Welding in the World(《世界焊接》)2012年第1/2期(56卷)要目

钛环激光焊残余应力的测量及模拟∥S.Kabra，D.W.Brown，C-F Chen，T.K Wong，et al.Welding in the World，2012，56(1/2):2－8.

应用无损中子衍射技术测量激光焊接的商用纯钛环的弹性残余应力，并确定该方法在测量激光焊接小工件性能时的分辨率。上述测量还验证了对焊缝附近残余应力进行模拟计算的结果。所测得的应力与模拟结果所得的应力相吻合。

衍射;激光焊;中子辐射;模拟;应力;钛。

高锰奥氏体钢和双相不锈钢板的激光焊的焊接性∥V.Ouiroz，A.Gumenyuk，M.Rethmeier.Welding in the World，2012，56(1/2):9－20.

摘要:去年，由于镍的市场价格波动较大，与传统的镍铬不锈钢相比，锰合金不锈钢更能显示出成本效益。在CrMnNi钢中，为保证奥氏体相的稳定性，部分镍被成本较低的锰以及少量的氮所代替，这一举措也带来了力学性能的优势，从而提高了材料的强度。对该材料的激光焊进行了研究，与标准镍铬合金进行对比。重点是寻找合理的参数以实现稳定的焊接工艺，并获得良好的接头质量。选用两种不同的激光源(4.4 kWNd:YAG激光和5 kWCO2激光)在连续波模式下焊接1.5 mm的不锈钢板。试验材料为高锰奥氏体(1.437)钢、精益生产的的双相(7.4162)钢以及标准奥氏体(1.4301)钢和双相(7.4362)钢，并研究了对焊接头和搭接接头。进行了系统的实验，通过改变焊接速度、激光功率和焦点位置，以确定足够的工艺窗口。对保护气体类型及流量对焊接过程稳定性和焊接质量的影响进行了研究。测试了焊熢边缘处理工艺对焊缝外观和质量水平的影响。对焊接接头进行了射线探伤以分析其内部缺陷，对不同工艺参数下试样的相组成和硬度进行了试验，以分析其冶金性能，此外，还进行了拉伸强度和电位测试，以分别评估力学和防腐性能。研究结果提供了高锰合金不锈钢激光焊接工艺的优势和局限性，可确定具有良好力学性能的无缺陷及耐腐蚀焊缝的生产条件。

关键词:奥氏体不锈钢;腐蚀;CO2激光器;双相不锈钢;激光焊;锰;力学性能;保护气体;YAG激光器;焊接性。

用激光氧化活性工艺改善TIG焊熔深∥M.Mizutani，S.Katayanma.Welding in the World，2012，56(1/2):21－29.

摘要:本文论述了一种新型的TIG焊预处理工艺，该工艺可以改善焊缝熔深。在进行TIG焊之前，需用氧气通过激光照射在不锈钢板表面上形成一个小氧化区。对TIG焊缝熔深的预处理效果(特别是命名为LA的预处理)进行了评估，结果发现，在较低的焊接速度下，经预处理的TIG焊缝区域熔透更深。

关键词:GTA焊接;激光;氧;熔深;表面预处理;不锈钢

TIG焊时电弧等离子体中金属蒸气的动态行为∥M.Tanaka.Y.Tsujimura，K.Yamzaaki.Welding in the World，2012，56(1/2):30－36.

摘要:通过不锈钢在稳定状态下进行TIG焊时对氮、铬、锰和铁光谱的动态观察，对电弧等离子体中金属蒸气的机制进行了讨论。通过带有衍射光栅的单色仪观察到了400～700 ns的波长，高速数码摄像机以500帧/s 速度捕获了通过光学透镜和光谱图像从电弧向单色仪发送的辐射。由于对等离子体温度的依赖性，且各个金属光谱的密集区域与各种金属元素有关，因此，金属元素的光谱一般都存在于电弧等离子体中。熔池表面上产生的大部分金属蒸气都存在于阴极喷嘴上，而后扫过电弧周围环境。而如果推动力(如在等离子体中传播)非常大，一些金属元素可穿过阴极喷嘴，循环流动到钨极上。

关键词:电弧;GTA焊接;等离子体;光谱;蒸汽。

等离子-MIG复合焊在铜-钢异种材料焊接上的应用∥S.Asai，T.Ogawa，Y.Ishizaki，T.Minemura，H.Minami，S.Miyazaki.Welding in the World，2012，56(1/2):37－42.

摘要:等离子－MIG复合焊接技术出现于几十年前，该方法适用于铝焊接，但是，实际使用情况的报告却寥寥无几。近来，作为热源和电弧现象，等离子体和MIG 电弧的结合再次引起关注。我们对等离子-MIG复合焊的实际应用进行了研究，其有效性得到了证实。进而，对铜污染物焊接的适用性进行了研究，将等离子-MIG复合焊炬与MIG 电极以及环形电极(其中周围会生成等离子弧)同轴置于中心。首先，对铜的焊接性进行了研究，以确定等离子-MIG复合焊接基本特征，这一过程对铜焊接的应用非常有效，因为它不仅有助于等离子体对基体材料进行预热，还有助于稳定MIG 电弧;其次，通过调整焊接参数，进行了铜－碳钢异种材料的焊接。基于这些研究结果，等离子-MIG复合焊可应用于大型结构的铜－碳钢污染物焊接，以便储存核废料，应用结果良好。

关键词:复合工艺;铜;异种材料;核工程;等离子MIG焊;储存;废料

3 电极MAG 水平角焊工艺的开发与应用∥Y.Yokota，H.Shimizu，S.Nagaoka，K.Ito，H.Arta.Welding in the World，2012，56(1/2):43－47.

摘要:造船业中，需要无焊缝质量恶化的高效焊接，同时，近年来造船量增加，且船体规模也在变大，特别是，通常水平角焊的工程量占整个船体焊接工程的70%或更高，因此，焊接效率和焊缝质量在水平角焊中的创新就成为一个更重要的问题。其中一种被称为“双串单池工艺”的高速水平角焊工艺已应用于实际制造中。然而，双串单池工艺的最大焊接速度约为1.5 m/min。为了提高双串单池工艺的焊接速度和焊接质量，笔者使用了一个额外的填充焊丝，将其置于双串单池工艺的两极之间。与用于主焊丝的DC-EP 电流相反，附加焊的焊丝承载DC-EN 电流，从而减少了高电流下的电弧干扰和弧变形。采用这种新技术，提高了高电流下熔池形成的稳定性。因此，在涂有底漆的钢板上以2.0 m/min的速度进行水平角焊，获得了良好的焊缝外观和气孔抗力。最近，这一新工艺应用于实际造船中，且得到证明，这一新工艺确实有助于提高焊接效率，并能减少修复时间。

关键词:填充材料;角焊缝;水平位置;熔池;孔隙率;工艺参数;速度

电弧焊中磁场与数值模拟的测量∥S.Yamane，Y.Yamaoto，K.Oshima.Welding in the World，2012，56(1/2):48－53.

摘要:近来，人体暴露于磁场中成为重要问题。磁场是由焊接过程中焊接电流所形成，一般情况下，焊接电缆是否与返回焊接电缆平行，是由于工作场的布局而定，而且，焊接电流一般都超过300 A。脉冲焊接电流用于MIG焊中的铝和不锈钢。但是，在焊接系统中，由于金属板的作用，测量变得不太稳定。为了对焊接电流和金属板造成的磁场进行评估，笔者使用电磁方程进行了数值模拟和测量。由于焊接电流频率较低，且电弧电压小于50 V，因此，电磁波的波长就变得较长，且电场的作用较小。计算瞬态磁通。用900 mm 宽的L形金属板被作为工作空间大小，进行测量和计算。用所测磁通密度与1988年ICNIRP(国际非电离辐射防护委员会)导则进行了对比，并对L形金属板中与人体暴露的危险区进行了估算。

关键词:弧焊;电流;电磁场;脉冲;建议

电弧焊中保护气流的可视化和最优化∥M.Schnick，M.Dreher，J.Zschetzsche，U.Fuessel，A.Spille Kohoff.Welding in the World，2012，56(1/2):54－61.

摘要:GMA焊是工业上最常用的焊接技术之一。特别是铝、高合金钢或钛连接时，需要使用保护气体，以便提供一个较低的氧气气氛浓度。焊接工艺的结果在本质上取决于所使用的工艺气体的化学及热物理性能。因此，必须要对其有关的各种作用变量的流量进行描述分析。然而，在电弧焊工艺过程中，这很难达到，主要是因为覆盖区域在焊炬内部，且温度高达20 000 K，导致形成强烈的电弧辐射和电磁场，以至于焊工无法靠近。本文采用实验和数值模拟方法对电弧焊中的工艺气体流进行可视化和量化，并列举了其技术应用的示例。与以往工作不同是，上述所描述的方法是将电弧作为确定气体流的一个动态元素。采用先进的粒子图像测速(PIV)与纹影测量确定GTA 和GMA焊接中电弧附近流场的特征。此外，将数值模型(包括磁流体动力学和湍流模型)用于自由射流中和隐藏在焊炬内部的气候流的详细可视化，该模型基于商业CFD 代码，可允许复杂的3 维焊炬和工件几何图形设计。通过对保护气体的氧化性进行测量，混合效应和湍流模型得到了证实。

关键词:电弧物理;电弧焊;电弧;流量;GMA焊;GMMA焊;GTA焊;杂质;MAG焊;测量;测量仪器;MIG焊;室外环境;氧化物;氧气;摄像;研发;保护气体;模拟;焊炬

耐高温热塑性塑料粘接的搭接接头剪切强度的温度相关性研究∥E.Moritzer，R.Weddige，C.Leister.Welding in the World，2012，56(1/2):62－68.

摘要:对于在高工作温度下需要保持良好的力学性能的应用来说，已研发的耐高温热塑性塑料(如聚醚醚酮)成为更具吸引力的选择。除了一些传统的生产工艺外，用粘合剂粘接越来越多地与混合材料用于构建组件，以达到目标产品性能。这些产品在其使用周期期间暴露于高温下，这就需要对基材、粘合剂及其粘接性能有全面的了解。为了研究耐高温接头的力学性能与温度相关性特点，在剪切拉伸试验中对不同热塑性塑料进行了分析。试验中，对三块基材(聚醚醚酮、聚醚酰亚胺、聚酰胺)和两种粘合剂(单组分和双组分环氧树脂)进行了试验。试验均在20℃至200℃之间的四个等间距测试温度下进行，以便分析温度相关性材料的特征。样本被组合成具有恒定粘接厚度的单搭接接头，在一定条件下固化后，对粘接接头在剪切拉伸试验中进行试验，试验结果为搭接剪切强度和失效模式。试验结果与基材和粘合剂的热性能和力学性能相关，例如，玻璃化转变温度和杨氏模量。实验分析表明，在确定的温度范围内，搭接剪切强度和失效模式存在不同的温度相关性特点。一般而言，搭接剪切强度随温度上升而下降。另外，在测试测度上升时，失效模式从基材失效变为经检查的粘合剂的粘合剂和内聚破坏。这就意味着，未来耐高温粘合剂的需求量将很大，因为它在高温下表现出较好的力学性能，而这种力学性能可保证基板材料之间形成良好的接合。

关键词:粘接;搭接接头;剪切强度;热塑性塑料

热塑性聚烯烃的超声波焊与振动焊对比∥C.Y.Wu，A.Benatar，A.Mokhtarzadeh.Welding in the World，2012，56(1/2):69－75.

摘要:热塑性聚烯烃(TPO)广泛用于汽车内饰行业，包括仪表板、车门和中控台。超声波焊和振动焊是行业中两种常见的连接技术。此项研究的目的在于用实验设计来评估TPO的超声波焊和振动焊。采用美国焊接学会(AWS)标准测试样品进行超声波焊，对两个AWS Tee 对接试样进行振动焊接，对比了母材和I形焊缝的抗拉强度。超声波焊接结果表明，振幅是影响焊缝强度最重要的因素，而焊接时间和焊接压力对焊缝强度影响最小，可达到的最大焊缝强度是基材强度的40%;振动焊接结果表明，振幅是影响焊缝强度的最重要因素，且焊接压力越高，焊缝强度就越低，可达到的最大焊缝强度是基材强度的60%。

关键词:实验设计;摩擦焊;工艺参数;超声波焊;振动;热塑性塑料

用Pd-Co-V 钎料钎焊Cf/SiC复合材料∥H.P.Xiong，B.Chen，W.Mao，X.H.Li.Welding in the World，2012，56(1/2):76－80.

摘要:碳纤维增强碳化硅基复合材料(Cf/SiC复合材料)是一种新型耐热陶瓷基复合材料，在高温环境下应用具有很好的前景，但缺乏可靠的连接技术。本文采用液滴法对Pd-Co-V系合金在Cf/SiC复合材料上的接触角进行了测定。在此基础上，采用一种粉末混合态的Pd-Co-V 作为填充金属，在钎焊温度1 532 K，钎焊时间20 min 条件下对Cf/SiC复合材料进行了钎焊，采用SEM 和XEDS 对Cf/SiC复合材料接头的显微结构进行了分析。结果发现，钎料中的元素Pd 和V 参与了复合材料和钎料之间的界面反应。对反应产物进行了分析，并对连接机理进行了讨论。

关键词:钎焊;碳;复合材料;纤维;界面;碳化硅;润湿性

焊后热处理温度对高Cr 铁耐热钢焊缝金属力学性能的影响∥L.Chen，K.Yamashita.Welding in the World，2012，56(1/2):81－91.

摘要:ASME Cr.91钢的焊接接头需焊后热处理(PWHT)，以获得足够的力学性能，但当PWHT 温度高于母材和焊缝金属的临界转变温度(Ac1)时，焊缝的力学性能可能会下降。为避免这种情况，了解焊缝的Ac1就变得极为重要。笔者对测量Gr.91钢焊缝金属Ac1的几种方法进行了研究，以便选出最可靠的方法，同时还研究了PWHT 温度对焊缝金属力学性能、蠕变断裂性能和析出物的影响。如果是低锰镍焊缝金属，PWHT温度的上限限制应低于Ac1;如果是高锰镍焊缝金属，尽管PWHT 超出Ac1约30℃，但是未发现PWHT 温度对焊缝金属的力学性能存在显著的负面影响。

关键词:临界值;力学性能;焊后热处理;温度;转变;焊缝金属

马氏体-奥氏体焊缝金属的析氢测量∥T.Kasuya，Y.Hashiba，H.Inoue.Welding in the World，2012，56(1/2):92－100.

摘要:在45℃条件下对马氏体－奥氏体焊缝金属进行析氢测量，无奥氏体的样品在大约两天左右时释放出了氢气，这一结果与JIS Z3118 要求的72 h 一致;如果样品含有残留的奥氏体，氢气的释放将持续约100 天或更长时间。通过将奥氏体显微结构作为捕获点，我们得到了McNabb ＆ Foster 扩散方程的解析解，用以对实验和计算结果进行比较，证明实验和计算结果一致。我们还发现，在测量温度下，自由氢原子和受限氢原子的初始比值不一定与热平衡条件下的值相等，这一结果可使用现有解决方案进行分析。

关键词:奥氏体;氢;马氏体

采用磁力技术对316LN不锈钢上的镍基堆焊层硬度进行 估 计∥G.Chakraborty，V.Ramasubbu，S.K.Albet，A.K.Bhaduri，N.Thirumurugan，A.Bharathi，B.Ra.Welding in the World，2012，56(1/2):101－110.

摘要:将某镍基Colmanoy-6(AWS ERNiCr)合金堆焊奥氏不锈钢技术应用于印度原型快中子增殖反应堆。由于奥氏不锈钢基材的稀释，用钨极惰性气体保护电弧熔敷的Colmanoy堆焊合金在硬度和磨损性能上遭受了重大损失。虽然奥氏体不锈钢和未稀释的Colmanoy－6合金无磁性，但是被不锈钢稀释的堆焊熔敷层却变成了铁磁体。在多层熔敷中，第一层堆焊层中的磁性最高，而在后续的堆焊层中，磁性逐渐降低。实际上，任何堆焊层的稀释都是难以控制的，因此，要研究磁特性的变化并不简单。将Colmanoy-6合金棒和奥氏体不锈钢焊丝堆敷在铜块上，形成了一组独立的熔敷层(双层熔敷)。采用Magnegage 和Feritscope 设备对堆焊的双熔敷层的磁特性进行研究。在室温下873 K的温度环境下对双熔敷层的饱和磁矩和居里温度进行了测量，还对堆焊的双熔敷层进行了光学、扫描电子显微镜、X射线能谱及硬度测量。结果发现不同稀释级别的熔敷层的硬度、显微结构以及磁特性之间可建立相关性。熔敷层的硬度和磁特性之间也可以建立相关性。本研究表明了磁力技术在估计某一组件上Colmanoy堆焊熔敷层的硬度和稀释具有应用前景，但是这与破坏性检验的结果并不一致。

关键词:稀释;电磁场;能量输入;堆焊;硬度

采用微波进行非破坏性测试－我们现在处于什么水平－未来发展方向如何∥G.Dobmann，I.Altpeter，C.Sklarczyk，R.Pinckuk.Welding in the World，2012，56(1/2):111－120.

摘要:基于微波的测试方法非常适用于确定非导电性材料的主要特征，可检测并反映非破坏性缺陷，该方法大多数情况下采用非接触方式进行。尽管在过去，复杂昂贵的微波设备阻碍了微波方法的广泛应用，但是目前，由于低成本高集成的微波组件日益普及，这种情况正在发生变化。微波测试在安全领域内有重要应用，例如，检测并反映藏在衣物下的危险物品。该技术的原理可以运用到焊接接头内部(如焊接塑料或用胶水将塑料和塑料粘合起来)，对表层下的缺陷进行非接触式检测。

关键词:成像;微波;非破坏性测试;质量保证