脉冲TIG焊接工艺参数对Inconel601H镍基合金焊缝晶粒大小的影响
发布时间：2020-12-10 14:25
为了控制镍基合金焊缝晶粒粗大倾向,研究工艺参数对焊缝晶粒大小的影响,采用脉冲TIG焊对Inconel601H镍基合金进行焊接,焊后借助光学显微镜对焊缝横截面金相组织进行观察并计算晶粒尺寸.结果表明,在Inconel601H镍基合金的脉冲TIG焊中,焊接工艺参数对焊缝晶粒大小的影响方式不同.并且在参数的一定范围内,随着峰值电流、脉冲频率及占空比的提高,晶粒细化效果明显;但随着基值电流提高,晶粒趋于长大.因此,采用适当的焊接工艺参数可以有助于改善镍基合金焊缝晶粒粗大问题.
【文章来源】：焊接学报. 2015年04期 第109-112+118页 北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
坡口示意图(mm)
110焊接学报第36卷表1Inconel601H镍基合金的化学成分(质量分数，%)Table1ChemicalcompositionsofInconel601Hnickel-basedalloyNiCrFeMnAlTiCCuSiSpZr58～6322～249．04～18．6≤0．61．1～1．60．3～0．6≤0．1≤0．5≤0．5≤0．01≤0．02≤0．032试验结果及分析2．1峰值电流的影响如表2和图2所示，当峰值电流为200A时，焊缝中大部分晶粒相对较粗大．由海恩线法测得晶粒平均直径约为79～83μm，晶粒数量相对较少;当峰值电流增加到250A时，虽然热输入增加导致对熔池的热输入增多，但是焊缝中大部分晶粒明显减小，晶粒平均直径约为72～74μm．这是因为当峰值电流增大时，电弧的电流密度随之增大，电弧的轴向等离子流力也会相应增大．等离子流力有两个作用，一方面对熔池产生了附加压力，导致形核质点数目的增长，进而使晶粒细化［8，9］;另一方面对焊接熔池产生搅拌，使熔池内金属产生较强的对流［10］．对流有三重作用，首先，将熔合区附近部分已结晶的晶粒打碎，形成新的形核质点，从而使形核率增加;其次，将熔合区附近的部分未熔的高熔点化合物如TiN等带入焊缝中心，成为非均匀形核质点，增加了形核率;此外，还加快了溶池中心金属液体的散热，使熔池内温度更加均匀，抑制了枝晶的生长，促进了非均匀形核．表2不同峰值电流下的工艺参数和晶粒尺寸Table2Weldingparametersandgrainsizeunderdiffer-entpeakcurrent峰值电流Ip/A基值电流Ib/A占空比DＲ(%)频率f/Hz热输入q/(kJ·cm－1)平均直径D/μm200405024．3279～83250405025．2272～74由以上分析及试验结果可见，在Inconel601H镍基合金的脉冲TIG焊中，适当采用较高的峰值电流，可以有助于焊缝晶粒细化．2．2基值
第4期王涛，等:脉冲TIG焊接工艺参数对Inconel601H镍基合金焊缝晶粒大小的影响111长率，则单位面积中晶核数目越多，因而晶粒越细小［11］．图3不同基值电流下的金相组织Fig.3Metallographicstructureunderdifferentback-groundcurrent由以上分析及试验结果可见，在Inconel601H镍基合金的脉冲TIG焊中，适当采用较小的基值电流，可以有助于焊缝晶粒细化．2．3脉冲频率f的影响如表4和图4所示，当脉冲频率为0Hz时，焊缝中晶粒尺寸较大，晶粒平均直径约为92～95μm;当脉冲频率为2Hz时，焊缝中部分晶粒尺寸减小，且晶粒数量略有增多，晶粒平均直径约为88～90μm;随着脉冲频率增加到20Hz时，焊缝中晶粒尺寸进一步减小，晶粒数目明显增加，晶粒平均直径约为73～76μm．这是因为随着脉冲频率的增加，电表4不同频率下的焊接工艺参数和晶粒尺寸Table4Weldingparametersandgrainsizeunderdiffer-entpulsefrequency峰值电流Ip/A基值电流Ib/A占空比DＲ(%)频率f/Hz热输入q/(kJ·cm－1)平均直径D/μm1201205004．3292～95160805024．3288～901608050204．3273～76弧收缩程度增强，电弧压力增大，形核质点增多［8，9］;同时，脉冲频率的增加会增加单位时间内峰值电流引起的较大电弧轴向等离子流力对熔池的作用次数，具有更强烈的电磁搅拌作用，使已结晶的晶粒破碎，导致晶粒数目增加．图4不同频率下的金相组织Fig.4Metallographicstructureunderdifferentpulsefre-quency由以上分析及试验结果可见，在Inconel601H镍基合金的脉冲TIG焊中，适当采用较高的脉冲频率，可以有助于焊缝晶粒细化．2．4占空比DＲ的影响为控制热输入不变，调整基值电流伴随占空比的升高而降低，如表
【参考文献】：
期刊论文
[1]镁合金交流TIG和脉冲TIG组织性能分析[J]. 王生希,宋刚,刘黎明. 焊接学报. 2006(09)
[2]钽薄壁管GTA焊接接头晶粒细化机理[J]. 周方明,钱乙余,张景,李桂鹏. 焊接学报. 2006(06)
[3]脉冲TIG焊接熔池流场与热场动态过程的数值模拟[J]. 郑炜,武传松,吴林. 焊接学报. 1997(04)
本文编号：2908845
【文章来源】：焊接学报. 2015年04期 第109-112+118页 北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
坡口示意图(mm)
110焊接学报第36卷表1Inconel601H镍基合金的化学成分(质量分数，%)Table1ChemicalcompositionsofInconel601Hnickel-basedalloyNiCrFeMnAlTiCCuSiSpZr58～6322～249．04～18．6≤0．61．1～1．60．3～0．6≤0．1≤0．5≤0．5≤0．01≤0．02≤0．032试验结果及分析2．1峰值电流的影响如表2和图2所示，当峰值电流为200A时，焊缝中大部分晶粒相对较粗大．由海恩线法测得晶粒平均直径约为79～83μm，晶粒数量相对较少;当峰值电流增加到250A时，虽然热输入增加导致对熔池的热输入增多，但是焊缝中大部分晶粒明显减小，晶粒平均直径约为72～74μm．这是因为当峰值电流增大时，电弧的电流密度随之增大，电弧的轴向等离子流力也会相应增大．等离子流力有两个作用，一方面对熔池产生了附加压力，导致形核质点数目的增长，进而使晶粒细化［8，9］;另一方面对焊接熔池产生搅拌，使熔池内金属产生较强的对流［10］．对流有三重作用，首先，将熔合区附近部分已结晶的晶粒打碎，形成新的形核质点，从而使形核率增加;其次，将熔合区附近的部分未熔的高熔点化合物如TiN等带入焊缝中心，成为非均匀形核质点，增加了形核率;此外，还加快了溶池中心金属液体的散热，使熔池内温度更加均匀，抑制了枝晶的生长，促进了非均匀形核．表2不同峰值电流下的工艺参数和晶粒尺寸Table2Weldingparametersandgrainsizeunderdiffer-entpeakcurrent峰值电流Ip/A基值电流Ib/A占空比DＲ(%)频率f/Hz热输入q/(kJ·cm－1)平均直径D/μm200405024．3279～83250405025．2272～74由以上分析及试验结果可见，在Inconel601H镍基合金的脉冲TIG焊中，适当采用较高的峰值电流，可以有助于焊缝晶粒细化．2．2基值
第4期王涛，等:脉冲TIG焊接工艺参数对Inconel601H镍基合金焊缝晶粒大小的影响111长率，则单位面积中晶核数目越多，因而晶粒越细小［11］．图3不同基值电流下的金相组织Fig.3Metallographicstructureunderdifferentback-groundcurrent由以上分析及试验结果可见，在Inconel601H镍基合金的脉冲TIG焊中，适当采用较小的基值电流，可以有助于焊缝晶粒细化．2．3脉冲频率f的影响如表4和图4所示，当脉冲频率为0Hz时，焊缝中晶粒尺寸较大，晶粒平均直径约为92～95μm;当脉冲频率为2Hz时，焊缝中部分晶粒尺寸减小，且晶粒数量略有增多，晶粒平均直径约为88～90μm;随着脉冲频率增加到20Hz时，焊缝中晶粒尺寸进一步减小，晶粒数目明显增加，晶粒平均直径约为73～76μm．这是因为随着脉冲频率的增加，电表4不同频率下的焊接工艺参数和晶粒尺寸Table4Weldingparametersandgrainsizeunderdiffer-entpulsefrequency峰值电流Ip/A基值电流Ib/A占空比DＲ(%)频率f/Hz热输入q/(kJ·cm－1)平均直径D/μm1201205004．3292～95160805024．3288～901608050204．3273～76弧收缩程度增强，电弧压力增大，形核质点增多［8，9］;同时，脉冲频率的增加会增加单位时间内峰值电流引起的较大电弧轴向等离子流力对熔池的作用次数，具有更强烈的电磁搅拌作用，使已结晶的晶粒破碎，导致晶粒数目增加．图4不同频率下的金相组织Fig.4Metallographicstructureunderdifferentpulsefre-quency由以上分析及试验结果可见，在Inconel601H镍基合金的脉冲TIG焊中，适当采用较高的脉冲频率，可以有助于焊缝晶粒细化．2．4占空比DＲ的影响为控制热输入不变，调整基值电流伴随占空比的升高而降低，如表
【参考文献】：
期刊论文
[1]镁合金交流TIG和脉冲TIG组织性能分析[J]. 王生希,宋刚,刘黎明. 焊接学报. 2006(09)
[2]钽薄壁管GTA焊接接头晶粒细化机理[J]. 周方明,钱乙余,张景,李桂鹏. 焊接学报. 2006(06)
[3]脉冲TIG焊接熔池流场与热场动态过程的数值模拟[J]. 郑炜,武传松,吴林. 焊接学报. 1997(04)
本文编号：2908845
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