资源描述：
I ng e n e r a l ，g a st u n g s t e na r cw e l d i n g G T A W p r o c e s s h a sal a r g e rh e a ti n p u td u r i n gw e l d i n g ，r e s u l t i n gi na l a r g es o l i d i f i c a t i o ng r a i ns i z e 【1 ，6 - 8 】．M a n ym e t h o d s h a v eb e e nu s e df o rm i n i m i z i n gt h eg r a i ns i z e ，s u c ha s 。 a d d i n gy t t r i u mi n o c u l a t i o nf 9 】，m i c r o c o o l e ri n o c u l a t i o n 【1 0 1 ，a n du s i n gm a g n e t i ca r co s c i l l a t i o n 【ll 】．T h el o w e r h e a ti n p u tp r o c e s s e ss u c ha se l e c t r o nb e a mw e l d i n g E B W 【l ，1 2 】a n dl a s e rb e a mw e l d i n g L B W 【1 3 】C a n r e d u c ep r i o r - b e t a 励g r a i ns i z e ；h o w e v e r ，t h e yg e n e r a l l y h a v ea l li n c r e a s e dp o s t - w e l dc o o l i n gr a t ew h i c hp r o m o t e s am o r ea c i c u l a rm a g e n s i t et r a n s f o r m a t i o n ．I ti st h e r e f o r e n e c e s s a r yt oi m p l e m e n tap o s t - w e l dh e a tt r e a t m e n tt o i m p a r t s u f f i c i e n t d u c t i l i t yt ot h ef u s i o nz o n ea n d h e a t - a f l e e t e dz o n e H A Z f l ，1 2 ，1 4 ] ． C l e a r l y ，i ti sd e s i r a b l et oh a v eaw e l d i n gp r o c e s s i nt h ew e l d i n go fT ia l l o y s ．T h eh e a ti n p u tm i n i m i z a t i o n r e d u c e st h er e s u l t i n gw e l dg r a i ns i z ew i t h o u ti n c r e a s i n g t h ei n t r a g r a n u l a ra c i c u l a rm i c r o s t r u c t u r e ．T h i sp a p e r r e p o r t s t h ed e t a i l e dm i c r o s t r u c t u r ea n d p r o p e r t y c h a r a c t e r i s t i c so fT i 一6 A l 卅【Va l l o yw e l d m e n t sp r o d u c e d u s i n gt h ed y n a m i c a l l yc o n t r o l l e dP A W ．F o rc o m p a r i s o n , t h ew e l d sp r o d u c e du s i n gr e g u l a r 队W 【1 6 1 7 】a n d G T A W p r o c e s s e sw e r ea l s oe v a l u a t e d ． 2P r i n c i p l eo fd y n a m i c a l l yc o n t r o l l e dp l a s m a a r cw e l d i n gp r o c e s s h lc o m p a r i s o n 埘me x i s t i n ga r cw e l d i n g p r o c e s s e s ． k e y h o l eP A Wt e c h n o l o g yh a st h el o w e s th e a ti n p u t ． H o w e v e r ，t op r a c t i s ek e y h o l eP A Wt e c h n o l o g y ，t h e F o u n d a t i o ni t e m P r o j e c t 2 0 0 9 C B 9 3 9 7 0 5 s u p p o r t e db yt h eN a t i o n a lB a s i cR e s e a r c hP r o g r a mo fC h i n a ；P r o j e c t 2 0 0 2 3 3 s u p p o r t e db yt h eF o u n d a t i o nf a r t h eA u t h o ro f N a t i o n a lE x c e l l e n tD o c t o r a lD i s s c r l a t i o no f C h i n a F A N E D D C o r r e s p o n d i n ga u t h o r P A NC h u n x u ET e l 8 6 - 2 7 - 6 8 7 5 2 9 6 9 ；E - m a i l c x p a n w h u ．e d u ．c n D O I 1 0 ．1 0 1 6 ／S 1 0 0 3 - 6 3 2 6 11 6 0 8 8 8 l 万方数据 C H E NJ i a n - c h u n ，e ta l ／T r a n s ．N o n f e r r o u sM 既S o c ．C h m a2 1 2 0 11 1 5 0 6 - 1 5 1 21 5 0 7 k e y h o l em u s tb em a i n t a i n e dw i t h o u ta l l o w i n gi tt oc l o s e ． Y e tw el a c kp r a c t i c a ls o l u t i o n st om o n i t o rh o wf a rt h e k e y h o l ei s f r o mc l o s i n g ．T h u s ，b e c a u s eo fp r o c e s s v a r i a b l e s ．ah e a ti n p u tm u c hl a r g e rt h a nt h en e c e s s a r yi s t y p i c a l l yu s e dt oe n s u r et h ek e y h o l e ．A sar e s u l t ，e x c e s s h e a ti si n p u ta n da na m o u n to fm o l t e nm e t a l i si n c r e a s e d ． D y n a m i cc e n t r e lm a yo f f e raw a yt of u r t h e rr e d u c e t h eh e a ti n p u tf r o mt h ek e y h o l eP A Wp r o c e s s ．I nt h i s s t u d y ，t h ek e y h o l ei sd e l i b e r a t e l ya l l o w e dt oc l o s ef o ra s p e c i f i e dp e r i o do ft i m et or e d u c et h eh e a ti n p u ta n dt h e m a s so ft h ew e l dp 0 0 1 ．a ss h o w ni nF i g ．1 ．A t i e rt h i s c l o s u r ep e r i o d ，ap e a kc u r r e n ti sa p p l i e dt o r e - e s t a b l i s h i n gt h ek e y h o l e ． A t i e rt h e k e y h o l e i s r e ．e s t a b l i s h e d , t h ec u r r e n ti ss w i t c h e dt ot h eb a s el e v e l a g a i nt oa l l o wr e c l o s u r eo ft h ek e y h o l e ．I nt h i sw a y ，t h e p r o c e s si sn o te x a c t l ym a i n t a i n e da tt h ek e y h o l em o d eo f t h ec l a s s i c a ld e f r u i t i o n 。b u ta taq u a s i ．k e y h o l em o d e ．T h e r e s u l t a n tp r o c e s sc a nb er e f e r r e dt ob ed y n a m i c a l l y c o n t r o l l e dP A Wo rs i r n p l yc o n t r o l l e dP A W ． F i g ．1C o n t r o l l e dq u a s i k e y h o l ep r o c e s s 1 1 1 em o s td e s i r a b l ec h a r a c t e r i s t i co ft h ed y n a m i c a l l y c o n t r o l l e dP A Wp r o c e s si si t sm e c h a n i s mt om i n i m i z e e x c e s sh e a ti n p u t ，a n dm a s so ft h ew e l dp 0 0 1 ．I nf a c t ， a f t e rt h ec u r r e n ti ss w i t c h e dt ot h eb a s el e v e l ．t h em a s so f t h em o l t e nm e t a lo rt h es i z eo ft h ew e l dp o o ld e c r e a s e s ． B e f o r ei tr e d u c e se x c e s s i v e l y ．t h ec u r r e n ti ss w i t c h e d b a c kt ot h eD e a kl e v e l ．A sar e s u l t , t h em a s so ft h e m o l t e nm e t a lg r o w s ．W k ni tb e c o m e sj u s ts u f f i c i e n t ，t h e k e y h o l eq u i c k l yr e s u m e sd u et ot h el a r g ep l a s m aa r c p r e s s u r ea s s o c i a t e dw i t ht h eD e a l c u r r e n t T h ep r e s s u r e i sp r o p o r t i o n a It ot h es q u a r eo ft 1 1 ec u r r e n ta n dt h eh e a t i n p u ti sp r o p o r t i o n a l t ot h ec u r r e n t [ 15 ] ．A f t e rt h e r e ．e s t a b l i s h m e n to ft h ek e y h o l ei sd e t e c t e d ．t h ec u r r e n ti s a g a i ns w i t c h e dt ot h eb a s el e v e l ．A tt h i si n s t a n t ．t h em a s s o ft h em o l t e nm e t a lr e a c h e si t sm a x i m u m ．O fc o u r s e ，t h i s m a x i m u mi so n l yi u s ts u f f i c i e n tt oa l l o wt h el a r g ep l a s m a a r cp r e s s u r ea s s o c i a t e dw i t ht h eD e a kl e v e lc u r r e n tt o r e e s t a b l i s ht h ek e y h o l ea n do n l yn e e d st ob em a i n t a i n e d f o ras h o r tp e r i o do ft i m e ．H e n c e ，t h ed y n a m i c a l l y c o n t r o l l e dP A W p r o c e s sc a l lm i n i m i z ee x c e s sh e a ti n p u t a sw e l la se x c e s s i v em a s so fm o l t e nm e t a l ． 3E x p e r i m e n t a l h o tr o l l e dT i ．6 A 1 ．4 Va l l o yp l a t ew a su s e d ．I na d d i t i o nt o t h ed y n a m i c a l l yc o n t r o l l e dP A W ，G T A Wa n dr e g u l a r k e y h o l eP A Ww e r es e l e c t e dt om a k ec o m p a r a t i v ew e l d s ． T a b l e1 g i v e st h em a j o rw e l d i n gc o n d i t i o n s ．n e s h i e l d i n gg a so fp u r ea r g o nw a su s e do nb e t hs i d e so f t h e w o r k p i e c ed u r i n gw e l d i n g ．P r i o rt ow e l d i n g ，a l ls a m p l e s w e r ep i c k l e di nas o l u t i o nc o n t a i n i n g3 5 ％H N 0 3 5 ％H F 6 0 ％H 2 0 v o l u m ef r a c t i o n ．r i m e di nw a t e ra n d m e t h a n o l ，a n dd r i e d ． 1G T A W1 3 ．5 8 62 ．84 1 4 ．6 1 1 ．5 1 1 ．5 6 7 3 8 2 ．4 2 ．3 3 2 1 1 9 1 ．3 F i g u r e2s h o w st h ec o n t r o ls y s t e mu s e dt o i m p l e m e n tt h ed y n a m i c a l l yc o n t r o l l e dP A W ．1 1 l e e s t a b l i s h m e n to ft h ek e y h o l ew a sd e t e c t c du s i n gt h e e f f l u xp l a s m ac h a r g es e n s o rw h i c hm e a s u r e st h ev o l t a g e s i g n a lp r o d u c e db yt h ep l a s m ae x i tf r o mt h eb o t t o m s u r f a c eo ft h ew o r k p i e c e ．T h i ss e n s o rh a sb e e nd e t a i l e d p r e v i o u s l y 『18 1 ．T h es i g n a lf r o mt h es e n s o rw a si m p o r t e d i n t ot h ec o m p u t e rv i aa na n a l o g - t o d i g i t a lc o n v e r t e r A ／D ．F i g u r e3i l l u s t r a t e sat y p i c a lw a v e f o r mo ft h e s e n s o rs i e n a lr e c o r d e dd u r i n gw e l d i n g ．n l et h r e s h o l df o r t h ek e y h o l ee s t a b l i s h m e n tw a ss e tt ob e0 ．5V ．T h a ti s ．i f t h es i g n a li sg r e a t e rt h a n0 ．5V ．i ti sd e t e r m i n e dt h a tt h e k e y h o l ei sp r e s e n t ．O t h e r w i s e ．t h ek e V h o l ei sn o tp r e s e n t ． T h ep e a l 【c u r r e n tC a l lb es e l e c t e di nar e l a t i v e l y l a r g er a n g ea sl o n ga s i ti ss u f f i c i e n tt oe n s u r et h e e s t a b l i s h m e n to ft h ek e y h o l eu n d e ra 1 1p o s s i b l e m a n u f a c t u r i n gc o n d i t i o n so fi n t e r e s tb u tn o ts oe x c e s s i v e I nt h i sw o r k , a3 ．2m m - t h i c k 1 ／8i n c h c o m m e r c i a l F i g ．2E x p e r i m e n t a ls e t - u po f c o n t r o ls y s t e m 万方数据 冬 t - 芒 8 C H E NJ i a n - e h u n ，e ta l ／T r a n s ．N o n f e r r o u sM e t ．S o c ．C h i n a2 1 2 0 11 1 5 0 6 - 1 5 1 2 T i m e ／m s F i g ．3T y p i c a lc u r r e n tw a v e f o r ma n de f f l u xs i g n a ld u r i n g d y n a m i c a l l yc o n t r o l l e dp l a s m aa r cw e l d i n g t ob u mt h eo r i f l e ea n dc a u s ed o u b l ea r c s ．I nt h i ss t u d y ， t h ew e l d i n gs p e e dw a s2 ．3m m ／sa n dt h ed i a m e t e ro ft h e o r i f i c ew a s1 ．8t o n iw h i c hp e r m i t sm a x i m a l l yc u r r e n to f 2 0 0A ．T l l l ep e a l c u r r e n tw a ss e l e c t e dt ob e8 0A ． 1 1 1 eb a s ec u r r e n tc a na l s ob es e l e c t e di nar e l a t i v e l y l a r g er a n g ea sl o n g 舔t h ek e y h o l ec a nb er a p i d l yc l o s e d a n dt h ea r cc a nb em a i n t a i n e da f t e rt h eb a s ec u r r e n ti s a p p l i e d ．T h ep e r i o do ft h e b a s ec u r r e n ts h o u l db e s e l e c t e ds ot h a tt h ew e l d1 3 0 0 ls i z ei s s u b s t a n t i a l l y r e d u c e db e f o r et h ep e a kc u r r e n ti sr e a p p l i e d ．H o w e v e r ，i f t h ep e r i o do ft h eb a s ec u r r e n ti st o ol o n g ．t h ew e l dm e t a l m e l t e di ne a c hp u l s em a yn o tb ew e l lc o n n e c t e dt of o r m aq u a l i t yw e l d ．I nt h i ss t u d y ，t h eb a s ec u r r e n ta n di t s p e r i o dw e r e3 0Aa n d2 0 0m s ，r e s p e c t i v e l y ． A l t h o u g ht h eb a s ec u r r e n t ，i t sp e r i o d ，a n dt h ep e a k c u r r e n tw e r es e tt ob ec o n s t a n t ，t h ed u r a t i o no ft h ep e a l 【 c u r r e n tv a r i e db e c a u s et h ep e a l 【c u r r e n tw a ss w i t c h e dt o t h eb a s ec u r r e n tw h e nt h ek e y h o l ew a sd e t e c t e d ．H e n c e 。 t h ee n di n s t a n to ft h eD e a kc u r r e n tp e r i o dw a sd e t e r m i n e d b yt h ep r o c e s sw h i c hw a ss u b j e c t e dt ot h ei n f l u e n c eo f c o m p l i c a t e dw e l d i n gc o n d i t i o n s ．I nt h i ss t u d y ．t h ep e r i o d o ft h ep e a kc u r r e n tv a r i e df r o m2 0m st o5 0m s ．T h i s i m p l i e st h a tt h ef r e q u e n c yo ft h ek e y h o l ee s t a b l i s h m e n t w a sa p p r o x i m a t e l y4H z ．T h ea v e r a g ec u r r e n tw a s3 8A ． T h ew e l d i n gp a r a m e t e r su s e da r el i s t e di nT a b l e2 ． T a b l e2P r o c e s sp a r a m e t e r sf o rd y n a m i c a l l yc o n t r o l l e dP A W B a s eB a s ec u r r e n tP e a kP e a kc u r r e n t A v e r a g e c u r r e n t ／Ad u r a t i o n ／m sc u r r e n t ／Ad u r a t i o n ／m sc u r r e n t ／A 3 02 0 08 02 0 - 5 03 8 S p e c i m e n s c u tf r o mt h ew e l d s a m p l e sw e r e m e c h a n i c a l l yp o l i s h e da n dc h e m i c a l l ye t c h e dw i t ha s o l u t i o no f 肿t or e v e a lt h em a c r o s t r u c t u r e ．a n de t c h e d w i t has o l u t i o no f3m LH F 6m LH N 0 1 1 0 0m LH 2 0 t od e t e r m i n et h em i c r o s t r u c t u r e ．T h em a c r o s t r u c t u r e s w e r ee x a m i n e du s i n gaN i k o nS M [ Z 8 0 0s t e r e o s c o p i c z o o mm i c r o s c o p e ．T h em i c r o s t r u c t u r e sw e r eo b s e r v e db y u s i n g aN i k o n E p i p h o t3 0 0o p t i c a lm e t a l l u r g i c a l m i c r o s c o p e ．T h eV i c k e r sm i c r o h a r d n e s sm e a s u r e m e n t s a l o n gt h ec e n t e rl i n ew e r et a k e ni naF u t u r e ．T e c hF M 一7 d i g i t a lm i c r o h a r d n e s s t e s t e r ． I no r d e rt oe v a l u a t et h et o u g h n e s so ft h ew e l d e d i o i n t s ，n o n - s t a n d a r dt e n s i l ea n di m p a c ts a m p l e sw e r e d e s i g n e d 【19 1 ，a ss h o w ni nF i g ．4 ．1 1 1 ed i m e n s i o n so ft h e t e n s i l es a m p l e sw e r e2 0 0m m x 5 0m m x 7m m 3 0m mi n t h ec e n t e r ．a n dt h ei m p a c ts a m p l e s5 5m m x1 0m m x 7 m i l l ．r e s p e c t i v e l y ．n ed e s i g n e ds p e c i m e nb a s i c a l l y s h o u l di n c l u d ea l lp a r t so ft h ei n d i v i d u a lr e g i o n si nt h e j o i n t , s u c h a st h ew e l dm e t a l ，t r a n s i t i o nz o n eo r i n t e r f a c i a lr e g i o n ．H A Za n db a s em e t a l ．T h e r e f o r e 。t h e d i m e n s i o n so ft h es p e c i m e nw e r en o ts t r i c t l yl i m i t e d 邪 f o ras t a n d a r dC h a r yVn o t c hi m p a c ts p e c i m e no f5 5 m m x10l n l , n X10n l l n ．I tc a nb ed e s i g n e do p t i o n a l l y a c c o r d i n gt ot h ea c t u a Jw e l d m e n t ．U n c e r t a i nm e c h a n i c a l d a t am a yb eo b t a i n e dw h e nu s i n gt h er e g u l a rs t a n d a r d t e n s i l eo ri m p a c tt e s t ，b e c a u s ei ti sv e r yd i f f i c u l tt ol o c a t e aV ．n o t c ha n dr e q u i r e dc r a c k e ds u r f a c ei nac o n s i s t e n t m i c r o s t r u c t u r a lr e g i o nw h e nv a r i o u ss a m p l e sa r et e s t e d ． I nt h ep r e s e n te x p e r i m e n t s ，ac r o s s s e c t i o no ff r a c t u r e s u r f a c ei n c l u d i n gt h ew e l dm e t a lz o n e ．h e a t - a f f e c t e d z o n ea n db a s em e t a lc a nb eo b t a i n e di no n es a m p l e ．T h e n aq u a l i t a t i v ec o m p a r i s o no ft h em o r p h o l o g yo ff r a c t u r e s u r f a c e sb e t w e e ni o i n t sc a nb ei m p l e m e n t e de a s i l ya n d c l e a r l y ，a n dt h ee x p e r i m e n t a ld a t aa r en o tn e c e s s a r i l y c o m p a r a b l ew i t h e a c h o t h e ro rw i t hs t a n d a r dd a t a , b e c a u s ei ta r i s e sf r o mam i x t u r eo fd i f f e r e n tr e g i o n s w h i c hh a v ev a r i e dm i c r o s t r u c t u r e s ．T h o s es a m p l e sw e r e f r a c t u r e da tr o o mt e m p e r a t u r e ． 7 7 W e l d s 1 1 0 m m I r _ 1 b F i g ．4S c h e m a t i cd i a g r a mo f n o n - s t a n d a r dd e s i g n e ds a m p l e s a T e n s i l es a m p l e ； b I m p a c ts a m p l e 4R e s u l t sa n dd i s c u s s i o n P A Wi sa ne x t e n s i o no fG T A Wi nw h i c ht h ea r ci s f o r c e dt h r o u g hac o n s t r i c t i n gn o z z l ea n dt h u st h ee n e r g y i sm o r ec o n c e n t r a t e d ．W h e nu s i n gt h ek e y h o l et e c h n i q u e 万方数据 C H E NJ i a n - c h u n ，e ta l ／T r a n s ．N o n f e r r o u sM e t ．S o c ．C h m a2 1 2 0 11 11 5 0 6 - 1 5 1 2 1 5 0 9 f o rP A W ，t h ew e l d sa r eg e n e r a l l yf r e eo fp o r o s i t y 【2 0 ] a n dt h eh e a ti n p u ti S s i g n i
展开阅读全文
