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金属加工·热加工

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2025年07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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电弧增材制造专题 | 7x×x 系铝合金电弧增材制造研究进展

电弧增材制造专题 | 7x×x 系铝合金电弧增材制造研究进展

摘要：高强度 7×x× 系铝合金凭借其优异的力学性能广泛应用于航空航天、汽车等领域。传统的制造技术已难以满足大尺寸复杂 7××× 系铝合金结构件的高效率、低成本制造的需求。电弧增材制造作为一种新兴的金属增材制造技术，为航空航天大尺寸复杂 7××× 系铝合金结构件的制备提供了新思路。然而，电弧增材制造成形的 7××× 系铝合金结构件中仍存在微观组织不均匀、大量气孔、力学性能各向异性的问题，限制其广泛
电弧增材制造专题 | 二系铝合金电弧增材制造技术研究现状

电弧增材制造专题 | 二系铝合金电弧增材制造技术研究现状

摘要：电弧增材制造（WAAM）技术由于其在经济生产沉积率较高的大型金属组件方面的优势，在当代制造业受到越来越多的关注。高强度铝合金尤其是二系铝合金因其高比强度和优良的加工能力，而广泛应用于航空航天、军事和汽车工业。WAAM为生产大型高强度二系铝合金组件提供了一种有效的方法，并且相关领域正在迅速发展。综述了WAAM高强度二系铝合金在组织和性能、缺陷和后处理等方面的研究进展。研究结果在WAAM高强度二系铝合金的微观结构和力学性能方面是积极的。最后，在前人研究的基础上，概述了WAAM高强度二系铝合金的发展前景。
电弧增材制造专题 | 辊压机辊面堆焊区域的力学性能研究

电弧增材制造专题 | 辊压机辊面堆焊区域的力学性能研究

摘要：受到辊面堆焊金属和基体材料性能之间差异的影响，会导致辊面堆焊金属耐磨层脱落，不能满足辊压机在苛刻的高应力条件下工作环境。为此，选择4种不同的焊条成分作为焊丝的药芯，对焊条与辊压机辊面进行堆焊后区域的力学性能展开研究。选定与辊面材质最接近的Q355钢板作为基体材料，选定高铬高锰、碳化钛、高铬铸铁、含铌4种焊丝对基体材料进行堆焊，从堆焊区域结合强度、微观形貌、剪切强度、抗拉强度和磨损质量几方面，分析堆焊区域的力学性能。通过试验结果可知，利用高铬高锰焊丝堆焊基体材料后，堆焊区域与基体材料结合强度最高，且在微观形态显示，使用高铬高锰焊丝后结合位置韧性较高，更容易在堆焊过程中形成硬质相，剪切强度可达到最高15MPa，抗拉强度可达到 436.2MPa ，伸长率为 29.3% ，区域磨损质量损失不超过 15g ，具有较高的硬度和耐磨性，能够抵抗辊压机辊面在工作中高强度的磨损，有利于确保辊面的长期稳定运行。
电弧增材制造专题 | 原位热轧和热循环对电弧增材制造低合金钢微观组织和力学性能的影响

电弧增材制造专题 | 原位热轧和热循环对电弧增材制造低合金钢微观组织和力学性能的影响

摘要：通过应用原位热轧辅助电弧增材制造技术，采用ER55-B2低合金钢焊丝对电动机轴进行增材再制造。这一技术路径旨在通过精确控制的电弧沉积与即时热轧处理，实现电动机轴性能的恢复与提升。通过单层和双层试样的对比研究，揭示原位热轧和热循环对低合金钢增材组织和力学性能的影响。结果表明：没有轧制时的组织主要为板条马氏体结构，轧制后的板条马氏体变得破碎和细化，在热循环的作用下可进一步转变为回火马氏体。双层轧制试样的奥氏体晶粒以等轴晶为主，并且有不连续动态再结晶的特征，相比单层轧制样品，原奥氏体平均晶粒尺寸从 95.1μm 显著降低至 32.8μm 。此外，在双层轧制样品沉积层的稀释区，显微硬度明显下降。经过轧制后的试样与未轧制的试样相比，抗拉强度从 734MPa 增加到856MPa，伸长率略微降低。
焊接与切割 | 搅拌针形貌与旋向对中空铝型材FSW接头成形的影响研究

焊接与切割 | 搅拌针形貌与旋向对中空铝型材FSW接头成形的影响研究

摘要：采用左右旋螺纹搅拌针对6005A-T6铝合金型材进行搅拌摩擦焊接，研究了搅拌针螺纹旋向及主轴旋转方向对焊接缺陷的影响。通过ABAQUS建立搅拌摩擦焊接多场耦合计算模型，模拟并分析了搅拌摩擦焊接过程中焊核区塑性材料的流动与焊接缺陷的形成。结果表明：仿真结果与试验结果数据吻合较好，对于焊缝内部的孔洞类缺陷，模拟的可靠度较高；在轴肩螺纹保持不变的情况下，右旋螺纹搅拌针可以获得无焊接缺陷的高质量焊接接头，而左旋螺纹搅拌针焊接所得焊接接头在接头底部产生孔洞缺陷，且在更换主轴旋转方向后，位于焊核区底部的孔洞缺陷变大。通过数值计算预测左旋螺纹搅拌针在不同焊接工艺条件下均无法获得无孔洞缺陷的焊接接头。
焊接与切割 | 极寒地区S355ML钢埋弧焊焊接工艺开发

焊接与切割 | 极寒地区S355ML钢埋弧焊焊接工艺开发

摘要：极寒地区采用的S355ML钢具有强度高、低温韧性好的特点，通过合理选取焊接材料，并对预热温度、最大层间温度及热输入的控制，开发了符合极寒地区S355ML钢的 -50°C 低温韧性要求的埋弧焊焊接工艺。埋弧焊焊接工艺评定试验结果表明：接头的强度满足要求，塑性良好，低温韧性远超项目合格值，工艺开发取得成功。
焊接与切割 | 虚拟现实技术在焊接培训领域的应用

焊接与切割 | 虚拟现实技术在焊接培训领域的应用

摘要：随着我国制造业的快速发展，对焊接技术人才的需求不断增加。但传统焊接培训模式在成本、安全、环保和效率方面存在诸多问题，难以满足现代产业需求。虚拟现实技术为焊接培训提供一种高效、安全、绿色的解决方案。通过构建沉浸式虚拟环境，学员可以在无风险的条件下进行焊接操作训练，显著提升培训效果和资源利用率。探讨了虚拟现实技术在焊接培训中的应用现状与核心技术，包括力反馈、视觉与听觉反馈、熔池与焊缝模拟、定位技术及焊缝评价技术，并结合试验数据验证其优越性。研究表明：虚拟焊接培训不仅提高学员的理论和实践能力，还有效降低资源消耗与环境污染，具有广阔的应用前景。未来的发展方向应聚焦于技术优化和多学科融合，以满足制造业对焊接人才的更高需求。
焊接与切割 | 汽车用5182-H111铝合金电阻点焊铜电极寿命研究

焊接与切割 | 汽车用5182-H111铝合金电阻点焊铜电极寿命研究

摘要：针对车身常用 1.2mm 厚5182-H111铝合金板材料电阻点焊过程中的铜电极寿命进行研究，揭示了影响铜电极寿命的关键因素在于铝-铜之间的界面反应，并在“铜电极材料抗高温软化性能-焊接过程中的软化通道-铜电极寿命”之间建立关联。分别研究了铜电极种类及成分、铝合金表面状态对电极寿命的影响。结果表明：将5182-H111轧制态板材在相同焊接参数下焊接，不同铜电极种类及成分对应的寿命排序为：C15760>C18200>C18150>C18140>C15715 ，其中，C15760对应铜电极寿命为83点，C18200对应铜电极寿命为61点，C18150对应铜电极寿命为48点，C18140铜电极对应电极寿命为43点，C15715对应铜电极寿命为38点；以C15760铜电极开展测试，在各自表面状态对应的最优工艺参数下，不同铝合金表面状态对应的电极寿命排序为：钝化态板材 > 清洗态板材 > 轧制态板材，其中，钝化态铝合金板材电极寿命为380点，清洗态铝合金板材电极寿命为260点，轧制态铝合金板材电极寿命为83点。
焊接与切割 | 介质长度对钢轨-高锰钢辙叉闪光焊接头性能影响的研究

焊接与切割 | 介质长度对钢轨-高锰钢辙叉闪光焊接头性能影响的研究

摘要：为了探究奥氏体不锈钢介质的长度对钢轨-高锰钢辙叉闪光焊接头性能的影响，以不同介质长度的闪光焊接头为研究对象，通过采取力学性能试验、金相显微镜与扫描电镜观察等手段对钢轨-高锰钢辙叉闪光焊接头力学性能和微观组织进行分析。结果表明：闪光焊接头的抗拉强度与介质长度呈现出负相关的趋势，冲击吸收能量与介质长度呈现出正相关的趋势；不同介质长度闪光焊接头在焊接过程中受到的热冲击与顶锻效果存在区别，介质长度更短的接头受到的影响相对更加严重，从而导致了介质区域的组织形貌特征差异。
焊接与切割 | 焊接热循环对18CrNiMo钢焊接热影响区冲击韧度的影响

焊接与切割 | 焊接热循环对18CrNiMo钢焊接热影响区冲击韧度的影响

摘要：在桥梁钢结构焊接过程中，焊接热循环产生的温度效应是导致焊接接头热影响区微观组织不均质性的重要因素，进而可能引发钢结构的局部脆化和应力集中问题。利用Gleeble-540热力耦合试验机对焊接热循环进行了物理模拟，重点分析了峰值温度与冷却速率对桥梁用18CrNiMo钢母材热影响区微观组织和冲击韧度的影响。研究结果显示：当焊接热循环的峰值温度超过 950^°C 时，18CrNiMo钢在升温阶段会发生显著的奥氏体相变，且峰值温度的升高会导致热影响区材料的晶粒度明显粗化。而在焊接冷却阶段，当 t_8/5<15s 时，18CrNiMo钢中的马氏体含量增加，进而导致冲击韧度下降。基于上述分析结果，为有效避免18CrNiMo钢结构焊接出现局部脆化现象，需实施严格的焊接层间温度控制和焊后热处理措施。
焊接与切割 | 回流时间对Sn0.3Ag0.7Cu/Cu焊点界面金属间化合物生长行为的影响

焊接与切割 | 回流时间对Sn0.3Ag0.7Cu/Cu焊点界面金属间化合物生长行为的影响

摘要：通过瞬时液相扩散焊工艺制备 Cu/Sn0.3Ag0.7Cu/Cu 复合焊点，采用扫描电镜和能谱仪研究回流时间对Sn0.3Ag0.7Cu/Cu 焊点界面金属间化合物（IMC）组织形貌和生长动力学的影响。结果表明：在回流温度不变的情况下， Sn0.3Ag0.7Cu/Cu 焊点界面金属间化合物层厚度与回流时间正相关，随着回流时间增加， Cu/ Sn0.3Ag0.7Cu/Cu 焊点金属间化合物层厚度逐渐增加，焊点金属间化合物的形貌由锯齿状向扇贝状转变。当回流时间为12h时，冷热两端金属间化合物生长到一起，Sn元素在钎料基体中的完全反应导致 Cu₆Sn₅ 相转变为Cu3Sn 相，相变引起的体积收缩使焊缝产生缺陷。冷端金属间化合物的生长速度大于热端，冷热两端金属间化合物的扩散系数分别为 0.568μm²/h 和 0.019μm²/h 。冷端金属间化合物的生长处于反应控制阶段，金属间化合物的生长受Cu原子扩速率影响，热端金属间化合物的生长处于晶界扩散控制阶段，金属间化合物的生长受Cu原子穿越晶界速率的影响，生长极为缓慢。焊接接头的抗剪强度由 34.54MPa 降至 20.99MPa ，降低了 39.2% 。
焊接与切割 | 1mm不锈钢波纹板与弯梁焊接工艺研究

焊接与切割 | 1mm不锈钢波纹板与弯梁焊接工艺研究

摘要：研究了1mm带有封头的异形结构波纹板与 3mm 弯梁搭接结构的焊接工艺，分析了其结构特性及现有焊接工艺。目前，工艺难点是要同时完成圆弧搭接焊、带有封头的异形接头搭接焊，易造成多处焊接缺陷且返修时间长，影响实际产品质量及生产效率。通过对焊接工艺进行优化试验，提出合理焊接工艺方案，不仅减少了焊接缺陷，而且提高了生产效率及焊后质量。
焊接与切割 | 铝合金激光角焊缝背部质量控制及检测方法的研究

焊接与切割 | 铝合金激光角焊缝背部质量控制及检测方法的研究

摘要：车用铝合金在进行非填丝激光角焊过程中会出现背部质量问题，包括背部熔穿及开裂，影响产品外观及强度。以某产品易出现此类问题的覆盖件区域为研究对象，通过激光焊接工艺试验、金属材料宏观组织分析、金相检测、成分分析等方法对失效的原因及规律进行探究。通过视觉测量试验研究熔穿、裂纹等缺陷的在线检测手段，并评估可行性。结果表明：通过合适的参数设置可以避免熔穿，获得稳定的熔深，同时需要在高热变形区域控制热输入，以避免背部开裂。在高生产节拍下，视觉检测对于熔透监控探测度较高，但是对于开裂问题需寻求更准确的探测手段。
焊接与切割 | 双丝埋弧焊免坡口免清根熔透工艺在工字梁生产中的应用

焊接与切割 | 双丝埋弧焊免坡口免清根熔透工艺在工字梁生产中的应用

摘要：随着钢桥建设的快速发展，对于钢桥高效化制造工艺需求越来越迫切，在钢桥工字梁制造中，常规单丝埋弧焊工艺存在施工工序多、焊接材料消耗量大，生产效率低等问题，因此对单丝埋弧焊工艺的改进和优化非常必要。通过焊接工艺试验，验证了腹板 20mm 厚T形接头双丝埋弧焊免坡口免清根熔透工艺的可行性，且焊接接头各项性能满足相关规范要求。双丝埋弧焊免坡口免清根工艺在生产中得到成功应用，工字梁焊接效率明显提升，达
热处理 | 20CrMnTi钢热轧棒材铁素体-珠光体带状组织的控制

热处理 | 20CrMnTi钢热轧棒材铁素体-珠光体带状组织的控制

摘要：研究了20CrMnTi钢棒材试样在轧制线不同位置的带状组织，在延展变形量小、温度较高的粗轧处钢材带状组织带状相对较轻，而在延展变形量大、停轧温度低的终轧处，带状相对较重。依据上述结果，通过试验终轧温度分别为 800^°C ， 825^°C ， 865°C ， 905°C ， 915°C 及 945^°C ，冷却速度分别为 0.53°C/s 和 1.50^°C /s的轧制工艺来控制20CrMnTi钢棒材的带状组织，结果表明：当终轧温度、冷却速度控制在 1.50°C /s时，能够控制20CrMnTi钢热轧棒材带状 ?2.0 级。经过分析得出：热轧棒材的带状形成机理是钢材在轧制过程中的金属延展变形和奥氏体冷却转变为铁素体和珠光体共同作用的结果，当20CrMnTi钢棒材组织在奥氏体区进行金属延展变形时，有利于带状的控制；当终轧温度 <913^°C 时，奥氏体发生相变析出先共析铁素体之后再发生延展性变形则不利于带状的控制。采用EPMA-1720型电子探针设备对热轧和退火状态的20CrMnTi钢棒材试样进行扫描分析，结果表明：退火处理能够加重钢材带状，使C、Mn、Cr元素沿金属延展方向聚集。
热处理 | 大型环形薄壁锻件调质工艺研究

热处理 | 大型环形薄壁锻件调质工艺研究

摘要：某大型环形薄壁锻件的材质为30CrMnSiA钢，最大直径为 1630mm ，高 230mm ，壁厚约 25mm ，要求调质后硬度满足 33～38HRC ，且翘曲变形程度不得超过 3.28mm 。通过使用专用工装，经 900^°C 油冷淬火和 500～ 520^°C 回火处理后，检测多件锻件的硬度值和变形程度。结果显示：硬度值控制在35～38HRC，变形量控制在3.28mm ，有效解决了该锻件调质过程中的硬度不足和变形过大问题，为生产制造该类型工件提供了有力的技术支撑。
热处理 | 高压涡轮叶片表面起皮故障分析

热处理 | 高压涡轮叶片表面起皮故障分析

摘要：某型发动机高压涡轮叶片为镍基单晶高温合金制造，为提高其高温耐腐蚀能力，在叶片表面采用电弧离子镀技术镀覆有NiCrAIY + AINiY复合涂层。发动机试车后叶片叶身表面出现起皮现象，发动机分解后经过宏观、微观检测，对高压涡轮工作叶片叶身表面起皮故障进行了分析，故障原因为压气机工作环内侧封严涂层磨损，脱落的涂层经过高温氧化后附着在叶片叶盆上，形成灰黑色附着物。
热处理 | 基于JMatPro软件的TA15钛合金热物性能研究

热处理 | 基于JMatPro软件的TA15钛合金热物性能研究

摘要：使用JMatPro软件对TA15钛合金的成分进行预测，得到平衡条件下的热力学相图。通过对主相组元浓度变化进行分析，得知其含量受中性元素的影响极小。通过计算TA15钛合金的热处理性能、马氏体转变过程、热物性能，得到流变曲线、不同冷却速度的马氏体化相图，以及密度、热导率、电阻率、杨氏模量、比热容、热焓和膨胀系数等性能的变化曲线。在降温过程中，冷却速度越快，产物中马氏体相越多。结果表明：细小的马氏体能提高材料的极限强度，但会降低体模量、杨氏模量，影响材料疲劳性能。因此，在热处理时，需要控制冷却方式来改变组织内的马氏体含量，以保证零件达到性能要求。
热处理 | 主减速从动齿轮内孔的感应退火模型研究

热处理 | 主减速从动齿轮内孔的感应退火模型研究

摘要：为轻量化设计某新能源主减-差速器总成，对主减速从动齿轮（简称主减齿轮）采用新的工艺路线，即滚齿 $$ 渗碳淬火 $$ 内孔感应退火 $$ 精车内孔 $$ 激光焊接（与差壳） $$ 磨齿。主要研究了该产品内孔局部感应退火工艺，采用COMSOL有限元软件进行了磁热耦合数值模拟仿真计算，并与试验结果进行对比分析，为热处理工艺提供了一种新的简洁高效、可靠的工艺模型估算方法。
热处理 | 热处理工艺对轴承座力学性能的影响

热处理 | 热处理工艺对轴承座力学性能的影响

摘要：为解决矿用刮板机轴组使用的轴承座零件调质开裂问题，针对实际生产制造中可选的两种材料，分别制定试验方案并实施，其中42CrMo钢采用2种温度加热，3种淬火冷却介质淬火； 45Mn2 钢采用4种温度加热，使用3种淬火冷却介质淬火。试样回火后，检测不同工艺状态下的力学性能，42CrMo钢试样的抗拉强度、冲击性能整体明显高于45Mn2钢试样；同等硬度范围内，45Mn2钢的耐磨性是42CrMo钢的近2
铸造与锻造 | 膨润土加入量对粘土湿型砂性能影响的研究

铸造与锻造 | 膨润土加入量对粘土湿型砂性能影响的研究

摘要：在混砂过程中，通过采用不同有效膨润土含量的回用砂，随着混制时间的改变，研究了回用砂有效膨润土含量对型砂质量的影响；同时，采用不同的膨润土补加量方案，随着补加量的改变，研究了补加量对型砂质量的影响。结果表明：型砂各性能均随回用砂有效膨润土含量的不同而变化，也会随着膨润土补加量的不同而改变。研究结果为最终确定和选用回用砂有效膨润土含量和混砂时膨润土补加量提供了指导依据。
铸造与锻造 | 中硅钼锯球墨铸铁排气歧管研制与应用

铸造与锻造 | 中硅钼锯球墨铸铁排气歧管研制与应用

摘要：通过对现有硅钼球墨铸铁材料及高镍奥氏体球墨铸铁材料成分配比的优化及微量合金元素添加与试验验证研究，获得了一种新型中硅钼锯球墨铸铁材料，并成功应用于当前多种中高端发动机排气歧管制造与产业化。该新型中硅钼铌球墨铸铁具有优越的耐温性和抗热疲劳性能，替代了 760～820∘C 耐温要求下采用高镍奥氏体球墨铸铁制造的相应产品，大幅降低了对应产品的制造成本，相应产品在 780∘C 高温下，抗拉强度⩾70
铸造与锻造 | 镁合金锻造工艺及性能提升研究

铸造与锻造 | 镁合金锻造工艺及性能提升研究

摘要：轻量化及高力学性能要求的复杂结构部件需求越来越多，传统的制造工艺及材料已不能满足其产品技术要求。采用等温及多次锻造工艺生产的镁合金可满足此技术要求。针对镁合金材料的锻造工艺进行了分析，并进行了性能提升试验。镁合金通过多次等温锻造后，其组织结构能得到进一步优化，晶粒分布更均匀，抗拉强度提升了 20% ，伸长率提升了 113% 。同时，多次等温锻造可在热机械作用下修复首次锻造的缺陷，将材料的致密性进一步提升，消除首次锻造过程中产生的内部应力，提高材料的稳定性和使用寿命。在航空航天、生物医疗、汽车零部件及轻量化部件批量生产制造中可进行拓展应用。
检测 | 汽车主减速器轴承早期卡滞失效原因分析

检测 | 汽车主减速器轴承早期卡滞失效原因分析

摘要：详细阐述了汽车主减速器轴承的结构特点、主要损坏形式及其失效原因。通过实际失效案例分析，排除了轴承冶金、热处理质量的影响因素，利用轴承零件的纵截面金相和硬度检测结果，迅速确定了轴承零件变形和温升的热量来源。最终，通过研究汽车主减速器独特的润滑油路设计，发现油路断开是导致轴承高温黏着磨损失效的主要原因。
检测 | 汽车后扭力梁开裂问题分析

检测 | 汽车后扭力梁开裂问题分析

摘要：使用直读光谱仪、硬度计、扫描电镜和金相显微镜对某车型疲劳耐久试验开裂的后扭力梁进行失效分析。其化学成分和硬度符合材料标准和图样技术要求。断口和金相检测结果表明：后扭力梁失效模式为起源于内壁的应力腐蚀开裂，主要原因是后扭力梁内壁防腐处理不良引起腐蚀，导致高强度组织敏感的后扭力梁在疲劳强度试验拉应力的作用下发生应力腐蚀开裂并扩展。使用内壁无腐蚀现象的后扭力梁总成进行疲劳耐久试验，结果无开裂问题。

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