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]     

一种新型焊接工艺--搅拌摩擦焊

搅拌摩擦焊是20世纪90年代初开发出的一种新型焊接工艺，它可以焊接常用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。在此简要介绍了搅拌摩擦焊的原理、搅拌摩擦焊接接头性能、影响搅拌摩擦焊接的工艺参数以及搅拌摩擦焊常用设备。     

先进的搅拌摩擦焊

搅拌摩擦焊是利用一种特殊形式的搅拌头边旋转边前进，通过搅拌头与工件的摩擦产生热量，摩擦热使该部位金属处于热塑性状态，并在搅拌头的压力作用下从其前端向后部塑性流动，从而使待焊件压焊为一个整体。它可以焊接所有牌号的铝合金以及用熔焊方法难以焊接的材料，并突破了普通摩擦焊对轴类零件的限制。由于搅拌摩擦焊是固态焊接，所以没有熔化焊时的气孔、裂纹等缺陷。搅拌摩擦焊的接头性能普遍优于熔化焊的。     

工艺参数对搅拌摩擦焊洋葱圆环形成的影响

搅拌摩擦焊中焊缝材料的流动对焊件性能有很大影响，洋葱圆环是搅拌摩擦焊焊焊核区中材料流动的集中体现，文中对5mm厚的1060、3003铝合金板材进行了搅拌摩擦焊连接，通过对其焊核区腐蚀后的形貌观察分析研究了不同工艺参数下材料的流动形态，结果表明，工艺参数对搅拌摩擦焊焊核区洋葱圆环的形成有很大影响，采用较高的搅拌头转速和合适的焊接速度可获得稳定，质量良好的搅拌摩擦焊接头。     

搅拌摩擦焊应用及焊接设备简介

介绍了搅拌摩擦焊的工艺过程，分析了搅拌摩擦焊焊缝及焊接过程的优缺点。对搅拌摩擦焊的应用和常用搅拌摩擦焊设备作了简要的描述。     

搅拌摩擦焊技术的最新进展

介绍了近年来搅拌摩擦焊技术的最新进展，涉及搅拌摩擦焊适用材料、接头微观组织、焊接工具、成形机理及搅拌摩擦焊的应用领域，并展望了FSW良好的发展前景。     

铝合金搅拌摩擦焊研究现状

搅拌摩擦焊具有熔化焊接无法比拟的优点,因此铝合金搅拌摩擦焊引起国内外学者的广泛关注。本文主要介绍了搅拌摩擦焊的工作原理和接头性能影响因素,详细介绍了国内外铝合金搅拌摩擦焊接头微观组织、接头力学性能和塑性流动机理以及搅拌摩擦焊焊接缺陷修补技术,指出了在塑型金属流动方面存在的不足,还需要进一步研究焊接接头质量的评定方法和搅拌摩擦焊接头缺陷的修补技术。     

不锈钢搅拌摩擦焊接研究进展

传统熔焊工艺焊接不锈钢存在诸多问题,搅拌摩擦焊接是解决这些问题的有效途径.本文论述了近年来国内外不锈钢搅拌摩擦焊的研究进展,分析了不锈钢搅拌摩擦焊的焊缝成形、接头组织、力学性能、抗腐蚀性能、焊接工具、不锈钢异种材料焊接等,并展望了不锈钢搅拌摩擦焊的应用前景.     

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。     

铝合金超声搅拌复合焊接

铝合金的搅拌摩擦焊（FSW）通常在焊接区形成上高下低”浅漏斗状”的温度场,使焊缝厚度方向的组织性能差异较大．为了得到更好的焊接效果,文中提出超声搅拌复合焊思想,将超声波通过搅拌头导入焊缝纵深处,以改善焊缝组织性能．试验采用2．5mm厚的2219铝合金分别用上述两种方法进行焊接,并对焊缝的微观组织和力学性能进行了分析比较...     

搅拌摩擦焊接技术最新进展

搅拌摩擦焊(Friction Stir Welding，简称FSW)是由英国焊接研究所TWI于1991年开发的专利技术，并且在随后取得了巨大的进展。综述了近10年来国内外搅拌摩擦焊技术的发展概况和最新进展，阐述了搅拌摩擦焊技术的原理、工艺特点及其广泛的工业应用前景，指出搅拌摩擦焊技术研究的必要性和紧追性。     

Friction stir welding of V-1461 and V-1469 high strength aluminium–lithium alloys

The problems of the technology of friction stir welding (FSW) of new high-strength aluminium–titanium alloys V-1461 and V-1469 are discussed. The technical and economical advantages of the process are shown, the parameters are determined and the optimum FSW conditions resulting in high mechanical properties of the welded joint are proposed.     

铝合金搅拌摩擦焊-交叉点焊工艺

在铝合金传统搅拌摩擦点焊的基础上,以提高点焊接头力学性能为目标,提出"搅拌摩擦焊-交叉点焊"技术.其基本工艺原理是,搅拌头沿交叉轨迹做极短距离的往复式搅拌摩擦焊,以实现高性能的点焊连接.对4mm板厚5A02-H14铝合金进行"搅拌摩擦焊-交叉点焊"试验及分析.结果表明,该工艺可大大拓宽点焊接头的连接面积,并显著降低搭接界面畸变和匙孔处材料缺失的不利影响,与传统搅拌摩擦点焊相比,该工艺能够显著提高铝合金点焊接头的抗剪切性能.     

Review on underwater friction stir welding: A variant of friction stir welding with great potential of improving joint properties

Friction stir welding (FSW) is a solid-state welding process which is capable of joining materials which are relatively difficult to be welded by fusion welding process. Further, this process is highly energy-efficient and environmental-friendly as compared to the fusion welding. Despite several advantages of FSW over fusion welding, the thermal cycles involved in FSW cause softening in joints generally in heat-treatable aluminum alloys (AAs) due to the dissolution or coarsening of the strengthening precipitates leading to decrease in mechanical properties. Underwater friction stir welding (UFSW) can be a process of choice to overcome these limitations. This process is suitable for alloys that are sensitive to heating during the welding and is widely used for heat-treatable AAs. The purpose of this article is to provide comprehensive literature review on current status and development of UFSW and its importance in comparison to FSW with an aim to discuss and summarize different aspects of UFSW. Specific attention is given to basic principle including material flow, temperature generation, process parameters, microstructure and mechanical properties. From the review, it is concluded that UFSW is an improved method compared with FSW for improving joint strength. Academicians, researchers and practitioners would be benefitted from this article as it compiles significantly important knowledge pertaining to UFSW.     

Filling exit holes of friction stir welding lap joints using consumable pin tools

Abstract

In this study, filling friction stir welding was used to remove the exit hole of friction stir welding lap joints made from AA5456 sheets. For this purpose, the exit holes were filled by consumable pins with various geometries and different pin applying methods. Then, the structures and mechanical properties of the resulting joints were investigated. Results showed that the strength of 7% higher than the strength of the joint with the non-filled exit hole, ～91% of the corresponding defect free joints, is obtainable with this technique. The best results were found by a pin with 11° cone angle, 8?mm diameter and 7?mm length, and with a 6?mm plunge without rotation.     

搅拌摩擦在超塑性材料焊接及成形方面的应用

大量的研究结果表明搅拌摩擦焊接是保证超塑性材料焊接后仍能保持高强度和高塑性的有效焊接方法。尤其是在高应变速度、低温和较低流动应力情况，采用搅拌摩擦成形（Friction Stir Process:FSP）技术来生产超塑性材料是相对简单且有效的方法。对搅拌摩擦在超塑性材料焊接和成形方面的进展做了简要的总结，包括材料、工艺参数及其影响因素等方面。     

异种材料及复合热源搅拌摩擦焊

在对接和搭接方式中,异种材料搅拌摩擦焊相较于同种材料分别具有一些额外的焊接参数,并且对搅拌头材料也有更苛刻的使用要求。总结近年来异种材料搅拌摩擦焊的研究现状,介绍异种材料搅拌摩擦焊过程中脆性金属间化合物的生成及其对焊接接头的力学性能产生的影响。从金属流动机理和数值模拟方面,研究金属间化合物的生成和成长规律,给出针对金属间化合物可能的解决方法。针对高熔点焊材,介绍复合热源搅拌摩擦焊技术、常用的辅助热源以及复合热源搅拌摩擦焊在异种材料搅拌摩擦焊方面的优点和研究的不足之处。     

铝合金LF6与工业纯铜T1的搅拌摩擦焊工艺

利用搅拌摩擦焊技术成功地焊接了防锈铝LF6和工业纯铜T1对接接头,研究了工艺参数对接头组织与性能的影响.结果表明:搅拌头旋转速度与焊接速度的比值大小是保证接头致密性和决定组织、性能的关键因素,合适的焊接工艺参数可以获得组织、性能优良的Al/Cu接头.板材厚度较小时,形成良好焊缝的规范参数范围较宽,焊接过程中接头内部发生了剧烈的塑性流动.由于摩擦热与变形能的共同作用,在焊缝内部形成了Al3.892Cu6.108型金属间化合物,使焊缝局部区域硬度升高.     

铝合金平板搅拌摩擦焊接应力变形分析

针对6056-T6铝合金平板进行搅拌摩擦焊接和试板变形检测试验.并用数值方法对试板变形进行模拟,考察了模拟温度、应力场分布和试板变形情况,对试验和模拟温度、变形进行比较.结果表明,在文中条件下,沿焊缝长度方向试板产生下挠,最大变形量6.3 mm;沿试板宽度方向试板相对发生上拱,最大变形量4.5 mm,模拟与实测变形趋势非常吻合.纵向残余应力在焊缝中心线两侧非对称性分布,前进侧大于回转侧.