铜板搅拌摩擦焊接头金相组织及力学性能

通过大量试验分析，在优化了铜板搅拌摩擦焊接工艺的基础上，分析了铜板搅拌摩擦焊接头的组织、性能及其与工艺参数的关系。研究表明：工业纯铜具有良好的搅拌摩擦焊接性能，优化工艺可获得超强于母材的搅拌摩擦焊接接头。焊合区金属在热力耦合作用下发生塑性变形，造成大量晶粒破碎，破碎的晶粒发生动态再结晶，热力影响区组织可以分成再结晶区、不完全再结晶区和动态回复区。     

T2-H62搅拌摩擦焊接技术

在自行改造的搅拌摩擦焊机上通过大量试验,研究了T2-H62搅拌摩擦焊接技术,优化了搅拌头的材料、形状及尺寸,通过SNR（信噪比）试验设计,计算出紫铜和黄铜搅拌摩擦焊接工艺参数显著性顺序,并通过拉伸试验、硬度试验及弯曲试验测试了T2-H62搅拌摩擦焊接接头的力学性能,最终优化了搅拌摩擦焊接工艺参数。     

LF6铝合金薄板搅拌摩擦焊工艺研究

试验研究了LF6铝合金薄板搅拌摩擦焊工艺，优化了工艺参数，分析了焊缝表面成形及焊接接头组织，力学性能，结果表明：LF6铝合金具有良好的搅拌摩擦焊性能，焊缝区发生动态再结晶，焊缝晶粒被细化，优化工艺参数可使焊接接头强度达到或高于母材。     

L6-LY12异种材料搅拌摩擦焊接技术

通过SN比试验设计和方差分析研究了L6-LY12异种材料搅拌摩擦焊接工艺参数对焊接接头成形及力学性能的影响。参数显著性顺序为：焊接压力、焊接速度、搅拌头旋转转速。试验表明，对于5mm厚L6-LYl2板材，搅拌摩擦焊接工艺参数范围是：焊接压力2000～3000N；焊接速度37．5～60mm／min；搅拌头旋转速度950～1500r／min。优化的最佳工艺参数为2500N、37．5mm／min、950r／min。获取了等强或超强的搅拌摩擦焊接头。     

铝/铜异种材料搅拌摩擦焊接工艺的优化

搅拌摩擦焊(FSW)是近几年发展较快的新型摩擦焊接技术.国内外研究较多的是铝合金及异种铝合金的搅拌摩擦焊接,但对铝/铜异种搅拌摩擦焊接的研究尚不多见.在此通过大量试验,分别在900-1500 rpm、20-50mm/min范围内调整搅拌旋转速度和焊接速度,优化焊缝的成形质量.结果表明,优化工艺参数可以实现铝/铜异种金属...     

铝合金搅拌摩擦焊接缺陷分析及工艺优化

以7075铝合金为研究对象,采用自设计的2.5°内凹轴肩三斜面圆锥搅拌头进行搅拌摩擦焊接试验,研究了下压量,搅拌头旋转速度,焊接速度等不同焊接工艺参数对接头质量的影响。通过分析焊接参数、摩擦产热以及材料塑性流动之间的相互影响,揭示缺陷的形成机理及其对焊接接头性能的影响,并提出了相关的预防与工艺优化方案,以降低7075铝合金搅拌摩擦焊接缺陷的形成机率。     

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。     

基于数学模型的热处理铝合金水下搅拌摩擦焊接参数优化

在热处理铝合金搅拌摩擦焊接中,焊接热循环会使接头局部软化,降低接头性能。水下搅拌焊接技术已被证明可以提高接头强度。为了获得最佳水下搅拌摩擦焊接工艺条件,建立了2219-T6铝合金水下搅拌摩擦焊接数学模型,最大限度地来优化焊接参数。结果表明,水下搅拌摩擦焊接接头可以达到360 MPa的抗拉强度,远高于正常焊接条件下的抗拉强度。     

铝蜂窝板与5A05铝合金的搅拌摩擦焊工艺

文中主要研究铝蜂窝版与5A05铝合金的搅拌摩擦焊工艺,解决了铝蜂窝板搅拌摩擦焊时受搅拌针轴肩压力易塌陷的难题,优化铝蜂窝板焊接接头形式,设计镶嵌式对接接头,进行搅拌摩擦焊工艺试验,分析焊缝力学性能、X射线探伤并观察金相组织,优化搅拌摩擦焊焊接工艺参数,得到了无缺陷、力学性能较好的焊缝.试验结果表明,铝蜂窝板和5A05铝...     

长直铝合金型材高效搅拌摩擦焊技术

搅拌摩擦焊的高效焊接问题一直是研究的焦点。对影响高效搅拌摩擦焊技术的关键因素(焊接工装、搅拌工具和焊接工艺)进行系统阐述并提出优化设计方案。结果表明,采用真空吸盘可以有效提高装卡效率,减少焊接装配时间;采用双重水冷系统和粉末冶金材料制造的搅拌工具,其有效寿命达2000m;通过优化焊接工艺,能够有效实现焊接速度1 000 mm/min的高速搅拌摩擦焊接技术,获得了最高抗拉强度接头系数为76.5%,最高屈服强度为164 MPa的焊接接头。     

Microstructure and Mechanical Properties of Dissimilar Double-Side Friction Stir Welds Between Medium-Thick 6061-T6 Aluminum and Pure Copper Plates

It is difficult to achieve Al/Cu dissimilar welds with good mechanical properties for medium-thick plates due to the inherent high heat generation rate at the shoulder-workpiece contact interface in conventional friction stir welding. Thus, double-side friction stir welding is innovatively applied to join 12-mm medium-thick 6061-T6 aluminum alloy and pure copper dissimilar plates, and the effect of welding speeds on the joint microstructure and mechanical properties of Al/Cu welds is systematically analyzed. It reveals that a sound Al/Cu joint without macroscopic defects can be achieved when the welding speed is lower than 180 mm/min, while a nonuniform relatively thick intermetallic compound (IMC) layer is formed at the Al/Cu interface, resulting in lots of local microcracks within the first-pass weld under the plunging force of the tool during friction stir welding of the second-pass, and seriously deteriorates the mechanical properties of the joint. With the increase of welding speed to more than 300 mm/min void defects appear in the joint, but the joint properties are still better than the welds performed at low welding speed conditions since a continuous uniform thin IMCs layer is formed at the Al/Cu interface. The maximum tensile strength and elongation of Al/Cu weld are, respectively, 135.11 MPa and 6.06%, which is achieved at the welding speed of 400 mm/min. In addition, due to the influence of welding distortion of the first-pass weld, the second-pass weld is more prone to form void defects than the first-pass weld when the same plunge depth is applied on both sides. The double-side friction stir welding is proved to be a good method for dissimilar welding of medium-thick Al/Cu plates.     

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.     

Microstructures and properties analysis of dissimilar metal joint in the friction stir welded copper to aluminum alloy

This paper mainly concentrated on the feasibility of friction stir welding of dissimilar metal of aluminum alloy to copper （I2） and a preliminary analysis of welding parameters influencing on the microstructures and properties of joint was carried out. The results indicated that the thickness of workpiece played an important role in the welding parameters which could succeed in the friction stir welding of dissimilar metal of copper to aluminum alloy, and the parameters were proved to be a narrow choice. The interfacial region between copper and aluminum in the dissimilar joint was not uniformly mixed, constituted with part of incomplete mixing zone, complete mixing zone, dispersion zone and the most region＇ s boundary was obvious. Meantime a kind banded structure with inhomogeneous width was formed. The intermetallic compounds generated during friction stir welding in the interfacial region were mainly CugAl4, Al2Cu etc, and their hardness was higher than oihers.     

接触模型对搅拌摩擦焊接数值模拟的影响

在完全热力耦合搅拌摩擦焊接数值模型中采用两种接触模型--经典的Coulomb接触模型和修正的Coulomb接触模型,模拟了搅拌摩擦焊接过程,以分析不同接触模型对搅拌摩擦焊接过程数值模拟的影响.结果表明,对于低转速的搅拌摩擦焊接,两种模型的预测结果区别不大;但是对于高转速,由于界面摩擦剪切应力没有上限,采用经典的Coulomb接触模型无法模拟,需采用修正的Coulomb接触模型.搅拌头转速的增加不会改变搅拌摩擦焊接技术固态连接的本质.当采用高转速时,焊接构件上、下表面的变形趋于均匀.有利于得到均匀的显微结构.     

轴向载荷变化对搅拌摩擦焊接过程中材料变形和温度分布的影响

采用完全热力耦合模型分析轴向载荷变化对搅拌摩擦焊接过程的影响,发现较低的轴向载荷会导致搅拌摩擦焊接无法完成.搅拌摩擦焊接构件上表面材料由于受到搅拌针和肩台旋转的作用,导致上表面材料变形程度较下表面高,材料沿焊缝中心线的变形并非严格对称,前进侧材料的变形程度较后退侧高,搅拌头轴向载荷的增加会减弱这种不对称性.搅拌摩擦焊接过程中的最高温度随轴向载荷的增加而增加,且搅拌头轴向载荷的增加会促使搅拌区附近的温度分布趋于均匀.     

机器人搅拌摩擦点焊系统设计

搅拌摩擦点焊是一种新型固相焊接技术,机器人焊接是焊接制造业的主要发展方向,将搅拌摩擦点焊与机器人相结合,通过加工相应的焊接装置以及增加机器人的承载能力,设计完成机器人搅拌摩擦点焊装置,实现对搅拌针的精确控制。机器人搅拌摩擦点焊的控制系统是将机器人控制系统和搅拌摩擦点焊控制系统结合,在焊接过程中二者既能独立运行,又相互联系,实现搅拌摩擦点焊装置与机器人协同工作模式,从而实现无间断循环的焊接过程,提高焊接效率。通过实验对比分析机器人搅拌摩擦点焊与传统龙门式搅拌摩擦点焊焊接的工件表面成形和焊点力学性能,结果表明:机器人搅拌摩擦点焊系统实现了复杂结构工件的焊接,表面成形良好,无明显的焊接缺陷,且焊点结合强度与龙门式相当,机器人搅拌摩擦点焊系统具有良好的焊接性能。     

搅拌摩擦固相修复技术研究现状及发展方向

金属结构件在生产和使用过程中易出现裂纹、孔洞和沟槽等缺陷,搅拌摩擦焊具有热输入量小、焊接变形小和焊接效率高等优点,在金属材料修复领域具有巨大的发展潜力。首先总结了搅拌摩擦焊修复的修复性能和特点。由于搅拌摩擦焊修复仅能修复裂纹及体积较小的沟槽等缺陷,对于其他类型缺陷难以有效修复。针对搅拌摩擦焊修复的局限性,介绍了基于搅拌摩擦焊原理的搅拌摩擦点焊修复和搅拌摩擦增材修复。搅拌摩擦点焊修复分为回填式搅拌摩擦点焊修复、填充搅拌摩擦焊修复和摩擦塞焊修复,主要用于匙孔等孔洞类缺陷的修复。阐述了各类搅拌摩擦点焊修复的工作原理、修复接头性能和强化方式,并对比分析了各类工艺的不足之处。搅拌摩擦增材修复分为复合增材修复和增材搅拌摩擦沉积修复,主要用于大面积、大体积类表面缺陷的修复,论述了各类搅拌摩擦增材修复的作用机制、沉积层性能和工艺特点。最后对搅拌摩擦点焊修复和搅拌摩擦增材修复存在的问题及未来发展方向进行了展望。     

超声对不同铝合金搅拌摩擦焊接头性能的影响

利用自行研制的超声搅拌摩擦焊机分别对2219,7A52,LF21铝合金进行了常规搅拌摩擦焊和超声搅拌摩擦焊两种不同焊接的试验,并对常规搅拌摩擦焊与超声搅拌摩擦焊焊缝的微观组织、拉伸断口形貌进行了对比分析.结果表明,超声搅拌摩擦焊与常规搅拌摩擦焊相比热影响区几乎消失;超声搅拌摩擦焊焊缝焊核区组织比常规搅拌摩擦焊焊核区组织晶粒更加细小;断口扫描电镜图显示母材断口韧窝具有非等轴状待征,韧窝边上撕裂棱明显表明为韧性断裂;超声搅拌摩擦焊断口韧窝撕裂棱不明显;超声搅拌摩擦焊比常规搅拌摩擦焊的平均抗拉强度有所提高,但断后伸长率有所降低.     

厚板铝合金搅拌摩擦焊接头不同状态微观组织与力学性能

对14 mm厚2219～O铝合金板进行了搅拌摩擦焊接,研究了无缺陷、有缺陷和经焊后热处理的接头分层切片的微观组织、力学性能和断裂方式.结果表明:无缺陷接头的抗拉强度σb和屈服强度σMM0.2分别从上部的160.8和96.8 MPa下降至底部的146和86 MPa;有缺陷接头的σb和σ0.2分别从上部的132.9和94 MPa下降至底部的126和78.8 MPa;经焊后热处理的试样中部的σb最高,达到243.8 MPa,而上部的σ0.2最高,为123.3 MPa;延伸率δ则依次升高,无缺陷,有缺陷和热处理后接头的δ分别由上部的6.7%,4.8%和7.5%升高至底部的10.1%,8.5%和14%.经焊后热处理的接头焊核区晶粒沿厚度方向更均匀和细小,力学性能明显提高,并以韧性断裂为主,显微硬度波动很小.对于有缺陷接头,焊接缺陷严重降低了接头的力学性能,主要以韧-脆混合方式断裂,各分层的显微硬度均低于无缺陷接头.     

Fabrication of structures by upsetting‐pressure welding

Results of investigations into the mechanical and corrosion properties and structure of friction stir welded joints in V95 alloy of the Al–Zn–Mg–Cu system are presented. It is shown that friction stir welding produces high-strength high-quality welded joints in welding of the ‘unweldable’ alloy, and the properties are determined by the condition of the heat-affected zone. It is also shown that a non-recrystallized structure forms in the core of the welded joints and the most probable mechanism of the formation of the ultrafine-grained equiaxed structure is collective dynamic polygonization and not dynamic recrystallization.