针对2010年金川公司重大科技攻关项目集中有关镍基合金板拼焊技术方面的难题,本课题进行纯镍薄板等离子弧焊接工艺研究。等离子弧焊是目前国内应用最广泛的高能束流焊接技术,它具有电弧温度高、能量密度和焰流速度大、电流穿透能力强、焊接速度快、热影响区小、工件变形小、小电流焊接时电弧稳定、焊接质量高、便于操作等特点。直流正极性等离子弧焊接可以用来焊接纯镍、不锈钢、耐热合金钢、蒙耐尔合金、钛合金、纯金、紫铜等材料,交流等离子弧焊接主要用于铝及其合金、镁及其合金、铍青铜、铝青铜等的焊接。本课题采用直流正极性穿透型等离子弧焊接技术,对纯镍薄板进行拼焊,并对纯镍薄板的等离子弧焊接工艺进行研究。本文根据金川公司的实际生产情况及对纯镍N6的焊接性分析,制定了研究方案。通过调节焊接电流、焊接速度、离子气流量等主要焊接工艺参数,获得使焊缝成形良好的焊接工艺参数。为进一步改善焊接接头的组织和性能,对焊后成形良好的焊接接头分别进行了冷碾压及热碾压试验。利用X射线检验和着色法对焊接试件进行探伤。采用光学显微分析和扫描电子显微分析对焊接接头的组织进行研究。通过显微硬度、拉伸、弯曲、冲击等力学性能试验,对母材、焊态、焊后冷碾压及热碾压试件进行力学性能测试。并利用扫描电子显微分析对冲击断口进行观测和分析。通过对焊接工艺参数的研究,获得一组使焊缝成形良好的焊接参数:焊接速度为120mm/min、焊接电流为140A～145A、等离子气体流量为2.8L/min、保护气流量为25L/min、电弧电压为23V。焊后对成形良好的焊接接头分别进行冷碾压及热碾压,获得表面光滑平整、成形美观的焊缝。利用X射线检验和着色法对焊接试件进行探伤,试件内未见裂纹、未熔合和未焊透缺陷,符合相关要求,试件合格。对焊接接头组织进行光学显微分析和扫描电子显微分析,结果表明,焊态、焊后冷碾压及热碾压试件的焊接接头组织无明显差别,三者熔合区均较窄,焊缝组织均由粗大柱状晶和等轴晶组成,热影响区晶粒都明显长大。显微硬度测试及分析表明,经过后续碾压的焊接接头的硬度均高于未处理的接头,但热碾在压合部分焊接缺陷的同时,还可消除大部分焊接应力,因此对焊接接头可进行后续热碾处理。拉伸试验结果表明,焊态、焊后冷碾压及热碾压试样均断于焊缝,焊接接头的抗拉强度均达到母材金属的80%以上,满足了金川公司提出的技术要求。对试件进行弯曲试验,面弯、背弯(d=4a,α=180°)均合格,说明焊接接头均具有很好的冷弯性能。由冲击试验结果知,经过焊后热碾压试件的冲击吸收功较焊态试件及焊后冷碾试件略高,但无论是未处理还是经过焊后冷碾压及热碾压的焊接接头的冲击吸收功均达到母材金属的80%以上,满足相关要求。冲击断口的扫描电子显微分析表明,相对而言,母材的断口形貌为拉长的大且深的撕裂韧窝,韧性最好;焊态及焊后热碾压焊缝的断口形貌为小而浅的韧窝,韧性较好;经焊后冷碾压处理的焊缝断口形貌中小韧窝、撕裂棱及蛇形花样共存,韧性较差。采用本文研究获得的等离子弧焊接工艺,纯镍N6薄板焊接接头的各项性能均可达到金川公司提出的技术要求。焊后热碾压工艺不但可使接头的性能有所提高,且设备简单、成本低,可在实际生产中广泛采用。焊后冷碾压对焊接接头性能的改善作用不大,故无需采用。