针对穿孔深熔氩弧焊(K-TIG)工艺焊接8 mm厚Q235低碳钢板时焊接过程不稳定、焊接工艺窗口小等突出问题，首次提出在焊接工件背部铺加保护焊剂的方法改善焊接过程。采用对接焊的方式，在不开坡口、焊接过程不添加焊丝的情况下，达到单面焊双面成形的效果。最终成功的采用430～480 A范围内的直流电流对8 mm厚的Q235低碳钢进行了焊接，将焊接电流窗口扩大到50 A同时也显著的提高了焊接过程的稳定性。同时，在扩大焊接电流窗口之后，系统研究了不同焊接电流下焊接接头的组织性能。研究结果表明：在不同焊接电流下得到的焊接接头中，组织分布以及力学性能分布呈现出相同的状态。焊缝区的组织均由铁素体+珠光体+魏氏组织组成；熔合区由魏氏组织组成；热影响区由铁素体+少量的珠光体组成；此外随着焊接电流的增加，焊接接头背部的熔宽有略微增加；在焊接接头中，熔合区处硬度值最高，其次是焊缝区，之后是热影响区，母材的硬度值最低；焊接接头最终的拉伸断裂位置是在热影响区处

针对工业生产700 MPa级高强度调质态钢板，通过Gleeble3500热模拟机进行模拟焊接试验，利用光学显微镜、硬度仪、场发射扫描电镜等设备对比研究了稀土Ce对高强钢焊接热影响区（HAZ）显微组织、晶粒度和力学性能的影响。研究结果表明，焊接热输入为25 kJ·cm?1和50 kJ·cm?1时，无稀土钢焊接热影响区冲击功分别为84.8 J和24.5 J，Ce质量分数为0.0018%的钢焊接热影响区冲击功分别为110.0 J和112.0 J，因此钢中加入适量Ce能够有效改善钢板焊接韧性。对比分析两种实验钢焊接热影响区晶粒尺寸和显微组织可以看出，随着焊接热输入值增大，高强钢焊接热影响区显微组织均逐渐从马氏体、下贝氏体转变为上贝氏体和粒状贝氏体组织，且奥氏体晶粒尺寸明显增大。但相同焊接热输入下，含Ce钢焊接热影响区晶粒尺寸显著减小，组织更加细小，且脆性的上贝氏体组织减少，从而显著提高了700 MPa级高强钢的焊接性能

第一节 熔焊 1、焊条电弧焊的焊接过程 2、焊条电弧焊的冶金过程及特点 3、焊条 4、焊接接头的组织性能 5、焊接的应力与变形 6、其他熔焊方法介绍 第二节 常用金属 焊接性能 1、金属的焊接性 2、结构钢的焊接 3、铸铁的焊补 4、有色金属的焊接 第三节 焊接结构设计 1、焊接结构件材料的选择 2、焊接方法的选择 3、焊件的焊缝布置 4、焊接接头的工艺设计 第四节 其他焊接技术 1、压焊 2、钎焊

《过程设备设计》是为过程装备与控制工程专业的专业必修课之一。本课程主要介绍过程装备焊接结构的设计。其中主要内容：适用与过程装备（压力容器、各种反应、传质、传热设备）焊接过程的焊接温度场、焊接接头及焊接规范、焊接应力分布、焊接结构受力分析、强度计算及其典型过程装备焊接结构的设计。学生通过本课程的学习，掌握典型过程装备焊接结构的设计基本原则和方法，并进一步运用它了解、分析、设计其他类型的设备与结构，进行创造性工作。突出焊接基本理论与过程装备焊接结构设计的有机结合，强化工程实用性和专业针对性，力求与过程设备技术的最新进展同步，培养学生的实际工程过程装备焊接结构的设计能力，以实现符合专业培养目标的要求

采用光纤激光焊接设备对1800 MPa级热成形钢与CR340LA低合金高强钢进行对接激光拼焊，研究了不同激光焊接功率和焊接速度下焊接接头的组织演变规律及热冲压成形性能，并对焊接接头的力学性能和硬度进行了分析。结果表明，3种焊接工艺下激光拼焊原板综合力学性能相差较小，由焊接接头造成的伸长率和抗拉强度的损失均在母材的28.3%和9.1%以内。激光焊接后焊缝区均为粗大、高硬度的马氏体结构；两侧热影响区组织主要为铁素体和马氏体，接头未出现明显的软化区。激光拼焊原板拉伸试样均断裂于CR340LA母材区，距离焊缝12 mm左右，且存在焊缝隆起现象。选取焊接功率和焊接速率分别为4000 W和0.18 m·s?1的焊接试样在高温下进行热冲压成形检测，未出现焊缝开裂，热成形后拼焊板具有良好性能，满足汽车激光拼焊板使用要求，拉伸结果表明，试样断裂位置与未热冲压成形前一致，均位于CR340LA母材区，拉伸过程中，焊缝向高强度母材侧偏移，在弱强度母材侧产生应力集中并缩颈断裂

对钢结构而言，诸如海洋平台、船舶、桥梁、建筑和油气管线等，焊接后的性能直接决定了其服役寿命和安全性，重要性不言而喻.在针对焊接相关问题的研究中，焊接热影响区的韧性提升一直是重点和难点.焊接热影响区会经历高达1400℃的高温，从而形成粗大的奥氏体晶粒，如果焊接参数控制不当，不能通过后续冷却过程中的相变细化组织，就会造成韧性的降低.而多道次焊接的情况更为复杂，前一道次形成的粗晶区还会在后续焊接过程中经历二次热循环，从而形成链状M-A，造成韧性的急剧下降.本文旨在对一些现有焊接热影响区的相关研究结果进行总结，探讨母材的成分、第二相及焊接工艺等因素对热影响区微观组织和性能的影响，为低温环境服役的大型钢结构的焊接性能改善提供一些设计思路

河钢集团有限公司开发了利用钢液中形成TiOx?MgO?CaO细小粒子改善焊接粗晶热影响区韧性的ITFFP技术（Improve the toughness of HAZ by forming TiOx?MgO?CaO fine particles in steel），成功试制生产出大线能量焊接用30 mm厚度规格（H30）和60 mm厚度规格（H60）EH420海洋工程用钢。母材力学性能试验结果表明，H30和H60试制钢屈服强度分别达到461 MPa和534 MPa，抗拉强度分别达到570 MPa和628 MPa，延伸率分别为26%和24.5%，满足EH420海洋工程用钢国家标准要求。采用Gleeble-3800型热模拟试验机对试制钢进行了200 kJ·cm?1条件下热模拟试验，并对焊接热影响区中的显微组织和?40 ℃冲击韧性进行了分析和测试。结果表明，试制钢中形成的CaO(?MgO)?Al2O3?TiOx?MnS夹杂物可以有效地诱导针状铁素体析出，显著提高钢材的冲击韧性。另外，利用气电立焊设备对H30和H60试制钢分别进行了焊接线能量为247 kJ·cm?1和224 kJ·cm?1的实焊试验，结果显示，H30试制钢焊接接头表面和根部焊缝处?40 ℃冲击吸收功值≥74 J，焊接热影响区≥115 J，H60试制钢焊接接头表面和根部焊缝处?40 ℃冲击吸收功值≥91 J，焊接热影响区≥75 J，焊接接头的冲击性能远高于国家标准值42 J

本章的重点内容有：一焊接接头组织的形成和控制；二焊接接头力学性能的控制。联生结晶和各种不同形态的柱状晶是焊缝凝固组织的显著特点。焊缝的固态相变组织主要取决于化学成分和焊接工艺条件。细小的针状铁素体组织是低合金高强钢焊缝的理想组织。而焊接热影响区的组织则主要由焊接热循环所决定。由于热影响区中各点所经历的焊接热循环不同，这就使得整个热影响区的组织是极不均匀的。焊接热影响区的组织控制与焊缝相比要困难的多。 焊缝金属的组织与性能 焊接热影响的组织与性能

焊接过程的数值模拟作为一种有效的计算手段,在焊接温度场及残余应力分布的评价中获得了广泛应用,而焊接热源模型的选择及模型参数的确定直接影响到计算和评价结果的准确性.本文通过对近年来常用的电弧焊接热源模型进行梳理,介绍了其研究进展,分析了不同热源模型的特点及适用性.高斯面热源模型和双椭球体热源模型作为基础热源模型,广泛应用于较小尺寸工件和规则轨迹的焊接过程数值模拟,且具有较高的计算精度;简化热源模型和温度替代型热源模型多用于大厚工件的多层多道焊接及复杂轨迹焊接过程的数值模拟,能够实现效率和精度的统一;多丝电弧焊接热源较为复杂,采用修正后的双椭球体叠加热源模型,计算结果能保证一定的精度;结合型热源模型对熔池形状的描述更灵活,在深熔电弧焊的数值模拟中具有优势.本文可为电弧焊接过程数值模拟的热源模型选择和模型参数确定提供有益参考

本篇主要介绍了焊接成形工艺基础、各种常用焊接生产方法、常用焊接材 料、焊接结构设计及先进工艺方法。学完本篇要求学生了解并掌握焊接成形工 艺基础、各种常用焊接生产方法、常用焊接材料、焊接结构设计及先进工艺方法