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金属加工·热加工

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2026年08期

《金属加工》创办于1950年，始终服务于金属加工领域，作为我国金属加工技术发展历程的忠实记录者和传播者，为广大企业和读者提供了数量巨大、实用性强、具有很高参考价值的技术文章，深受广大企业及读者的喜爱，为推动我国金属加工技术与装备水平的提高做出了卓越的贡献。

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钎焊专题 | YG6X硬质合金/65Mn钢钎焊接头组织与性能研究

钎焊专题 | YG6X硬质合金/65Mn钢钎焊接头组织与性能研究

摘要：为满足圆形锯齿切割锯片对高耐磨性与强韧性的综合需求，采用BAg5CuZnNiMnIn合金作为钎料，通过高频感应钎焊技术实现了YG6X硬质合金（锯片齿尖）与65Mn钢（锯片基体）的可靠连接。借助金相显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）及能谱分析（EDS）对钎焊接头的微观组织与元素分布进行表征，通过剪切强度测试探究焊缝宽度和感应回火温度对接头力学性能的影响。结果表明：钎焊接头形成稳定冶金结合，无明显裂纹，但焊缝中存在部分气孔，呈“65Mn钢-焊缝-YG6X硬质合金”的结构特征；Fe、Cu、Co等元素在界面处发生互扩散；焊缝宽度对接头强度影响显著，宽度由20μm减小至8μm时，剪切强度提升约27.2%；感应回火温度对接头剪切强度具有调控作用，400℃回火时剪切强度最优（161.3MPa），较未回火状态提升约20MPa，回火温度≥500℃时，剪切强度低于未回火试样。
钎焊专题 | 钎焊温度对6063铝合金氮气钎焊接头组织与性能的影响

钎焊专题 | 钎焊温度对6063铝合金氮气钎焊接头组织与性能的影响

摘要：随着航空电子等领域对铝合金结构件连接效率与可靠性的要求不断提高，6063铝合金氮气钎焊在工程应用中仍面临润湿/铺展不足及接头缺陷等问题。采用Al-Si钎料在605～625℃内制备6063铝合金氮气钎焊接头，系统研究钎焊温度对接头润湿行为、微观组织演化、晶界特征及剪切强度的影响规律。结果表明：在605℃保温阶段，钎料接触角由初始的92.9°随时间延长稳步下降至65.8°，呈明显的扩散主导型润湿特征。随着钎焊温度的升高，钎缝的微观组织致密度显著提升，未焊合及孔洞缺陷总体减少。接头微观组织主要由α-Al、β-Al5FeSi相及Si相等组成。EBSD结果表明：β-Al5FeSi相对晶界迁移具有显著的钉扎效应，使析出相富集区保留细晶组织并表现出较高的KAM值。钎焊温度的升高促进了大角度晶界占比提高（620℃时约为61.6%），接头组织趋于稳定与均匀化。剪切强度随钎焊温度呈先升后降趋势，615℃时接头获得较优综合性能，剪切强度达到74.67MPa。
钎焊专题 | 感应钎焊工艺对无氧铜套管结构部件钎着率、界面显微组织和力学性能的影响

钎焊专题 | 感应钎焊工艺对无氧铜套管结构部件钎着率、界面显微组织和力学性能的影响

摘要：无氧铜套管作为水冷系统中的关键传热部件，其焊接质量直接影响水冷系统的可靠性和冷却效率，但其焊接后极易出现气孔等缺陷问题仍待解决。研究了感应钎焊工艺对无氧铜套管结构部件钎着率、界面显微组织和力学性能的影响。结果表明：峰值温度为720℃，保温5s、15s及30s时，焊缝钎着率良好，但在保温15s时开始出现小尺寸气孔且保温30s时出现明显钎料漫流缺陷。在较低峰值温度660℃，焊缝底部钎着率极低，C弧位置均出现气孔，但无钎料漫流。而在较高峰值温度790℃、保温5s时，焊缝钎着率良好，但C弧出现明显气孔且钎料漫流现象严重。整体来看，适当提高钎焊峰值温度可减小气孔尺寸、改善钎着率，但过热会导致钎料漫流，延长保温时间则普遍导致C弧气孔和钎料漫流缺陷。最佳工艺参数为峰值温度720℃、保温时间5s。焊接工艺不会对套管结构部件整体的力学性能产生影响。
钎焊专题 | Cf添加对Sn58Bi/Cu焊点弹性与蠕变性能的影响

钎焊专题 | Cf添加对Sn58Bi/Cu焊点弹性与蠕变性能的影响

摘要：为改善Sn58Bi钎料焊点在服役期间的抗蠕变变形问题，通过机械搅拌法向Sn58Bi钎料中添加不同质量分数的碳纤维（Cf）颗粒，制备了Sn58Bi-xCf（x=0、0.02%、0.04%和0.06%）复合钎料。以T2纯铜片作为基板，借助恒温加热台制备了Sn58Bi-xCf/Cu焊点。采用金相显微镜、纳米压痕等测试方式获得了Sn58Bi-xCf/Cu焊点的微观组织、弹性功、弹性模量及蠕变性能等，研究了不同质量分数Cf的添加对Sn58Bi/Cu焊点的微观组织及性能的影响。试验结果表明：Cf颗粒的加入显著细化了Sn58Bi/Cu焊点的显微组织，改善了焊点的抗弹性及抗蠕变变形的能力。同时也发现，在试验所涉及的Cf颗粒添加量内，Cf颗粒的添加量与焊点的性能并非完全呈线性增加，过多的Cf颗粒反而会导致焊点性能略有下降。其中，加入Cf颗粒的质量分数为0.04%时，焊点的体钎料组织细化程度、抗弹性变形及抗蠕变性能最佳。
钎焊专题 | 钢与硬质合金高频钎焊研究现状

钎焊专题 | 钢与硬质合金高频钎焊研究现状

摘要：在工业金属切割领域，锯片承担着切割各类坚硬材料的工作，其结构由基体和刀头组成，并通过钎焊工艺连接而成。基体通常选用钢材、刀头选用硬质合金，由于硬质合金的韧性较低，常与结构钢焊接在一起使用。高频钎焊基于电磁感应原理，其具有加热快、热影响区小等优点，是锯片焊接工艺的最佳选择。聚焦工业上用于切割金属的锯片，深入探讨高频钎焊在钢与硬质合金两类异种材料连接中的应用，围绕钎料特性和焊接参数展开，从钎料的润湿性、合金元素与界面反应、接头微观组织和接头强度及力学性能分析其对焊接质量的影响。
焊接与切割 | 建筑给排水铜合金管道焊条电弧焊焊接工艺研究

焊接与切割 | 建筑给排水铜合金管道焊条电弧焊焊接工艺研究

摘要：建筑给排水系统中，铜合金管道具有高强度、耐腐蚀的特性，为延长铜合金管道的使用寿命，研究建筑给排水铜合金管道焊条电弧焊工艺。选用外径为50mm、壁厚为3mm的H65铜合金管道作为母材，搭配MONEL187焊条，借助逆变焊机开展电弧焊焊接操作，设计焊接电流分别为100A、110A、120A、130A、140A，并对各电流下试件分别进行480℃×120min和620℃×120min两种焊后热处理。通过对焊接后铜合金管道试件进行拉伸性能、摩擦磨损性能及耐蚀性等测试，分析不同焊接工艺条件下试件性能变化情况。试验表明：不同焊接参数和热处理状态对铜合金管道性能影响较大。其中，焊接电流为120A搭配480℃×120min热处理工艺可以保证试件具备最高的拉伸应力，在该焊接工艺下试件磨损率仅为0.95×[10 ^-8g/(r·N)]，且试件更不易磨损与腐蚀，因此，选用焊接电流为120A搭配480℃×120min热处理工艺可有效保障铜合金管道焊接质量。
焊接与切割 | 双齿辊破碎机智能焊接机器人焊缝跟踪控制

焊接与切割 | 双齿辊破碎机智能焊接机器人焊缝跟踪控制

摘要：焊接过程中，焊接机器人的焊枪与双齿辊破碎机接触力的波动会通过机械臂传递至各关节，形成负载扭矩扰动，导致控制系统的阻尼比与固有频率呈现动态变化特性，难以实现精准的跟踪控制。为此，提出双齿辊破碎机智能焊接机器人焊缝跟踪控制方法。通过自适应调整感兴趣区域捕捉焊缝特征，构建智能焊接机器人的运动学模型，计算电动机角速度调整量，通过坐标转换理论实时调整焊枪的位置和姿态。引入Lyapunov稳定性约束，结合焊枪位置动态调整模糊PID参数，自适应地调整焊缝偏差补偿值，稳定阻尼比与固有频率，实现焊缝跟踪控制。试验结果可知：所提方法与实际的焊缝轨迹基本一致，误差小且抗干扰能力更具优势。
焊接与切割 | 基于SYSWELD的复杂薄壁零件焊接仿真分析

焊接与切割 | 基于SYSWELD的复杂薄壁零件焊接仿真分析

摘要：针对某航空发动机导向器外罩组件，通过焊接仿真分析零件焊后温度变化及变形与残余应力，重点探究焊接仿真在实际生产中的应用。研究表明：当结束焊缝1的焊接后，受热应力的影响，U形环底部变形量约为0.23mm，安装边整体变形量约为0.18mm，先焊接部位受到后焊接部位热积累的影响会发生更多的复杂变形。零件抵抗变形的能力受焊接温度、零件结构、材料厚度及载荷施加时间等共同影响。当其他条件一致时，焊接温度越高，零件抗变形能力越差；焊后零件易在结构复杂区域发生突变；材料厚度越大，零件抵抗变形能力越强。零件焊后施加载荷时间越长，零件越不易变形。
焊接与切割 | 水下电氧切割专用控制装置设计研究

焊接与切割 | 水下电氧切割专用控制装置设计研究

摘要：针对水下电氧切割作业中控制器材分散、不易操作的问题，设计了一套集电路控制、氧气控制和切割参数控制的专用控制装置。该装置特别考虑了安全性、高效性、便捷性和间接操作等关键特性，旨在优化潜水员在水下进行切割作业的效率和安全性。试验结果表明：该装置能够显著提升水下切割作业的可控性和操作便利性。
焊接与切割 | 马氏体不锈钢焊接接头组织和性能调控研究进展

焊接与切割 | 马氏体不锈钢焊接接头组织和性能调控研究进展

摘要：马氏体不锈钢通常含有高的Cr、Mo等合金元素，淬透性好，冷却至室温形成马氏体，具有较高的强度、硬度、耐磨性、抗疲劳性能及一定的耐蚀性，在石油化工、航空航天、海洋船舶及汽车等领域具有广泛的应用前景。马氏体不锈钢的导热性较差，具有极强的淬硬倾向，且易产生较大的焊接残余应力，形成冷裂纹；在焊接高温作用下，快冷时焊缝和热影响区易形成粗大的马氏体，且晶粒粗化倾向严重，增加了焊接的难度。近年来，为改善马氏体不锈钢焊接接头的组织和性能，国内外学者开展了大量的研究，并取得了许多进展，为马氏体不锈钢的焊接和发展提供了理论基础和实际经验，但获得高性能的马氏体不锈钢接头仍存在巨大挑战。通过从工艺和热处理的角度综述了马氏体不锈钢焊接接头组织和性能调控的进展，并指明未来马氏体不锈钢接头组织和性能调控的研究方向，仍要深入探索马氏体不锈钢焊接接头组织和性能的工艺和热处理调控机理，可考虑结合机器学习等人工智能方法发展马氏体不锈钢焊接接头组织和性能调控的新理论和技术。
焊接与切割 | 航天器密封舱体的激光-电弧复合焊接可靠性分析

焊接与切割 | 航天器密封舱体的激光-电弧复合焊接可靠性分析

摘要：针对航天器密封舱体严苛的工况要求，采用激光-电弧复合焊接，通过多尺度研究方法，系统提升焊接可靠性。在工艺优化层面，基于COMSOL多物理场耦合仿真，量化了激光-电弧交互作用对铝合金（2219-T87）和钛合金（Ti-6Al-4V）熔池流态的影响规律：当激光功率（3.5kW±0.2kW）与焊接电流（180A±5A）产生等离子体协同效应时，匙孔稳定度由基准值0.65提升至0.91（提升幅度为40%），由此获得的焊缝截面深宽比达3：1，X射线检测显示，气孔缺陷率为0.18%±0.02%。可靠性评估创新性地融合响应面法与蒙特卡洛模拟，构建包含热影响区硬度梯度、残余应力分布等7个变量的极限状态函数。试验数据表明：经超声波冲击处理的接头其疲劳寿命提升至2.1×10 ⁶次循环（应力比R=0.1，频率为10Hz），可靠度指标β=4.32，对应的失效概率较传统TIG焊降低两个数量级。值得注意的是，数字图像相关（DIC）技术验证了焊接变形量（0.15mm/m）与有限元预测误差<5%。当前技术瓶颈在于空间辐照环境下的组织稳定性，未来拟通过原位透射电镜（TEM）观测氢致裂纹扩展行为，结合贝叶斯更新算法动态优化工艺窗口，本研究为新一代空间站舱体制造提供了可靠性提升方案。
增材制造 | 电弧增材制造TB6钛合金的组织和力学性能研究

增材制造 | 电弧增材制造TB6钛合金的组织和力学性能研究

摘要：利用电弧增材制造技术制备TB6钛合金沉积件，分析了沉积件在不同沉积高度的宏观、微观组织特征和力学性能各向异性，并研究了沉积电流参数对宏观、微观组织和力学性能的影响规律。结果表明：沉积件的宏观组织主要由柱状和等轴β晶粒组成，且随沉积电流升高，等轴β晶粒的体积分数降低。而微观组织主要为均匀分布在β相基体上的α相片层组织，其中α相片层的尺寸随沉积高度升高呈先增大后减小的趋势，这主要归因于不同沉积高度下，沉积层间的热累积和散热能力差异。此外，柱状β晶粒和α相片层的尺寸均随沉积电流的升高而增大。对于沉积件的力学性能，其横向和纵向力学性能均表现为随电流降低，沉积件的抗拉强度、屈服强度增大，而塑性降低，这是由于小电流条件下，沉积件热输入小，α尺寸相对细小，相应的晶界数量较多，晶界在阻碍位错运动的同时，又易导致界面处的位错塞积，进而使沉积件的强度增加，塑性降低。
增材制造 | TA17板材与增材制造TC4负压激光焊接头微观组织与力学性能研究

增材制造 | TA17板材与增材制造TC4负压激光焊接头微观组织与力学性能研究

摘要：针对增材制造钛合金与传统钛合金板材焊接的工程需求，探讨了1kPa负压环境下激光功率对TA17板材与增材制造TC4异种钛合金接头微观组织及力学性能的影响。试验分别选取1500W、2500W和3500W3种激光功率进行对接焊接，并表征了焊接接头的宏观形貌、微观组织、物相组成、显微硬度及室温拉伸性能。结果表明：所有接头均由α-Ti相组成，未发现有害氧化物或新相。随激光功率提高，焊缝熔宽和热影响区宽度显著增加，显微硬度梯度过渡趋于平缓。室温拉伸性能测试结果显示：接头强度受限于强度较弱的TA17侧，呈“短板效应”。其中，1500W功率下获得的接头综合性能最优，抗拉强度达到760MPa，断后伸长率为9%，实现了强度与塑性的最佳匹配。本研究为异种工艺钛合金结构件的高质量连接提供了工艺依据。
增材制造 | 基于响应面法的无人机散热片激光选区熔化成形优化研究

增材制造 | 基于响应面法的无人机散热片激光选区熔化成形优化研究

摘要：以特定尺寸无人机散热片为研究对象，采用响应面法对其进行激光选区熔化成形优化研究。首先，通过Simufact Additive仿真软件进行无人机散热片成形的热力耦合分析，获得不同参数下模型的表面偏差量；然后，以表面偏差量为响应指标，建立激光选区熔化成形工艺参数与最大表面偏差的回归模型，并分析各工艺参数对表面偏差的影响规律，结果表明：激光功率对表面偏差的影响最显著（ P=0.0014），铺粉层厚次之（ P=0.1375），扫描速度的影响最小（ P=0.2370）；最后，对工艺参数进行优化得到最优参数组合，并通过打印试验及三维扫描验证优化效果，最佳工艺组合为激光功率204W、扫描速度952mm/s、铺粉层厚0.07mm，使用优化工艺打印的无人机散热片表面偏差最大值约为0.3mm，成形质量较优化前显著提高。该优化参数适用于尺寸相近（长70～90mm、宽30～50mm、高15～25mm）的AlSi10Mg合金无人机散热片SLM成形，成形无人散热片的完整尺寸参数能够为同类结构件的制造提供参考。
热处理 | 航空产品热处理质量管理与技术创新实践

热处理 | 航空产品热处理质量管理与技术创新实践

摘要：真空渗碳零件在热处理生产过程中发现多起质量不合格问题，通过现有数据分析发现，表面硬度偏低是主要质量缺陷。通过调查分析及工艺试验研究，真空渗碳及高温回火为主要问题工序，严重影响产品的交付进度。为提高真空渗碳零件的生产效率，通过开展技术优化与质量管理，达到提高零件的表面硬度，从而提高产品一次合格率的目标。经过优化措施，最终使零件一次合格率大幅提升，解决了真空渗碳工艺技术问题，提升了产品质量。
热处理 | 渗碳温度对18CrNiMo7-6齿轮钢渗碳层组织和硬度的影响

热处理 | 渗碳温度对18CrNiMo7-6齿轮钢渗碳层组织和硬度的影响

摘要：渗碳温度的合理选择是提高渗碳效率、获取良好的渗碳层组织和性能的关键因素之一。通过以18CrNiMo7-6齿轮钢为研究对象，使用有限元法模拟了920～960℃范围内渗碳温度对渗碳层碳扩散行为的影响规律，并通过电子背散射衍射（EBSD）技术对渗碳层内碳化物种类和含量进行了定量分析。结果表明：随着渗碳温度的升高，试样表面碳浓度几乎无变化，但试样内部的碳浓度显著增加，渗碳温度的升高可有效提高渗碳层深度。18CrNiMo7-6齿轮钢的碳化物主要由 M₂₃C₆ 、 M₇C₃ 和 Fe₃C 组成，随着渗碳温度的升高，渗碳层内碳化物含量和尺寸均显著增加。与940℃渗碳相比，960℃渗碳时渗碳层深度增加了0.9mm，表面渗碳层硬度增加了41HV1。
热处理 | 热加工对车桥齿轮精度的影响

热处理 | 热加工对车桥齿轮精度的影响

摘要：随着机械工业的发展，车桥齿轮是汽车传动的主要部件，高精度齿轮在确保车轴平稳运行方面起着至关重要的作用。随着用户对齿轮精度要求日益严格，特别是汽车车桥齿轮要求更高，齿轮的热加工过程也就显得尤为重要。齿轮的原材料、毛坯的锻造、前期的毛坯正火及齿轮的热处理工艺是齿轮热加工的重要环节。本研究重点探讨热加工过程对齿轮精度的影响因素及如何控制，通过原材料的选择，以及后期的毛坯预备热处理（毛坯正火）工艺、渗碳淬火工艺等方面进行了分析。在齿轮加工过程中，影响精度的因素是多方面的，而热加工工艺是影响齿轮精度提升的重要原因，因此需采取相关措施，以解决生产中的实际问题。
热处理 | 固溶中间空冷时间对15-5PH不锈钢锻件组织及性能的影响

热处理 | 固溶中间空冷时间对15-5PH不锈钢锻件组织及性能的影响

摘要：研究了15-5PH不锈钢锻件在1040℃固溶处理后，不同中间空冷时间对时效处理后的显微组织与力学性能的影响。结果表明：随着空冷时间从10min延长至120min，材料的屈服强度从800MPa显著提高至1097MPa，抗拉强度从1107MPa提升至1137MPa，同时塑性指标仍保持在较高水平。组织分析表明，较长的空冷时间促进了马氏体组织的均匀化和细化，由初始的粗大板条状逐渐转变为均匀细密板条，但残留奥氏体含量逐渐增大。拉伸断口形貌由准解理与韧窝混合特征向典型的韧性杯锥状断口转变。研究证实，固溶处理后的空冷时间是调控15-5PH不锈钢锻件最终微观组织形态、进而影响其综合力学性能的关键工艺参数，为实际生产中的热处理工艺优化提供了明确依据。
铸造与锻造 | 离心铸造高锰铝青铜铸环外圆缺陷分析

铸造与锻造 | 离心铸造高锰铝青铜铸环外圆缺陷分析

摘要：为解决离心铸造高锰铝青铜铸环外圆表面出现的点状夹渣和线性夹渣缺陷问题，采用宏观解剖、金相分析及能谱分析等方法，对缺陷的形貌特征、微观组织及成分进行了系统研究。结果表明：点状夹渣主要由浇注过程中卷入的高温氧化物形成；线性夹渣则与铜液流动过程中产生的紊流及卷气行为密切相关。针对缺陷形成机理，从熔炼净化、浇注系统优化及工装维护等方面提出了改进措施。生产验证结果表明：改进后铸件外圆夹渣缺陷显著减少，产品质量稳定性明显提升。
铸造与锻造 | 曲轴锻造毛坯常见外观缺陷的成因分析及解决方案

铸造与锻造 | 曲轴锻造毛坯常见外观缺陷的成因分析及解决方案

摘要：曲轴锻造毛坯的外观质量直接影响后续加工精度与产品寿命。针对当前行业依赖人工经验导致缺陷类型判定标准不一、缺陷处理不规范等问题，系统分析了曲轴锻坯常见外观缺陷类型及形成机理，提出了一套涵盖缺陷分类、量化判定、规范检测及处置方案的综合质量控制体系。实际应用表明：该体系使锻坯不良率降至0.7%，后续工程应用不良率归零，显著降低了不合格率与生产成本。验证了该方案的有效性，对同类企业提升质量管控水平具有参考价值。
铸造与锻造 | Al-Cu系高强铸造铝合金后处理工艺及组织调控研究进展

铸造与锻造 | Al-Cu系高强铸造铝合金后处理工艺及组织调控研究进展

摘要：Al-Cu系高强铸造铝合金因具有低密度、高比强度和良好的热处理强化潜力，在航空航天、国防军工及高端装备制造领域具有重要应用价值。针对该类合金铸态组织中孔隙、缩松、枝晶偏析和粗大第二相等缺陷，总结了热等静压、固溶处理和时效处理对Al-Cu系高强铸造铝合金组织演化与性能调控的影响规律，重点分析了热等静压缺陷压实、固溶组织均匀化和时效析出强化的作用机制。进一步从缺陷特征、晶内析出相、晶界析出相及第二相分布等方面阐明微观组织对力学性能、疲劳性能和耐蚀性的影响，为Al-Cu系高强铸造铝合金后处理工艺优化和组织性能协同调控提供参考。

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