塑积最高，力学性能最佳。

• 管道自动焊接机器人控制系统研究

  曹志飞, 段瑞斌, 王天琪, 何俊杰, 王克宽,

  在陆地、海洋的油气管道铺设过程中大量应用管道焊接。在施工过程中，手工焊及半自动焊效率低、工作强度大而且无法保证焊接质量。为了解决上述问题，提出一种基于STM32为控制核心，以Modbus协议为系统通信网络的管道自动焊接机器人控制系统，实现了数字化焊接电源、角度传感器、运动控制、数据采集等功能单元的一体化协同控制。介绍了控制系统的手控器、主控单元、数据采集处理单元的硬件设计和软件实现。采用P-GMAW进行焊接试验，结果表明，焊接机器人控制系统构成和控制策略合理有效，焊接效率高，焊缝成形良好。

• X60钢管道环焊缝含气孔缺陷应力有限元分析

  许志军, 储玲玉, 鲍庆河, 李鑫, 徐杰,

  受焊接工艺和外界影响，气孔缺陷在管道焊接过程中很难避免，对其尺寸控制至关重要。基于有限元分析方法，采用ABAQUS软件，建立了含气孔缺陷管X60钢道环焊缝的非线性有限元模型。探讨了气孔大小及其沿管壁径向不同位置以及焊缝余高等对管道环焊缝应力的影响。结果表明：气孔缺陷周边应力变化明显，且不同载荷条件下应力峰值位置不同，分别在管道设计压力和极端压缩载荷条件下，应力峰值位于气孔在管道轴向上的边缘；在极端拉伸载荷条件下，应力峰值转移到气孔在管道径向上的边缘。随着孔径增加，管道环焊缝的最大等效应力明显增大；且气孔越靠近管壁内外表面，管道环焊缝的最大等效应力越大。

• 一种用于搭接焊缝偏差检测的声传感器仿真与设计

  许煌翔, 刘晓波, 龚岩峰, 高延峰,

  为减少各种噪声干扰对搭接焊缝特征信息提取的影响，设计了一种用于搭接焊缝偏差检测的声传感器，该传感器主要由两个传声器和一个声波发射器组成，可以根据左右两个传声器的声音差别识别焊缝位置。使用LMS Virtual.Lab Acoustics软件，建立传感器的三维模型，对传感器内部声场进行数值模拟分析，分析传感器频率响应及其传声损失。研究结果表明，传感器在高频段的频率响应较好，传感器可以准确地检测出焊缝偏移距离，用于焊缝位置检测的最佳激励频率为17001 Hz。这证明了所设计的搭接焊缝偏差检测的声传感器在焊缝位置检测方面的可行性。

• 局部感应钎焊砂轮的热变形分析

  王增会, 李奇林, 张于海, 丁凯, 雷卫宁,

  针对局部感应钎焊砂轮基体在高温环境的热变形问题，采用简化的热源模型对砂轮基体的应力分布与热变形进行有限元分析。结果显示：砂轮基体的残余应力主要分布在钎焊工作面附近，且越靠近工作面，残余应力越大；当扫描速度为0.5 mm/s时，不同钎焊温度下的砂轮基体变形量均最小。扫描速度过慢或过快均会导致砂轮基体产生较大的变形。局部感应钎焊试验显示，实际变形量与仿真值的误差在5%以内，表明仿真模型准确，仿真结果具有参考价值。

• 管道焊缝区不同类型缺陷的导波检测有限元仿真

  高耀东, 范要鹏, 郭忠亮, 王壮壮,

  对于用常规的无损检测方法不能够有效地检测出管道焊缝中缺陷的问题，提出将展开法与时间反转法相结合，对焊缝中不同类型的缺陷进行检测。首先通过导波在管道上传播的位移-时程曲线确定焊缝的轴向位置，然后通过展开法判断焊缝中是否存在缺陷以及确定缺陷的周向位置。对焊缝中的小缺陷不容易识别的问题，运用时间反转法进行能量聚焦处理。数值模拟结果表明，展开法与时间反转法相结合能够对焊缝中的缺陷进行有效的识别。

• 基于SYSWELD的管板结构多道焊模拟分析

  高耀东, 郭忠亮, 范要鹏, 王壮壮,

  为研究大型管板焊接件在焊接处的残余应力以及焊接变形的局部特征，以单个管板焊接为例，基于热弹塑性有限单元法，采用焊接仿真软件SYSWELD对某Q235管板构件进行数值仿真，得到焊接过程中温度、应力、位移、相变的变化。仿真结果表明：冷却后，焊缝处金属组织为贝氏体和马氏体；焊接残余应力出现在焊缝及其热影响区附近，横向残余应力均为拉应力，其峰值出现在中间焊道位置，超过材料的屈服极限；焊缝的纵向残余应力，除第五道焊缝外，其值均低于材料屈服极限；焊缝处横向变形先拉伸后压缩，在结束位置变形几乎为0。

• 基于PLC控制的焊接变位机构设计

  澹台凡亮, 田洪芳, 王海楠, 刘虎, 侯庆玲, 王炳琪,

  传统的人工焊接刮板机械作业中存在焊缝难以对齐、焊接工位复杂、焊接烟尘大等问题。为解决上述问题，设计一种刮板机焊接变位机构，区别于传统的座式焊接变位机，它增设了一级移动机构，可实现焊件在平动自由度上的变位。主要的机械结构设计包括：工作台回转机构、翻转机构、移动机构、控制系统、机架等，可实现工作台在翻转、回转以及平动自由度上的变位，便于对工件的焊接参数进行精准调整与控制，极大地降低了劳动强度。

• 预热温度对钼薄壁管激光焊接接头性能的影响

  刘东新, 安耿, 刘仁智, 席莎, 张林杰, 杨程,

  采用激光焊对壁厚0.5 mm的钼管和作为端塞的钼棒进行了焊接试验，借助光学显微镜（OM）、扫描电镜(SEM)及拉伸试验机，研究了预热温度对焊接接头组织及性能的影响。结果表明，随着预热温度的升高，焊缝熔化区晶粒尺寸逐渐增大，焊缝区氧元素的含量呈先降低后升高的变化趋势且在预热温度为400℃时氧元素含量最低，焊接接头的强度则先升高再降低且也在预热温度为400℃时达到最高。不同预热温度的激光焊接接头拉伸时均沿焊缝中心线发生沿晶脆性断裂；预热降低了焊接的应力，改善了接头内部氧元素的分布进而降低了接头的脆性，从而有效提高了焊接接头的强度。

• 0Cr16Ni5Mo超级马氏体不锈钢焊接浅析

  马明亮, 朱珍彪, 王树军, 郑申清, 刘茵琪, 杨学东,

  超级马氏体不锈钢0Cr16Ni5Mo是一种具有优良强韧性、焊接性的低碳马氏体不锈钢。系统分析了奥氏体组织焊缝、铁素体组织焊缝、双相组织焊缝以及与0Cr16Ni5Mo钢同质组织焊缝的优势与不足，并对拟定的0Cr17Ni6Mo焊丝焊缝进行力学性能测试。结果表明其性能满足技术要求，为0Cr16Ni5Mo钢的焊接供了理论依据和技术指导。

• 1Cr18Ni12奥氏体不锈钢管Y型连接多层多道焊温度场及应力场研究

  张文亚, 曾海峰, 王有伟, 刘建江,

  为了研究1Cr18Ni12奥氏体不锈钢管Y型连接多层多道焊的温度场及应力场，推导出尺寸相同的两管（内径60 mm，外径8 0mm）Y型连接的非规则空间椭型相贯线焊缝数学方程，并建立了构件几何模型，经过网格划分后导入Simufact Welding软件中进行焊接仿真模拟。模拟采用经典的Goldak双椭球热源模型，加载与试验相同的工况参数，设置了跟踪点，计算出管Y型连接多层多道焊的温度场及应力场。通过试验对比发现，焊接区域内由于其陡峭的温度变化产生了热应力，焊接区域及其毗邻区域金属的膨胀与收缩导致压应力与拉应力的出现，并产生了变形。相对于支管，焊接应力对主管的影响更为显著，主管出现了弯曲变形。

• 灰铸铁配重的断裂原因分析

  冯银平, 刘耀辉, 刘岩, 魏彩丽,

  某灰铸铁配重在装配螺栓时发生了断裂。采用化学成分分析、金相检验、能谱分析以及力学性能检测等方法，对配重的断裂原因进行了分析。结果表明：配重断口上存在疏松和缩孔的铸造缺陷，大量的磷共晶和严重的碳化物增加了零件的脆性，非金属夹杂物造成了局部应力集中，最终造成配重在装配时脆性断裂。

• Co基高温合金失效分析及TIG堆焊工艺优化

  郭莹, 颜超, 谷明, 刘金勇,

  为了缓解煤化工领域纯氧燃烧器热端部件（外喷头）易发生端面龟裂失效的问题，研究了外喷头表面失效材料的显微组织和物相成分，总结了不同损坏形式下的失效原因。在此基础上，采用钨极氩弧焊在同种基体材料上堆焊UMCo50合金，基于多因素正交实验的极差分析法进行了堆焊工艺的优化。结果显示：堆焊最优工艺参数为焊接电流120 A，堆焊速度10～11 cm/min，层间温度（60±10）℃，堆焊层2～3层。最优工艺在实际生产中得到了验证，为热端部件的堆焊修复工艺优化提供理论了参考和技术保障。

• 电站锅炉中马氏体/奥氏体异种钢焊接接头缺陷分析

  代小号, 陶业成, 张曰涛, 王强, 陈双双,

  列举了电站锅炉马氏体/奥氏体异种钢焊接接头的几种缺陷，包括焊缝热裂纹、热处理超温导致的早期失效、马氏体侧的Ⅳ裂纹和δ铁素体，对其产生原因进行了分析，提出了防范措施。

• 铜合金连续挤压模具疲劳裂纹的失效分析

  于彬, 姜方, 赵虎, 郭保善, 赵志丰,

  铜合金连续挤压模具的H13钢挤压轮在使用寿命中期出现了疲劳裂纹，导致模具早期失效。采用直读光谱仪、数显洛氏硬度计、光学显微镜，对失效模具的化学成分、非金属夹杂物、裂纹形貌、显微组织及晶粒度进行了检测和分析。结果显示：挤压轮槽两侧均存在明显龟裂裂纹，其中一侧轮槽被铜合金粘连掉块，平均裂纹深度达1 mm。主要失效原因是：材料存在粗大晶粒，使材料强度和韧性显著降低，模具在交变热应力的作用下发生热疲劳开裂。