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金属加工·热加工

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2026年02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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有色金属成形专题 | Cu-AI过渡部件搅拌摩擦固相焊接与增材的研究进展

有色金属成形专题 | Cu-AI过渡部件搅拌摩擦固相焊接与增材的研究进展

摘要：Cu-A1过渡部件在电力、交通等领域具有重要的应用价值。然而，由于Cu与A1在物理和化学性能上存在显著差异，采用传统熔焊方法易在接头界面处形成大量脆性金属间化合物（IMCs），导致接头性能严重劣化，制约其应用可靠性。搅拌摩擦固相焊接（FSW）与增材（FSAM）作为先进的固相连接与成形技术，因其热输入较低，能够有效抑制IMCs的生成，为制备高性能Cu-AI过渡部件提供了可行的技术途径。通过系统综述相关研究进展，分析了FSW与FSAM的工艺原理、技术特点及应用前景，并指出了当前存在的主要问题。同时，对接头力学性能、电学性能、热学性能及耐腐蚀性能进行了探讨，进一步归纳了IMCs的形成机理及其控制策略。最后，对Cu-A1异质合金FSW与FSAM技术的未来发展方向进行了总结与展望。
有色金属成形专题 | 基于塑性涡流的铝合金搅拌摩擦焊根部弱连接缺陷消除研究

有色金属成形专题 | 基于塑性涡流的铝合金搅拌摩擦焊根部弱连接缺陷消除研究

摘要：搅拌摩擦焊（FSW）作为一种先进的固相连接技术，已广泛应用于铝合金的焊接制造。然而，由于搅拌工具结构及材料固有特性等因素，接头易产生根部弱连接（Kissing Bond，KB）缺陷。该类缺陷不仅严重影响接头的力学性能，且难以通过无损检测手段发现。为此，尝试采用涡流-搅拌复合摩擦焊（VFSW）新工艺来消除铝合金搅拌摩擦焊过程中形成的根部弱连接缺陷。通过VFSW与FSW对比试验，对VFSW工艺消除根部弱连接缺陷的机制进行研究。基于此，进行火箭贮箱用2219铝合金VFSW焊接工艺验证，确定合适的工艺参数窗口，并结合显微组织分析与力学性能测试对接头质量进行评估。结果表明：VFSW过程中搅拌针底部形成的塑性材料涡流能够驱动焊缝根部材料充分流动，消除弱连接缺陷；在优化的工艺参数下，可获得成形良好且无根部弱连接缺陷的焊接接头，其抗拉强度随焊接速度增加而提高，最高可达 330.5MPa ，且断裂位置未出现在易产生弱连接缺陷的区域。研究结果验证了涡流-搅拌复合摩擦焊在消除根部弱连接缺陷方面的可行性，为铝合金搅拌摩擦焊高质量连接提供了一种有效途径，并为该工艺的工程化应用奠定了理论基础。
有色金属成形专题 | 焊接速度对AA6061-T6/QP980异种金属搅拌摩擦搭接焊接头组织与性能的影响

有色金属成形专题 | 焊接速度对AA6061-T6/QP980异种金属搅拌摩擦搭接焊接头组织与性能的影响

摘要：搅拌摩擦搭接焊（FrictionStirLapWelding，FSLW）作为一种固相连接技术，能有效避免材料在熔化焊接中因高温产生的气孔、热裂纹、成分偏析等问题，可实现铝/钢等异种材料的高效优质焊接。开展了AA6061-T6铝合金与QP980钢的FSLW工艺试验，研究了不同焊接速度（恒定搅拌头转速为 600r/min ）对接头成形质量和焊接过程的影响。结果表明：在所研究的参数范围内，焊接速度越大，焊缝表面成形质量越高；受搅拌针搅拌作用和焊接热输入的影响，接头微观组织分为焊核区、热力影响区、热影响区和母材区，各区金相组织各异。接头力学性能测试结果发现，随着焊接速度增加，接头拉剪载荷先增后减， u=100mm/min 时达到最大；显微硬度分析显示，接头铝合金侧硬度分布呈“W”形，钢侧则呈倒“V”形。此外，随着焊接速度增加导致热输入减小，焊接过程中材料塑性流动变差，焊接时搅拌头承受的载荷有所增加。
有色金属成形专题 | 异步电动机转子感应钎焊多物理场耦合仿真与试验研究

有色金属成形专题 | 异步电动机转子感应钎焊多物理场耦合仿真与试验研究

摘要：感应钎焊是异步电动机转子制造的关键工艺，然而其涉及的复杂多物理场相互作用机制缺乏清晰的定量认知。为弥补此研究空白，建立了一个电-磁-热多物理场耦合的数学模型，揭示感应钎焊过程中温度场的动态演化行为。基于此，提出了一个考虑趋肤效应的等效热源模型，在保证精度的前提下提升计算效率。数值模拟结果表明：等效热源模型与耦合模型在预测温度场均匀性方面表现出良好的一致性，两者峰值温度预测偏差仅为 3.5% 。最后，通过实时红外测温试验验证了仿真结果的准确性。
有色金属成形专题 | Ni箔厚度对Ti65/Nb521接触反应钎焊接头组织与性能的影响

有色金属成形专题 | Ni箔厚度对Ti65/Nb521接触反应钎焊接头组织与性能的影响

摘要：采用不同厚度的Ni箔（ 10μm ， 50μm 及 100μm ）在 1150^°C×20min 条件下对Ti65/Nb521合金进行了接触反应钎焊，系统分析了Ni箔厚度对界面组织演化及接头力学性能的影响。结果显示：Ni箔厚度对界面组织演化具有显著调控作用，随其厚度的增加，界面反应层厚度逐步增长，当Ni箔厚度达到 100μm 时，界面反应显著加剧，组织形貌趋于复杂，并伴随大量脆性金属间化合物的富集。尽管各接头均可获得致密的冶金结合，但力学性能差异显著，其中 50μmNi 箔接头的剪切强度最高，达到394MPa，断裂位置转移至Nb521母材侧；在100μmNi 箔条件下，过量生成的脆性相削弱了界面结合性能，使接头剪切强度显著下降。通过合理控制Ni箔厚度，可有效调控Ti65/Nb521异种金属钎焊接头的界面组织与力学性能，为高温服役用Ti/Nb合金异种材料高性能连接工艺优化提供了重要参考。
增材制造 | 面向海水环境舞台机械结构轻量化的镁合金表面非晶涂层性能研究

增材制造 | 面向海水环境舞台机械结构轻量化的镁合金表面非晶涂层性能研究

摘要：为满足海水环境舞台结构轻量化需求，本研究聚焦于镁合金表面非晶涂层的腐蚀和磨损性能。通过分析镁合金在舞台结构应用中面临的腐蚀和磨损问题，利用爆炸喷涂在AZ31镁合金表面沉积了Fe基非晶涂层，探究了涂层腐蚀和磨损机理。结果表明：Fe基非晶涂层未发生明显晶化，非晶相含量较高；相对于裸露镁合金基体，沉积涂层后样品表面自腐蚀电流密度降低6.6倍，硬度提升12倍，磨损率下降 99.31% ；涂层片层界面为腐蚀和磨损的薄弱环节，涂层磨损机制为疲劳剥层磨损和氧化磨损。本研究为舞台结构轻量化中镁合金的广泛应用提供了关键技术支撑和理论依据。
增材制造 | 航空发动机叶片电弧熔丝增材制造的熔池演化建模与验证

增材制造 | 航空发动机叶片电弧熔丝增材制造的熔池演化建模与验证

摘要：传统电弧熔丝增材制造过程中，加工件经历反复加热与快速冷却，并伴随着非稳态的焊接沉积，极易引发内部产生加工缺陷及高应力状态，导致其性能不稳定。与传统试错法不同，通过数值模拟对沉积过程进行模型建立，并结合现场工艺可对沉积过程中熔池形成、流动趋势及成形状态进行表征。首先，构建了热-质-流-固多物理场耦合模型，开展了316L不锈钢的航空发动机叶片单道多层（共68层）沉积过程数值计算；其次，进一步分析了熔池形成过程中熔体流动趋势及沉积层形貌特征；最后，通过基于TIG焊加工试验获取的叶片成形件三维空间尺寸数据对模拟结果进行验证，形貌吻合度较高，最大误差 <5% ，充分验证了所建立模型在熔池流动与层间成形预测方面的准确性与适用性。
焊接与切割 | 贝氏体合金钢道岔补焊工艺研究

焊接与切割 | 贝氏体合金钢道岔补焊工艺研究

摘要：为解决有轨电车贝氏体钢道岔直尖轨座的裂纹问题，采用同材质贝氏体合金钢毛坏及合金钢组合辙叉心轨专用焊条（JD937），开展了贝氏体合金钢道岔补焊工艺研究。结果表明：经工艺补焊后，母材与焊缝、焊缝层间结合良好；母材组织以贝氏体为主，焊缝组织主要为贝氏体及残留奥氏体；焊缝硬度与母材匹配良好，焊接接头硬度分布均匀，焊缝冲击韧度满足使用要求。针对补焊试件中出现的缺陷及现场作业中的技术问题，提出了相应解决措施，对贝氏体合金钢道岔的补焊工艺研究与工程应用具有参考意义。
焊接与切割 | 高铁钢轨焊缝打磨机器人系统研究与应用

焊接与切割 | 高铁钢轨焊缝打磨机器人系统研究与应用

摘要：针对传统人工打磨方式效率低、劳动强度高且精度不足的问题，提出了一种基于工业机器人的全自动高铁钢轨焊缝打磨系统。该系统采用西门子S7-1500系列PLC作为核心控制器，协同安川GP180六轴工业机器人，通过激光轮廓仪实时采集钢轨表面形貌数据，结合柔性力控技术及动态轨迹补偿算法，实现了对复杂异型曲面的高精度贴合打磨。此外，系统通过多砂轮协同作业与千叶轮磨耗补偿机制，显著提升了打磨效率与表面质量。
焊接与切割 | 超大型挖掘机动臂焊接变位机设计与应用

焊接与切割 | 超大型挖掘机动臂焊接变位机设计与应用

摘要：针对超大型挖掘机制造这一国内主机企业的重点任务，焊接变位机在超大型挖掘机结构件制造中扮演着至关重要的角色。以超大型挖掘机动臂的焊接变位机为研究对象，深入剖析了动臂的结构特性、工艺需求及关键技术参数，并据此推演了焊接变位机的创新设计思路。通过精密的结构设计，成功实现了超大型挖掘机动臂前端和后端的全位置最佳位姿焊接。实践表明：该焊接变位机不仅焊接效果显著，焊达率高，且占地面积小，有效提升了生产效率，为超大型挖掘机工艺装备的设计提供了宝贵的参考价值，对推动高端工程机械装备的自主化发展具有重要意义。
焊接与切割 | 脱甲烷再沸器出口接管焊缝开裂的晶间腐蚀失效分析

焊接与切割 | 脱甲烷再沸器出口接管焊缝开裂的晶间腐蚀失效分析

摘要：针对某脱甲烷再沸器加强管发生开裂泄漏问题，通过多种检测手段，对失效管道母材和焊缝金属进行了化学成分分析、硬度检测、金相分析、断口显微组织及垢物成分分析，旨在精准剖析管道焊缝开裂的性质与根源。结果表明：管道焊缝开裂主要是归咎于原材料中C含量偏高，焊接过程中碳化物沉淀，同时在腐蚀介质的作用下诱发晶间腐蚀，最终导致开裂。 Failure analysis of intergranular cor
焊接与切割 | CFB锅炉旋风分离器销钉机器人焊接系统开发及应用

焊接与切割 | CFB锅炉旋风分离器销钉机器人焊接系统开发及应用

摘要：CFB锅炉旋风分离器管屏销钉焊接主要采用瓷圈保护销钉焊或气体保护销钉焊，智能化程度低、工人劳动强度大、焊接质量不稳定。基于此，介绍了一种CFB锅炉旋风分离器管屏销钉机器人智能焊接系统，通过对管屏激光扫描并三维重建、单根钢管精确扫描、焊接轨迹规划等技术研究，完成旋风分离器管屏销钉智能机器人焊接控制系统软件开发，从而实现CFB锅炉旋风分离器管屏销钉智能化焊接。销钉焊缝成形美观，质量稳定，无虚焊和焊瘤等缺陷。
焊接与切割 | 中碳钢旋转摩擦焊接技术研究进展

焊接与切割 | 中碳钢旋转摩擦焊接技术研究进展

摘要：随着工业技术的进步，中碳钢旋转摩擦焊接技术研究日益深入。基于旋转摩擦焊原理，系统综述了该技术在微观组织演变、力学性能调控、疲劳特性及物理场模拟等领域的研究进展，揭示了工艺参数对焊接质量的影响规律。通过分析当前研究体系的局限性，提出未来发展方向，为后续工程应用与理论研究提供有益参考。
焊接与切割 | Mn元素对CuZnNi钎料润湿性及钎焊接头组织和性能的影响

焊接与切割 | Mn元素对CuZnNi钎料润湿性及钎焊接头组织和性能的影响

摘要：将不同含量的Mn元素加入CuZnNi钎料中，研究CuZnNiMn钎料的熔点、润湿性和微观组织构成。通过感应钎焊工艺，采用CuZnNiMn钎料实现了YG8硬质合金与Q235钢的连接。研究不同Mn含量对感应钎焊接头微观组织构成及抗拉强度的影响。结果表明：当Mn含量由 0% 增至 6% （质量分数）时，CuZnNiMn钎料的液相线温度从 1014.45^°C 降低至 915.88^°C ，钎料润湿性提高，其在钢表面的润湿铺展面积从 210mm² 增加至 310mm² 。CuZnNiMn钎料的显微组织主要由灰白色的α-Cu与深灰色的 β （β'）型Cu-Zn两相固溶体构成。随着 ?Mn 含量的增加，两相的比例与形貌发生显著改变。当Mn含量增至 6% 时，组织中出现了明显的成分偏析。采用该钎料感应钎焊YG8硬质合金与Q235钢，所得接头的典型组织包括：靠近硬质合金侧的界面扩散层（主要为Co-Cu-Ni固溶体）、钎缝中心的α-Cu固溶体及富Zn的Cu-Zn固溶体。随着钎料中Mn含量的增加，钎焊接头的抗拉强度呈现先升高后降低的趋势，当Mn含量为 4% 时，接头的抗拉强度达到峰值 325MPa 。
热处理 | GH4706合金在不同时效下的析出相演化及其对力学性能的影响

热处理 | GH4706合金在不同时效下的析出相演化及其对力学性能的影响

摘要：系统探讨了不同时效温度（ 600^°C 与 650^°C ）及时效时间（ 3000h 、5000h、10000h）对GH4706合金微观组织演变及其室温拉伸与高温持久性能的影响。结果表明：随时效温度升高与时间延长，晶粒尺寸显著增大，其中 650^°C×10000h 时效后晶粒尺寸达 125μm ；经高温长时间时效后，晶界n相由弥散颗粒加速演变为连续网状，同时晶内碳化物（主要为MC和 M₂₃C₆ 型）持续粗化，在 650^°C×10000h 条件下最为严重；经室温拉伸后的样品，其断后伸长率对时效温度更敏感，而抗拉强度对时效时间更敏感；经高温持久试验后的样品，其性能则严重受制于晶界处析出物的类型， M₂₃C₆ 型碳化物与n相共同作用促进裂纹萌生与扩展，导致650^°C×10000h 试样持久寿命急剧下降。综上所述，GH4706合金在高温长期服役中的性能退化核心机制是晶界n相连续网格化与碳化物粗化共同引发的晶界脆化，影响其力学性能。
热处理 | 不同表面状态对齿轮气体渗氮的影响

热处理 | 不同表面状态对齿轮气体渗氮的影响

摘要：通过进行不同表面状态的调质态42CrMo齿轮钢对气体渗氮影响的试验，得出结论：为了模拟磨削后齿面表面粗糙度，对试样表面进行打磨、抛光，其渗氮后硬化层深度和表面硬度较低，分别为 0.679mm 和672.27HV0.3；一定范围内增大表面粗糙度值可以增加渗氮硬化层深度，表面粗糙度在 2.43μm 时，硬化层深度和渗氮表面硬度分别为 0.839mm 和733.06HV0.3，比抛光试样提高 23.6% 和 8.1% ；抛光表面进行强力喷丸后有利于增加渗氮硬化层深度，硬化层深度和渗氮表面硬度为 0.79mm 和 691HV0.3 ，比抛光试样提高 16.3% 和1.9% ；抛光表面进行酸蚀再渗氮，硬化层深度得到显著增加，达到 0.866mm ，增加 27.5% ，渗氮表面硬度为752HV0.3，提高 10.9% ；调质基体组织越细小均匀、基体硬度越高，硬化层深度越深、渗氮表面硬度越高。调质硬度提高 14.4% ，渗氮硬化层深度和渗氮表面硬度提高 11.3% 和 3.9% 。
热处理 | 核级奥氏体不锈钢密封筒渗氮层失效机理研究

热处理 | 核级奥氏体不锈钢密封筒渗氮层失效机理研究

摘要：通过系统性试验分析手段，重点解析奥氏体不锈钢渗氮层在滑动接触工况下的失效机理。采用金相显微观察与扫描电镜表征相结合的方法，明确渗氮层宏观、微观组织特征；基于维氏硬度梯度测试与能谱分析，定量评估渗氮层-基体界面硬度突变及Cr元素偏析对界面力学失配的协同作用；通过3点弯曲试验验证硬度梯度与成分偏析对渗氮层抗裂纹扩展能力的影响，揭示界面脆性主导的层状剥落失效模式。结果表明：渗氮层整体Cr含量较基体
热处理 | 20钢无缝钢管的退火工艺优化与性能研究

热处理 | 20钢无缝钢管的退火工艺优化与性能研究

摘要：通过研究20钢无缝钢管在不同温度的退火工艺，获得性能稳定的热处理工艺，实现车间的批量生产。试验结果表明：在不淬火的生产工艺下，可通过控制生产过程中机械加工变形后的退火工艺来保证20钢无缝钢管的性能要求，满足其晶粒度等级 >8 ，硬度 160～210HV ，抗拉强度 540～660MPa ，屈服强度 ?500MPa ，断后伸长率 ?15% ，水爆压力值 ?120MPa 要求；随着无缝钢管成品退火温度的上升或保温时间的增加，其晶粒度始终保持8.5级不变，硬度逐渐降低，抗拉强度和屈服强度也逐渐降低，水爆压力值也逐渐减小；但断后伸长率逐渐增加；通过试验不同加热温度和不同保温时间的退火工艺，研究其钢管的性能特性，最终退火工艺是加热温度 500^°C ，保温时间 30min ，其硬度和抗拉强度在要求范围的中间区域，屈服强度达 550MPa 以上，水爆压力值大于 132MPa ，晶粒度和断后伸长率也完全符合要求。
铸造与锻造 | 超大型储能飞轮锻件晶粒细化工艺研究

铸造与锻造 | 超大型储能飞轮锻件晶粒细化工艺研究

摘要：针对轴身直径近3m的30Cr2Ni4MoV钢大型储能飞轮锻件，因大镦粗比锻造导致难变形区晶粒粗大、组织遗传严重的问题，采用传统多次正火工艺难以实现该类锻件的晶粒细化，且较难满足无损检测要求，为此通过试验测定材料的等温转变“鼻尖”温度，进而有针对性地开发专用等温转变工艺并应用于工程实践，有效提升了锻件晶粒细化效果与经济性，为同类超大型锻件的质量控制提供了关键技术支撑。
铸造与锻造 | 平锻机模柄斜销紧固方式的相关计算及改进

铸造与锻造 | 平锻机模柄斜销紧固方式的相关计算及改进

摘要：针对垂直分模平锻机常用的模柄斜销紧固方式在紧固过程中会产生模柄旋转的问题，从具体结构上讨论了模柄斜面角度、斜销斜面角度、模柄旋转角度三者间的关系并推导了旋转角的计算公式，公式适用于成形部位，为非回转体锻件的平锻模具设计。利用公式可便捷计算模柄旋转的补偿角，可根据锻件成形截面尺寸的大小合理制定斜销和模柄的紧固斜面在制造过程中的角度公差，并有助于分析长期使用过程中紧固斜面的磨损量对锻件旋转错差的影响程度，指导模具寿命管理。同时给出了一种改进的平锻机模柄紧固方式，其主要特点在于用压力销取代传统紧固方式的拉紧斜销或紧定螺钉，模柄在轴线方向仍然使用一组斜面来实现拉紧。凸模夹持器、模柄、凸模之间用键/销定位，模柄在拉紧过程中模柄不再产生旋转。改进的紧固方式具有装拆快速、模具设计简单、模柄与压力销寿命长等优点。
铸造与锻造 | 电站设备大型锻件化学成分分析方法探讨

铸造与锻造 | 电站设备大型锻件化学成分分析方法探讨

摘要：详细探讨、分析比较了200MW以下大型锻件相应行业标准的熔炼分析和成品分析方法及其发展历程，进一步探究了电感耦合等离子体原子发射光谱法测定碳素钢、中低合金钢中多元素的快捷前处理方法，推荐为大型锻件成品的实用分析方法，扩展其应用范围，并推荐火花放电原子发射光谱法为大型锻件行业标准熔炼分析、成品分析的首选方法。该方法已用于大型锻件的生产与验收，将为行业标准修订提供参考。关键词：大型锻件；电站设备；火花放电原子发射光谱法；电感耦合等离子体原子发射光谱法；能源

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