转速对2060铝锂合金RFSSW接头成形及拉剪性能的影响

以2060铝锂合金为研究对象，进行了回填式搅拌摩擦点焊试验，研究了不同转速下接头内部成形及其与拉伸性能的关系. 结果表明，点焊接头在不同转速下出现了未完全回填缺陷、孔洞缺陷及向下弯曲的钩状结构. 未完全回填缺陷与孔洞缺陷在低转速与高转速下易出现，钩状结构向下弯曲且随转速的增加其高度先增加再减小. 拉剪载荷随转速的提高先增加再降低；在转速为2 200 r/min时，接头拉剪载荷达到9 800 N. 拉剪试样的断裂方式均为剪切断裂，断裂位置可分为三类:沿搭接界面断裂、沿套筒作用区底部断裂及沿包含两者的混合断裂.     

5A06铝合金回填式搅拌摩擦点焊工艺

为了研究不同工艺参数(搅拌工具旋转速度,扎入时间和回填时间)对5A06铝合金薄板回填式搅拌摩擦点焊搭接接头的影响,设计了正交试验,并对接头进行微观组织观察及力学性能测试,确定影响因子的主次和最优工艺参数。最后发现对接头强度影响的主次顺序为:回填时间,旋转速度和扎入时间。最优工艺参数是回填时间1s,转速1500r/min,扎入时间2s,最优接头的抗拉剪载荷为11.683kN。     

铁素体基体球墨铸铁与08F钢搅拌摩擦搭接焊研究

对铁素体基球墨铸铁与08F低碳钢进行了搅拌摩擦搭接焊,利用拉伸试验机、扫描电子显微镜、显微硬度计研究搅拌头转速和进给速度对接头拉剪断裂载荷和显微组织的影响。结果表明,搅拌头转速为1 000 rpm时,焊缝试样拉剪断裂载荷较高,最高达8 000 N,断裂于08F低碳钢,在搅拌区的接合面附近存在高硬度马氏体,进给速度在40~70 mm/min范围内变化,对断裂载荷影响不大;搅拌头转速600 rpm时,在前进边和后退边的接合处均形成了珠光体组织,焊缝试样拉剪断裂载荷较低,断裂于搅拌区的球墨铸铁母材,为脆性断裂,因搅拌作用被拉长的石墨为裂纹扩展提供了条件。     

铝合金回填式搅拌摩擦点焊组织及力学性能分析

采用回填式搅拌摩擦点焊技术对7075-T6铝合金进行了点焊试验.对接头进行了显微组织、显微硬度、剪切和十字形拉伸测试.结果表明,接头显微组织可分为焊核区、热力影响区、热影响区及母材;在焊缝中发现了钩状缺陷、孔洞、未焊合、未完全回填及粘连韧带等缺陷;焊缝区显微硬度呈W形分布,焊点中心呈V形分布;在旋转频率为1 400 r/min,焊接时间为4s时,接头的抗剪强度达到最大值125.6 MPa,为母材强度的39.6％;接头的十字形拉伸载荷随工艺参数的变化规律比较复杂,最大十字形拉伸强度可达43.9 MPa.     

搅拌头停留时间对6082铝合金搅拌摩擦点焊接头组织和力学性能的影响

采用光学显微技术、显微硬度和拉伸测试,研究了不同搅拌头停留时间对6082铝合金搅拌摩擦点焊接头显微组织和力学性能的影响。结果表明,接头由搅拌区、热机影响区、热影响区和母材区组成。搅拌区形成了细小的再结晶等轴晶粒,并且在其附近形成"Hook"区。搅拌区硬度和接头断裂载荷随着搅拌头停留时间的延长而不断增大,但趋势逐渐变缓。在搅拌头旋转速度为1 400 r/min,停留时间为20 s时,接头断裂载荷达到最大值,为3.56 kN。点焊接头在拉伸测试过程中的失效方式是韧-脆混合型断裂。     

Al-Mg合金填充式搅拌摩擦点焊性能

为了确定Al-Mg铝合金填充式搅拌摩擦点焊性能,以Al-Mg铝合金中2 mm的5A06为研究对象,对填充式搅拌摩擦点焊接头进行了剪切拉伸、十字形拉伸、显微组织和疲劳性能等测试,并建立了焊点组织区模型.结果表明,接头显微组织可以分为焊核区、热影响区、热力影响区和母材区部分;旋转频率为2000 r/min时,剪切载荷均值7865 MPa,十字形拉伸载荷均值3480 N;通过SEM和OM分析,点焊接头疲劳裂纹均起始于上下板结合面的焊点边缘,该区域的环沟槽、孔洞及包铝层等缺陷和应力集中是造成疲劳破坏的主要原因.     

AZ31镁合金无针搅拌摩擦点焊接头的显微组织与性能（英文）

采用无针搅拌摩擦点焊工艺,在没有加中间层锌的条件下,对厚度为1.8mm的AZ31镁合金搭接接头进行焊接。采用不同的搅拌头旋转速度与停留时间,研究工艺参数对接头显微组织和力学性能的影响。AZ31镁合金的无针搅拌摩擦点焊接头的显微组织可以分为搅拌区、热力影响区和热影响区。随着转速和停留时间的增加,搅拌区深度逐渐增大,钩状缺陷从两块板的界面处延伸至上板表面,接头的拉剪强度以及断裂模式(界面剪切和拔出断裂)均与钩状缺陷的形式密切相关。当搅拌头转速为1180 r/min、停留时间为9 s时,接头的拉剪强度达到最大值,为4.22 kN。上薄板显微硬度值及其波动明显高于下薄板的。     

301L/Q235B异种钢电阻点焊显微组织及拉剪性能

对等厚2 mm+2 mm的301L不锈钢冷轧板和Q235B低碳钢热轧板进行电阻点焊试验,通过显微组织分析、显微硬度分析和拉伸剪切试验,研究了点焊接头拉剪性能的影响因素,基于抗剪强度和断裂模式确定了最佳的电阻点焊工艺。结果表明,二者点焊熔核向不锈钢侧偏移,熔核中由于马氏体的产生其显微硬度最高;当界面熔核直径大于6.8 mm时,在拉剪载荷下可发生301L钢侧熔核拔出断裂;在焊接电流11 kA,电极压力11 kN,通电时间350 ms的工艺参数下,可获得拉剪性能最优的点焊接头。     

高强铝合金可变转速回填式搅拌摩擦点焊温度场及接头组织性能调控

针对7B04-T74铝合金,采用可变转速回填式搅拌摩擦点焊(variable rotation speed-refill friction stir spot welding, V-RFSSW)新方法开展了数值仿真及试验研究. 结果表明,V-RFSSW温度场围绕搅拌头轴线呈圆形对称分布,焊点高温区域集中在搅拌套空腔内部. 与扎入阶段转速相同的常规回填式搅拌摩擦点焊(refill friction stir spot welding, RFSSW)相比,V-RFSSW新方法既可在扎入阶段使材料充分塑化,以保证焊点成形,同时,通过降低回填阶段搅拌头转速降低焊接峰值温度及高温停留时间,抑制组分液化的发生,避免了共晶相的生成. V-RFSSW与常规RFSSW接头显微硬度均呈“W”形分布,且扎入阶段转速相同的情况下V-RFSSW接头搅拌区平均硬度更高. 在拉剪载荷下两种接头均以“纽扣”形式发生断裂,其中V-RFSSW接头拉剪失效载荷为8835 N,高于RFSSW接头的8162 N.     

5083-O铝合金回填式搅拌摩擦点焊接头的成形与力学性能研究

以2 mm厚5083-O铝合金为研究对象,研究了搅拌头转速对回填式搅拌摩擦点焊(Refill friction stir spot welding,RFSSW)接头成形及力学性能的影响。结果表明,当焊接工艺参数不合理时,接头会出现孔洞和未充分回填等缺陷。焊核区不存在明显的软化现象,且上板硬度稍高。随着转速的增加,接头的拉剪载荷先上升后下降;最大拉剪载荷在转速为2500 r/min时取得,其值为7.92 k N。     

6061-T6铝合金搅拌摩擦点焊接头微观组织与力学性能研究

对8 mm厚三层搭接结构的6061-T6铝合金进行搅拌摩擦点焊试验,并对对点焊接头的显微组织和力学性能进行研究。结果表明,接头微观形貌分为搅拌区、热力影响区、热影响区及母材区。当下压深度从7.0 mm增至8.2mm时,上层结合界面的完全结合区宽度从2.1 mm增至3.1 mm,下层结合界面的完全结合区宽度从2.0 mm增至3.0mm。接头硬度最低值在热影响区和热机影响区的交界处,搅拌区的平均硬度值随下压深度的增加而增大,最大值为73.4 HV。拉剪载荷与下压深度呈正相关的关系,随着下压深度从7.0 mm增至8.2 mm,拉剪载荷从8937 N增至16284N。在两个接合面处均发生断裂,断裂形式为剪切塞型混合断裂。     

异种厚度6061铝合金板搅拌摩擦点焊接头组织和力学性能研究

采用搅拌摩擦点焊工艺对异种厚度的6061铝合金板进行焊接,并采用金相显微镜、显微硬度计、透射电镜和万能拉伸试验机等设备对搅拌摩擦点焊接头的微观组织和力学性能进行测试分析。结果表明,搅拌摩擦点焊工艺可以实现6061铝合金的可靠连接,焊点表面平整光滑,无明显缺陷生成。点焊接头由母材区、搅拌区、热影响区和热机械影响区四个区域组成,其中搅拌区晶粒细小,热影响区晶粒出现了粗化,热机械影响区晶粒发生了变形。随着搅拌头压入深度的增大,接头拉剪性能和剥离性能均增大,其最大值分别为4125、1796 N,当压入深度继续增大,接头软化严重,接头力学性能下降。     

焊后无针搅拌摩擦加工对FSLW焊缝拉剪强度的影响

采用搅拌摩擦搭接焊(FSLW)对奥氏体基球墨铸铁和低碳钢实施了焊接,并用无针搅拌头对焊缝进行搅拌摩擦加工。利用拉伸试验机、扫描电子显微镜和硬度仪研究了无针搅拌摩擦加工对焊缝拉剪强度、显微组织和硬度的影响。结果表明,无针搅拌摩擦加工可改善焊缝处石墨聚集现象,降低搅拌区上部马氏体含量,从而有效提高焊缝断裂载荷。随无针搅拌头转速提高,焊缝断裂载荷呈现增大趋势,搅拌头转速2100 r/min,进给速度50 mm/min时,试样断裂载荷最大,达到6400 N,为搅拌摩擦加工前的6倍多。     

焊接参数对5A06铝合金搅拌摩擦焊接头性能的影响

采用搅拌摩擦焊工艺对10 mm厚的5A06铝合金板进行焊接,研究了搅拌头转速(150～400 r/min)、焊接速度(50～200 mm/min)对接头显微组织、拉伸性能和硬度的影响。结果表明:在试验参数范围内焊接均可获得无宏观缺陷且成形良好的搅拌摩擦焊接头;接头焊核区晶粒细小、组织均匀,热机影响区晶粒相比焊核区的粗大,当搅拌头转速为400 r/min、焊接速度为50 mm/min时,接头焊核区和热机影响区的组织明显粗大;当焊接热输入特征值,即焊接速度与搅拌头转速的比值在0.3～0.5 mm/r时,焊接接头的拉伸性能与母材相当,其抗拉强度最高可达381 MPa,断后伸长率可达25.4%;接头焊核区硬度最高,热影响区硬度最低,当搅拌头转速为250 r/min、焊接速度为100 mm/min时,焊核区硬度较高。     

焊接电流及压力对QStE340TM电阻点焊接头性能的影响

对酸洗汽车用钢QStE340TM进行了一系列电阻点焊试验,对不同焊接电流及压力下焊接接头的形貌、拉剪强度和显微硬度进行了对比分析。结果表明,在焊接压力一定时,随着焊接电流的增大,点焊接头的熔核直径增大,接头热影响区的显微硬度降低,拉剪载荷先增大后减小;在焊接电流一定时,随着焊接压力的增大,熔核直径和拉剪强度呈减小的趋势,接头热影响区的显微硬度增大。     

Al-Zn-Mg合金电阻点焊与搅拌摩擦点焊接头组织及力学性能

采用搅拌摩擦点焊和电阻点焊方法对Al-Zn-Mg合金进行搭接点焊试验,对两种点焊接头的宏观形貌、显微组织、硬度分布和抗剪性能进行测试对比。研究结果表明:电阻点焊的焊点组织为铸态组织,搅拌摩擦点焊的焊点组织为再结晶组织和变形组织,搅拌摩擦点焊的焊点组织更加细小均匀;两种点焊方法的接头硬度分布特征相似,搅拌摩擦点焊的焊点硬度明显高于电阻点焊;搅拌摩擦点焊接头所能承受的最大剪切应力高于电阻点焊接头,其承载能力更加稳定。综合来看,搅拌摩擦点焊接头的组织及力学性能优于电阻点焊接头。     

7N01铝合金厚板搭接搅拌摩擦焊接头力学性能研究

研究不同工艺参数下,7N01铝合金搅拌摩擦焊搭接接头的力学性能。结果表明,当其它工艺条件不变,搅拌头旋转速度在350~450 r/min、焊接速度在200~250 mm/min区间时,焊接接头能获得400 MPa左右的拉剪强度,接近母材的90%,大于或小于这一区间,都会使其抗拉性能变差。在转速350~450 r/min、焊速100~250 mm/min的范围内,通过适当提高焊接时的焊接速度和搅拌头转速,可以获得搭接面较好的接头。显微硬度测试结果显示,焊缝区的维氏硬度可达到母材硬度值的70%左右。当搅拌头转速恒定时,硬度值随着焊接速度的增加先增加后减小。     

焊接参数对塑流摩擦点焊接头组织和性能影响

分析了流动摩擦点焊接头的微观组织和硬度分布,并对转速、下压速度和停留时间对塑流摩擦点焊接头拉伸的载荷-位移曲线、最大载荷、断裂机制进行了研究。结果表明:硬度分布沿焊缝中心对称,焊核区硬度高于母材,最低值出现在热影响区;当转速为750 r/min,下压速度30 mm/min,停留时间为15 s时,拉伸载荷最大,为6.64 kN,大多数塑流摩擦点焊接头的载荷随着位移的增加先升高后逐渐降低,为"Hook缺陷断裂",个别接头的载荷随着位置的增加升高,到达最大值后突然下降,为"界面剪切断裂"。     

厚板铝合金搭接搅拌摩擦焊组织及力学性能分析

对15.0 mm厚7N01铝合金进行了搭接搅拌摩擦焊连接,对搭接接头进行了显微组织、显微硬度、抗剪以及疲劳性能测试。研究结果表明,采用搅拌针长度为17 mm的搅拌头搭接接头抗剪性能最佳,抗剪强度为245MPa;搭接接头微观组织与对接接头相比并无较大差异,但在结合面处形成了"虎克缺陷"和"冷搭缺陷";搭接接头在摩擦热的作用下形成了一定的软化区,位于前进侧和后退侧的热影响区;焊核区的硬度在厚度方向上存在一定的差异性;当N=1×10~6次时,7N01(15.0 mm)铝合金搭接搅拌摩擦焊接头的条件疲劳极限为54.85 MPa,为母材的40.4%。     

铝合金低旋转速度回填式搅拌摩擦点焊接头组织及力学性能

采用低旋转速度制备1. 5 mm厚5182-O铝合金回填式搅拌摩擦点焊接头,并通过正交试验法对其表面成形、剪切拉伸、十字拉伸和疲劳性能进行分析,探究低旋转速度下5182-O铝合金点焊接头的综合性能。结果表明,焊接时间6. 5 s、旋转速度1 000 r/min、下扎深度1. 9 mm为最佳焊接参数;接头剪切拉伸力和十字拉伸力分别为6. 62 k N和3. 67 k N;疲劳寿命N为1×106时,疲劳极限载荷F为1 108 N;点焊接头剪切拉伸失效于上下板间的热机影响区,裂纹沿上板厚度方向扩展;接头疲劳显微裂纹同时起源于上下两板靠近载荷一侧,低旋转速度下热输入较低,氧化物不均匀性是裂纹源产生的主要原因。