回填搅拌摩擦点焊和传统搅拌摩擦点焊AA6061-T6接头的微观结构和力学性能的比较

在搅拌摩擦点焊过程中,通过添加填充板来改善摩擦成形过程,这种新工艺被称为回填搅拌摩擦点焊。分别采用回填搅拌摩擦点焊和传统的搅拌摩擦点焊工艺焊接AA6061-T6搭接焊样品,研究搅拌头的旋转速度对接头的力学性能和金相组织的影响。在不同的旋转速度下,回填搅拌摩擦点焊接头的静态剪切强度都比传统搅拌摩擦点焊接头的好。这归因于在回填搅拌摩擦点焊时,添加了填充板从而有更多的材料来填充孔洞,消除了形成的孔洞缺陷,从而使点焊焊核区的有效截面积增加。借助扫描电镜观察讨论了材料的失效机制,分析了断裂表面形貌。2种焊接接头的硬度曲线都呈W形,最小的硬度出现在热影响区。     

针长对FSSW接头成形及拉剪性能的影响规律

作为影响搅拌摩擦点焊过程中材料流动行为的主要因素,搅拌头形貌对接头质量存在至关重要的影响。使用不同针长的搅拌头对7075-T6铝合金进行点焊试验,研究了针长对接头成形及拉剪性能的影响。结果表明,不同针长的搅拌头可导致上下板材料之间混合程度的不同,从而形成不同的接头横截面形貌以及钩状缺陷形貌。随着针长的增加,接头的拉剪载荷先上升后下降,最大拉剪载荷在针长为4 mm时获得,其值为10027 N。     

铝/钢搅拌摩擦点钎焊工艺优化及性能分析

采用大直径无针搅拌摩擦点焊方法对DP590钢和6061铝合金进行点焊(钢上铝下),利用剪切试验、扫描电镜及能谱仪对接头的断口形貌和力学性能进行研究。结果表明,搅拌头旋转速度为1 000 r/min,搅拌头压入深度为0.2 mm,停留时间为90 s时,接头的抗剪载荷可达到13.24 kN。在合适的工艺参数下,铝锌钎料的添加可对铝钢焊接界面起到良好的润湿作用,可促进铝和钢之间的冶金结合,从而提高了接头的抗剪载荷。     

铝合金搅拌摩擦点焊接头力学性能数值模拟

针对铝合金搅拌摩擦点焊工艺,通过实验测试,确定了点焊接头各组织形态和材料属性,建立了接头拉剪力学性能的数值模拟分析模型,获得了拉剪载荷作用下点焊接头的应力分布与变形规律,揭示了接头失效过程.研究结果可为铝合金搅拌摩擦点焊接头拉剪力学性能的分析与评价提供参考.     

2024铝合金电阻点焊与回填式搅拌摩擦点焊接头组织和性能

为了研究铝合金材料回填式搅拌摩擦点焊搭接接头与电阻点焊搭接接头的性能差异,采用2024铝合金材料分别开展了回填式搅拌摩擦点焊以及电阻点焊焊接试验。针对采用不同焊接方法获得的焊接接头的微观组织结构、显微硬度以及十字剥离强度进行了分析与对比研究。结果表明,2024铝合金回填式搅拌摩擦点焊接头相对于电阻点焊接头,焊点形貌更加美观,可获得小尺寸的等轴细晶组织,不存在柱状晶组织结构,焊接接头力学性能明显提高,体现出了该焊接方法的技术优越性。     

阶梯形正反螺纹搅拌针对2A12-T4铝合金 FSLW接头力学性能的影响

搅拌针上螺纹分布情况会对搅拌摩擦焊接头内部材料流动行为产生重要影响,进而影响接头成形及力学性能. 采用锥形螺纹搅拌针和阶梯形正反螺纹搅拌针进行2A12-T4铝合金搅拌摩擦搭接焊试验,对比分析了两种搅拌针下搅拌摩擦搭接焊接头横截面形貌、显微组织、拉剪性能及接头断裂位置. 结果表明,两种搅拌针下接头横截面形貌均呈现“碗状”. 然而,在阶梯形正反螺纹搅拌针焊接下搭接界面后退侧出现特有的“括号”形貌. 相对于锥形螺纹搅拌针,阶梯形正反螺纹搅拌针下的接头热力影响区与热影响区晶粒分布相差不大,但焊核区晶粒细化程度更加明显;接头在焊接速度80 mm/min下可获得最大拉剪性能,其值为10.39 kN. 阶梯形正反螺纹搅拌针下接头界面后退侧出现的“括号”形貌阻碍了裂纹向焊核区进一步扩展,断裂模式表现为拉伸断裂.     

薄板AA2024铝合金无针搅拌摩擦焊搭接工艺与接头性能

文中研究了2024薄板铝合金无针搅拌摩擦搭接接头形貌及力学性能,分析了工艺参数对接头成形与力学性能的影响.结果表明,工艺参数对接头成形及力学性能影响显著.接头中Hook缺陷对接头性能影响较大.当旋转速度一定时,焊接速度的增大使得焊核深度减小,Hook缺陷尖端趋于圆滑过渡,接头的拉剪强度随之增大.当焊接速度一定时,随着旋转速度的增大,焊核深度先增大后减小,Hook缺陷尖端上翘的严重程度先加重后减弱,拉剪强度先降低后增加.搭接接头上下两板的横向显微硬度曲线都近似"W"形分布,最低值出现在上板的热影响区.     

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。     

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.     

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。     

基于响应面法的钛铝异种金属搅拌摩擦点焊工艺参数优化

为同时满足减轻质量和降低成本的需求,钛/铝复合结构具有很好的应用前景,但由于钛合金与铝合金之间的物化性能差异巨大,采用传统焊接方式很难形成可靠的连接,而搅拌摩擦点焊技术在连接异种金属方面优势明显,目前针对钛/铝合金的搅拌摩擦点焊研究较少.因此采用回填式搅拌摩擦点焊对2 mm厚的TC4钛合金和6061铝合金进行点焊试验,...     

铝合金无减薄搅拌摩擦焊工艺优化及特征分析

为提高无减薄搅拌摩擦焊接头力学性能,基于响应面法对参数进行优化,建立了响应面模型,并对模型进行回归分析. 结果表明,无减薄搅拌摩擦焊是成形优良的焊接工艺,而且焊接参数对接头拉伸性能影响明显,其中主轴转速及焊接速度对其影响更为显著. 在无缺陷条件下,提高主轴转速的同时选取适中的焊接速度,以得到性能更优的焊接接头. 焊接参数为主轴转速1 000 r/min,焊接速度200 mm/min、轴肩下压量0.25 mm时,接头的抗拉强度最大为363 MPa,为母材的94.3%,断后伸长率11.2%. 而且相比于常规搅拌摩擦焊,无减薄搅拌摩擦焊在厚度方向上的性能更加均匀.     

铝合金超薄板无倾角微搅拌摩擦焊接头组织性能

以0.5 mm厚LF3薄壁铝合金微搅拌摩擦焊搭接过程为研究对象,采用超小轴肩搅拌工具,研究了其无倾角微搅拌摩擦焊接过程,重点分析了微观组织分布特点和接头力学性能.采用内聚花纹锥形超小轴肩搅拌工具,依靠轴肩及搅拌针花纹的材料内聚效果,降低了焊缝宽度,焊缝宽度仅为3 mm,为微小薄壁壳体的焊接封装问题提供了可行的解决方案.搅拌工具的超高旋转频率运动,将搭接界面进行了充分的搅拌、混合和破碎,优于传统搅拌摩擦焊的Hook搭接界面.微搅拌摩擦焊搭接接头承载能力平均达到母材承载能力的89.6%.     

T2纯铜大载荷超低速搅拌摩擦焊接头强韧化机理

采用大载荷超低速搅拌摩擦焊工艺对2 mm厚的T2纯铜进行焊接,利用光学显微镜、扫描/透射电子显微镜、电子背散射衍射、硬度测试以及静拉伸试验对焊接接头的微观组织和力学性能进行研究. 结果表明,焊接热循环得到显著改善,有效抑制了由焊后余热带来的退火软化作用,彻底消除热影响区. 搅拌区由含有大量孪晶组织的超细晶构成,搅拌区抗拉强度和断后伸长率分别较母材提高了94%和69%. 文中提供了一种简单有效的方法,可同时提高纯铜搅拌摩擦焊搅拌区的强度和韧性.     

铝合金薄板搅拌摩擦焊搭接界面缺陷与接头性能

针对2A12–T4铝合金薄板进行了搅拌摩擦焊搭接试验,研究了焊接参数对缺陷形态与接头性能的影响规律. 结果表明,勾状缺陷具有更大的高度和弯曲角度,最大缺陷高度为上板厚度的12.7%. 随焊接速度增大,缺陷高度减小.随转速提高,勾状缺陷高度先增加后减小,冷搭接缺陷高度呈“V”形变化. 在950 r/min,200 mm/min下接头强度最高,接头系数可达84%. 维氏显微硬度分布呈“W”形,上板出现接头软化,焊核区下部硬度高于上部硬度. 冷搭接缺陷是影响接头性能的主要因素,由于有效搭接宽度较小,接头断裂方式为沿搭接面的剪切断裂.     

Microstructure,mechanical properties and failure behaviour of protrusion friction stir spot welded 2024 aluminium alloy sheets

The current study investigates the mechanical and microstructure properties of 2024 aluminium alloy welded by protrusion friction stir spot welding as a novel method to produce keyhole-free welds. Tool rotation speed and anvil protrusion height are used as effective variables of the process to obtain optimum conditions. Results illustrate that the keyhole-free welds with the joint show superior mechanical properties in protrusion friction stir spot welding compared to conventional friction stir spot welding. Failure mode changes from interfacial mode to circumferential mode by increasing the nugget zone depth and joint length, while the effect of nugget zone is considerable. Finally, welding at a rotation speed of 1600?rev?min^?1 and a protrusion height of 0.4?mm presents significant mechanical properties with more joint length.     

工艺参数对复合搅拌摩擦点焊接头力学性能的影响

采用LF21铝合金研究了复合搅拌摩擦焊时焊接工艺参数(旋转速度、旋转半径)对焊接接头力学性能的影响.结果表明,当其它焊接参数一定时,焊点的力学性能随着搅拌头旋转速度的增加而增加,当搅拌头的旋转速度增加到1 200 r/min时,焊点的剪切力达到最大值为3.47 kN,随着搅拌头旋转速度的进一步增加,焊点的力学性能开始降低.改变旋转半径,焊点的力学性能随着旋转半径的增加而增加,当旋转半径达到0.5 mm时,焊点的剪切力达到最大值为3.47 kN,然后,随着旋转半径的继续增加,焊点的力学性能开始降低.LF21铝合金的复合搅拌摩擦点焊焊点的微观组织与直插式搅拌摩擦点焊不同的是,在塑性环的边上形成了一个由第二层塑性环形成的"耳朵形"区域.     

Friction stir welding of aluminium casting alloys

The results of testing friction stir welding quality in relation to EN AC-43200 (AK9) and EN AC-45000 (AK64) aluminium casting alloys are presented. The test joints were made with the use of a welding machine constructed on the basis of numerically controlled milling machines. The assessment of the joint quality was made based on visual inspection, mechanical testing, weldment structure analysis and hardness tests. The purpose of the investigation was to discover the possibility of friction stir welding of casting alloys and the influence of welding conditions on joint properties and structure. The test results show good weldability of aluminium casting alloys by the FSW method. Sound welds can be obtained in a relatively wide range of welding parameters while the weld strength is satisfactory. In order to obtain the highest quality joints, the workpieces must be pressed onto the other, while the welding process cannot run with excessively high speed. The best mechanical properties of the joints were achieved when the friction process was conducted at a rotational speed of the mixing tool of 900 rpm.