Ti6Al4V钛合金背部加热辅助搅拌摩擦焊的温度场研究

以Ti6Al4V钛合金为研究对象,基于有限元软件Abaqus,建立了搅拌摩擦焊接过程的有限元分析模型,研究了传统搅拌摩擦焊及背部加热搅拌摩擦焊的焊接温度场。结果表明,采用合理的焊接工艺参数可使传统搅拌摩擦焊与背部加热搅拌摩擦焊的温度峰值接近,且温度峰值出现在搅拌头的后方。相比于传统搅拌摩擦焊,背部加搅拌摩擦焊过程中搅拌头前部的高温区域更大且温度梯度较小,有利于降低搅拌头的磨损。     

搅拌摩擦焊接技术在气垫式连续退火炉中的应用

通过对搅拌摩擦焊原理及特点的分析,研究了搅拌摩擦焊焊接的过程,确定了搅拌摩擦焊焊点较传统焊点的优点,重点讨论了搅拌摩擦焊在气垫炉上的应用。结果显示,搅拌摩擦焊不仅可缩短焊接时间,还能避免本机台胶辊的损坏。     

搅拌摩擦焊设备和控制系统研究现状

搅拌摩擦焊设备是实现搅拌摩擦焊过程的前提和基础,搅拌摩擦焊技术的进步需要新型搅拌摩擦焊设备的支持。对搅拌摩擦焊设备和控制系统进行了介绍,对比分析了传统设备改造的搅拌摩擦焊机、搅拌摩擦焊专机以及工业机器人在刚性、柔性、成本等方面的特点。目前,由传统设备改造的搅拌摩擦焊机和搅拌摩擦焊专机仍然是搅拌摩擦焊生产的优选设备,其在刚性方面的优势为得到高质量的焊接接头奠定了基础。利用工业机器人进行搅拌摩擦焊具有很好的前景。焊接载荷控制系统一定程度上弥补了工业机器人刚性不足的缺点,大大扩展了该类设备的应用领域。     

搅拌摩擦焊设备及其研究进展

搅拌摩擦焊设备是完成搅拌摩擦焊过程的前提和基础,但有关搅拌摩擦焊设备研制方面可供参考的文献资料还很有限.综述了搅拌摩擦焊设备的组成、类型及其特点,指出了主要的研究进展和未来的发展趋势.     

搅拌摩擦焊及其研究现状

搅拌摩擦焊是20世纪90年代初发明的一种固相连接技术，可以焊接通常 熔焊方法难以焊接的铝合金、钛合金等，并且具有一系列独特的优点，介绍了搅拌摩擦焊的工艺过程，分析了搅拌摩擦焊的特点、焊缝组织和性能以及影响搅拌摩擦焊的因素，综述了搅拌摩擦焊的国内外研究现状。     

铝合金双面搅拌摩擦焊初步研究

提出了双面搅拌摩擦焊这种新的焊接方法，对比研究了6K32-T4铝合金搅拌摩擦焊与双面搅拌摩擦焊接头的组织和硬度，并对双面搅拌摩擦焊焊缝进行了XRD分析。研究发现：铝合金双面搅拌摩擦焊与搅拌摩擦焊焊缝组织分区相同；双面搅拌摩擦焊焊缝的硬度略低于搅拌摩擦焊，且焊缝硬度下降区域范围更大；双面搅拌摩擦焊后焊缝依然保持为原有相组成；双面搅拌摩擦焊比搅拌摩擦焊焊接线能量更大，采用双面搅拌摩擦焊代替搅拌摩擦焊有利于提高焊接效率并消除焊缝隧道型缺陷、改善焊缝的性能。     

搅拌摩擦焊概述（一）

搅拌摩擦焊专栏是《现代焊接》杂志与中国搅拌摩擦焊中心合作开辟的搅拌摩擦焊技术的科普专栏，包括以下专题——搅拌摩擦焊概述，搅拌摩擦焊优点。搅拌摩擦焊原理，搅拌摩擦焊历史，搅拌摩擦焊应用，搅拌摩擦焊设备，搅拌头设计和材料，搅拌摩擦焊可控参数和过程控制，搅拌摩擦焊匙孔去除技术，搅拌摩擦焊工艺改进，搅拌摩擦焊接头性能，搅拌摩擦焊点焊，铜、镁、钛、钢的搅拌摩擦焊，搅拌摩擦焊接头及夹具设计，搅拌摩擦焊检测技术，搅拌摩擦焊质量控制等。敬请关注![编者按]     

钛合金搅拌摩擦焊与搅拌摩擦加工研究进展

针对近年来钛合金搅拌摩擦焊与搅拌摩擦加工的国内外研究进展展开综述,对适用于钛合金搅拌摩擦焊的搅拌头研发、钛合金及其与异种金属的搅拌摩擦焊关键技术及基础问题研究、钛合金搅拌摩擦焊或搅拌摩擦加工工艺过程对双相钛合金微观组织演变的影响、基于搅拌摩擦加工方法对钛合金进行组织改性或表面改性及其性能响应等方面的重要研究成果进行列举和分析,进一步提出了钛合金搅拌摩擦焊与搅拌摩擦加工研究的发展方向,以期为搅拌摩擦焊及其衍生出的新技术原型在钛合金加工领域的研究和应用发展起到指导作用。     

2219铝合金搅拌摩擦焊温度场的三维实体耦合数值模拟

为更贴近实际的模拟搅拌摩擦焊焊接过程中复杂的热力行为,试验通过建立三维搅拌摩擦焊过程数学模型,采用三维实体耦合的有限元方法来分析2219铝合金搅拌摩擦焊热过程和温度场分布.结果表明,搅拌摩擦焊焊缝的温度场梯度呈现上密下疏,前密后疏的分布状态,最高温度位于后退侧的搅拌针与轴肩的过渡区,焊缝后退边的温度高于前进边,搅拌针底部温度超过2219铝合金的再结晶温度,可确保对接接头根部形成紧密焊缝,模拟结果为研究搅拌摩擦焊的机理和优化搅拌摩擦焊焊接工艺提供了支持.     

铝合金搅拌摩擦焊热源模型建模专家系统

在铝合金搅拌摩擦焊三维体积热源模型建模过程中,轴肩、搅拌针侧面以及搅拌针底面摩擦产热的热流密度加载范围存在不确定性,需校核确定,增加了建模难度。针对该问题,建立三维搅拌摩擦焊热源模型,并确定其不确定热源模型参数,研究了这些参数变化对焊缝温度场的影响规律。在此基础上,基于参数变化影响规律建立了搅拌摩擦焊热源模型参数库,设计了推理规则,形成实现快速建模的铝合金搅拌摩擦焊热源模型专家系统。基于搅拌摩擦焊实验温度场结果验证了专家系统功能,该系统显著降低了搅拌摩擦焊数值模拟建模难度,有利于促进铝合金搅拌摩擦焊数值模拟技术的普及应用。     

高熔点材料的搅拌摩擦焊接技术

通过焊具设计、接头微观组织与性能、焊接温度场和残余应力、热源辅助的搅拌摩擦焊(FSW)几个方面,全面介绍了高熔点材料搅拌摩擦焊技术的研究现状.结果表明,合适的搅拌头材料为钨铼(W-Re)合金和多晶立方氮化硼(PCBN);采用合适的焊具设计和工艺参数,可以得到具有良好微观组织、高强度的FSW接头;在模拟搅拌摩擦焊温度场和接头残余应力时,应依据焊接过程实际进一步完善物理模型;引入辅助热源有利于高熔点材料焊缝成形并提高焊具使用寿命.     

汽车制造驶上搅拌摩擦焊之路

新世纪汽车制造轻量化的发展趋势使铝合金、镁合金等轻质合金材料所占的比重越来越大，从而促进了新型搅拌摩擦焊技术在汽车制造中的应用。在简要介绍搅拌摩擦焊技术的基础上，重点一对搅拌摩擦焊技术在汽车稠造业中的应用进行了探讨和综述，并对国内外的搅拌摩擦焊工艺装备进行了简单介绍。     

飞机铝合金型材结构FSW焊接

提出了搅拌摩擦焊接（Friction Stir Welding,FSW）技术的3个基本要素,对铝合金型材FSW焊接件在航空结构中的几个典型应用进行了分析.并简要介绍了中国搅拌摩擦焊中心在铝合金型材搅拌摩擦焊接方面的研究成果.中国搅拌摩擦焊中心的研究表明,采用搅拌摩擦焊技术焊接铝合金能够得到比较满意的接头强度.     

搅拌摩擦焊接过程流体数值模拟概述

为了对搅拌摩擦焊接机理有进一步的理解，需要对FSW过程中塑性材料的流体流动进行深入研究。搅拌摩擦焊接过程的数值模拟是研究FSW过程中塑性材料流体流动的一种重要手段。介绍了FSW过程数值模拟的一些研究进展，对资料中建立的模型和模拟结果进行了简要的描述。     

搅拌摩擦焊焊接缺陷的研究

搅拌摩擦焊具有焊接质量高的显著特点,但若工艺参数选择不当也会存在焊接缺陷等问题.文中综述了国内外搅拌摩擦焊焊接缺陷的研究现状,主要涉及缺陷的类型、影响因素以及缺陷的检测方法等三方面的内容,具体包括孔洞、飞边、未焊合及沟槽等四大类缺陷.总的来看,目前对搅拌摩擦焊焊接缺陷的研究,主要是从接头性能和组织的角度出发,进而获得缺陷的种类及形成原因,对于缺陷的形成机理以及检测技术还有待深入研究,以便揭示诸多影响因素的交互作用,从而实现对缺陷的有效控制.     

钛合金搅拌摩擦焊接最新研究进展

钛合金具有密度低、比强度高,耐蚀性好,加工性能优异等优点,主要应用于航空航天、交通运输和石油化工等领域。当钛合金作为结构材料应用在不同领域时,传统的熔融焊接方法会产生较大残余应力,组织粗化,变形大,裂纹和孔隙等缺陷;而采用搅拌摩擦焊接技术可以避免传统熔融焊接方法产生的缺陷,从而大幅度提高钛合金焊接接头质量。目前,钛合金的搅拌摩擦焊接技术已成为国内外研究热点。主要介绍搅拌摩擦焊接的原理、工艺特点,国内外关于钛合金FSW焊接接头的宏观形貌、微观组织(晶粒大小、织构)和力学性能等方面的最新研究进展,最后展望了钛合金FSW未来的研究方向。     

镁合金搅拌摩擦焊研究现状及进展

传统的熔焊工艺焊接镁合金存在很多问题,搅拌摩擦焊是解决这些问题的有效途径。简要介绍了搅拌摩擦焊的基本原理和主要优缺点,综述了近年来国内外镁合金搅拌摩擦焊的研究进展,分析了镁合金搅拌摩擦焊的焊缝成形、接头组织、力学性能等,展望了镁合金搅拌摩擦焊的应用前景。     

高效、固相焊接新技术--搅拌摩擦焊

在介绍搅拌摩擦焊（FSW）技术特点的基础上,对发达国家在搅拌摩擦焊接技术的工业化应用进行了综述,并且对中国搅拌摩擦焊中心在镁合金、铜合金、钛合金、塑料等材料的搅拌摩擦焊工艺研究、复杂铝合金构件开发以及搅拌摩擦焊设备制造等方面进行了较全面的介绍.搅拌摩擦焊接技术是一项高效、固相焊接新技术,在铝合金结构焊接方面具有广阔的应用前景.     

Development of small sized friction stir welding equipment for hand operated welding

Abstract

Friction stir welding (FSW) is widely used in various industrial fields. However, high tiffness is required for FSW equipment which has to withstand high applied load and tool torque and therefore, the equipment becomes large sized. It is difficult to employ FSW for site welding such as repair welding and/or manual welding. The authors made a prototype of FSW apparatus equipped with a counterbalanced tool and a local heating device. The relationship between the applied load and welding parameters was investigated and it was found that the force in the welding direction, Fx is reduced to 70 N or less and that in the transverse direction Fy is to 50 N or less. The combined use of the prototype equipment with a counterbalanced tool and the local heating is very effective to downsize FSW equipment.     

铝合金船舶的摩擦搅拌焊接工艺

摩擦搅拌焊(FSW)是在低于工件材料熔点情况下操作的固相焊接,是在旋转情况下通过一种耐磨工具将板材或型材材料连接的工艺,可用于铝、镁、铜等的焊接,焊接质量优良.通常情况下,摩擦搅拌焊的焊缝强度超过热影响区.介绍了摩擦搅拌焊在造船和船舶制造业上的应用,以及船舶工业的研究需求.