LY12搅拌摩擦焊焊缝成型及接头微观组织分析

利用MEF3光学显微镜和JSM-6700F场发射扫描电镜分析不同焊接参数下焊缝成型特点及无缺陷致密焊接接头的微观组织变化。研究表明:对厚6mmLY12合金,当焊接速度在20mm/min时,搅拌头旋转速度在1200～900r/min间变化时焊缝致密无缺陷,其焊核区晶粒从上表面到下表面逐渐减小;等轴晶粒出现在搅拌头尺寸范围内,在搅拌头尺寸边缘地带,突然出现具有一定流向的受拉变形的晶粒带;接近轴肩的末端区域有热量输入,晶粒开始长大。     

工艺参数影响2060铝锂合金搅拌摩擦焊接头的成形规律

以在航空领域有广泛应用前景的2 mm厚2060-T8 Al-Li合金为研究对象,进行了搅拌摩擦焊对接接头的试验分析,重点研究焊接工艺参数影响焊接接头成形的规律.研究结果表明,呈碗形的焊缝由轴肩作用区与焊核区组成;轴肩作用区的等轴晶的晶粒大于焊核区.当搅拌头的转速为800 r/min且焊接速度为80 mm/min时,焊接接头的表面成形良好且内部无缺陷.与800 r/min,80 mm/min相比,提高旋转频率或降低焊接速度,焊缝表面变得较粗糙;降低旋转频率或提高焊接速度,焊缝内部会出现隧道型缺陷.     

搅拌头及工艺参数对厚板7050铝合金搅拌摩擦焊成形的影响

探索了搅拌头及工艺参数对7050铝合金搅拌摩擦焊接焊缝成形的影响.试验结果表明:搅拌头设计不合理及工艺参数选取不当都将导致焊缝成形不良.轴肩尺寸过大是导致焊缝出现隧道型孔洞的主要原因.工艺规范过强时,焊缝易产生飞边和隧道型孔洞等缺陷.在本试验条件下,采用Ⅲ号搅拌头、旋转速度300 r/min和焊接速度95 mm/min...     

工艺参数对铜/钢搅拌摩擦焊焊缝成形的影响

用搅拌摩擦焊方法焊接了10mm厚的紫铜和低碳钢板,并就工艺参数对焊缝成形的影响进行了研究.结果表明:搅拌头的旋转速度越高,焊缝表面氧化程度越大;焊接速度越大,出现缺陷的现象越严重.采用右螺纹搅拌针的搅拌头进行焊接时,在焊核区底部容易出现孔洞型缺陷.在搅拌头旋转速度为475 r/min,焊接速度为47.5 mrn/min时能获得无缺陷的铜/钢搅拌摩擦焊接头.     

铝锂合金机器人搅拌摩擦焊接头组织和性能

为降低焊接压力以适应机器人搅拌摩擦焊接的需求,采用小尺寸轴肩,在较低焊接载荷下进行搅拌摩擦焊接试验. 以单位面积焊缝热输入相同为控制原则,研究了搅拌头轴肩尺寸对2 mm厚2060-T8铝锂合金搅拌摩擦焊接过程压力、焊缝成形、接头微观组织及力学性能的影响. 结果表明,随着搅拌头轴肩尺寸的减小,所需焊接压力呈非线性下降,且稳定焊接过程中载荷振幅值降低. 当轴肩尺寸为4 mm时,焊缝表面形成较大飞边,且接头内部产生孔洞缺陷,当轴肩尺寸大于6 mm时,能获得表面成形良好且内部无缺陷的接头. 当轴肩尺寸为6 mm时,焊接压力为2 800 N,焊核区平均晶粒尺寸为0.52 μm,接头抗拉强度达到最大为396 MPa,为母材的74.1%,显微硬度呈“U”形分布,断裂位置为焊核区,断裂方式为韧—脆混合型断裂.     

6061铝合金接头成形质量及性能与搅拌摩擦焊工艺参数关系的研究

针对3 mm厚6061铝合金板,进行搅拌摩擦焊工艺参数对接头成形质量与性能的方向研究。轴肩下压量主要影响接头成形,搅拌头转速和焊接速度主要影响接头质量,通过改变上述一次参数,观察并分析接头成形和抗拉强度的变化情况。结果表明,当轴肩下压量为0.2 mm时,焊缝表面成形好、缺陷少且抗拉强度高;搅拌头转速较高或焊接速度较低时,焊缝表面成形好、强度高且鱼鳞状纹路稳定、明显;当搅拌头转数为950 r/min、焊接速度为37.5 mm/min时,焊接接头成形好、抗拉强度最大,并且只有在搅拌头转速与焊接速度相匹配的条件下,才能获得高抗拉强度的焊接接头。     

旋转速度对镁/铜异种金属搅拌摩擦焊接头成形及拉伸性能的影响

保持95 mm/min焊接速度不变的条件下,通过改变旋转速度研究其对镁/铜异种金属搅拌摩擦焊接头成形和力学性能的影响。结果表明:采用750 r/min搅拌头旋转速度焊接时,焊缝表面出现起皮现象;焊核区底部形成明显的隧道槽缺陷。适当增加搅拌头旋转速度至950 r/min时,焊缝表面变得更光滑;混合区尺寸增大;内部隧道槽缺陷消失;该混合区主要由被搅碎的Mg、Cu合金和少量新生成的Mg₂Cu金属间化合物组成;接头的抗拉性能最好,抗拉强度达81.7 MPa;但是,继续增大搅拌头旋转速度至1180 r/min时,不利于接头成形,混合区底部有细小的孔洞缺陷产生。     

焊接速度对7A04铝合金搅拌摩擦焊接头组织与性能的影响

采用不同焊接速度焊接7A04铝合金板材,并对搅拌摩擦焊接头进行微观组织和力学性能分析研究。结果表明,接头焊核区由于搅拌头的搅拌作用及发生动态再结晶,形成细小等轴晶,尺寸远小于母材;机械热影响区处于搅拌头外缘,在搅拌头搅拌作用下发生明显的拉伸变形;热影响区晶粒发生明显粗化。不同焊接速度下焊缝区的硬度分布整体上呈"W"形分布,接头软化,焊缝区硬度低于母材,硬度最高值出现焊核区,最低值出现在热影响区。当旋转速度为800 r/min,焊接速度为120 mm/min时,接头成型性最佳,其抗拉强度为410 MPa,达母材强度的75%。     

LF21板搅拌摩擦焊接头组织与焊接工艺关系的研究

利用搅拌摩擦焊方法对LF21铝合金板进行了焊接实验。分析了接头组织分区情况，探讨了搅拌头尺寸及焊接工艺参数对其接头组织的影响。经过实验得知：焊接时，搅拌头旋转速度为950～1500r／min，焊接速度为23．5-375mm／min，皆可获得接头性能尚可的焊接接头。同时发现，搅拌头旋转速度与焊接速度越小焊缝组织越细小：当两焊板间留有间隙时对焊缝孔洞的形成有一定的影响。     

铁素体不锈钢搅拌摩擦焊工艺及缺陷形成机理

采用钨铼合金搅拌工具对T4003铁素体不锈钢进行搅拌摩擦焊接工艺试验,研究搅拌摩擦焊缝成形、接头组织特征及缺陷形成机理.结果表明,不同旋转速度下随焊接速度增加,轴向压力呈单调增加趋势;当转速为150,250 r/min时,可获得无缺陷致密焊缝;当转速为350 r/min时,靠近前进侧的焊缝区出现孔洞缺陷,随着焊接速度和轴向压力不断增加,焊接缺陷有减少趋势.焊接接头焊核区发生了相变和明显淬硬现象,组织为细小等轴铁素体和低碳马氏体,焊缝具有明显不均匀硬度分布.提出了一种焊缝热塑性金属平衡流动模型分析其缺陷形成机理.     

搅拌摩擦加工MB8镁合金的组织与力学性能分析

研究了MB8(Mg-1.5Mn-0.3Ce)合金在FSP不同工艺参数条件下的组织和力学性能。试验在加工速度恒定为60mm/min,旋转速度分别为800、1200和1800r/min的条件下进行。结果表明,经FSP加工,原始轧制态MB8镁合金的粗大不均匀组织受到搅拌头的剧烈搅拌作用而破碎、分散,并发生动态再结晶,获得细小、均匀的等轴晶粒。在转速为800r/min时,搅拌区的平均晶粒尺寸由原始轧制态的16.5μm细化至6μm。常温拉伸试验结果表明,MB8镁合金经FSP加工后抗拉强度大幅下降,但伸长率显著增大,在1200r/min时伸长率达57%,是原始材料伸长率的160%。此外,采用SEM观察拉伸试样断口,分析了MB8镁合金的断裂机制。     

搅拌摩擦焊接Al-Li合金接头的微观组织及力学性能

采用锥形带螺纹搅拌头搅拌摩擦焊接5mm厚的Al—Li合金轧制板材，并对接头组织、力学性能及断裂特性进行了研究．结果表明，焊核区组织发生动态再结晶，形成细小的等轴晶晶粒，在等轴晶的晶界处析出大量的偏析相．热影响区组织发生回复和粗化反应，形成粗大的棒状回复晶粒；热机影响区组织发生弯曲变形，但整体上仍保留带状组织形貌，前进侧热机影响区组织变形程度高于后退侧，该区同时还发生回复反应，且后退侧热机影响区内的回复晶粒数量多于前进侧．拉伸实验结果表明，焊接速度v=40mm／min时，接头强度达到最大值，为345MPa；v=60mm／min时，接头延伸率达到最大值，为9．6％．硬度测试结果表明，搅拌摩擦焊接头发生软化，前进侧的软化区宽度大于后退侧．断口形貌分析表明，接头断裂模式为韧-脆混合型断裂．     

Cu-Cr-Zr合金搅拌摩擦焊接接头的组织和力学性能

采用旋转速度为750和1500 r/min,焊接速度为23.5 mm/min的焊接参数分别对时效态和固溶态的3 mm厚的Cu-Cr-Zr合金板进行搅拌摩擦焊接,研究转速及母材区(BM)初始状态对搅拌摩擦焊(FSW)接头的微观组织与力学性能的影响,并对接头的力学性能进行模型化定量分析。结果表明:FSW后,接头晶粒显著细化,沉淀相在搅拌头的高温热作用下固溶在基体中。当BM的初始状态为时效态时,与1500 r/min样品相比,750 r/min样品晶粒尺寸较小且存在沉淀相,750 r/min样品力学性能较高,主要是晶界强化和沉淀强化的作用。当BM的初始状态为固溶态时,与1500 r/min样品相比,750 r/min样品晶粒尺寸较小,力学性能较高,主要是晶界强化的作用。当FSW转速相同时,时效态接头的晶粒尺寸小于固溶态接头,而力学性能高于固溶态接头,主要是由于BM的初始组织状态不同导致的。综合分析表明:FSW过程中选用低转速焊接,可以获得性能较优的接头。     

2195-T6铝锂合金搅拌摩擦焊接头微观组织结构与力学性能

采用搅拌摩擦焊对2 mm厚的2195-T6铝锂合金进行焊接,利用OM,SEM,EBSD等分析技术探讨焊接速度对接头组织结构与力学性能的影响. 结果表明,搅拌头转速为800 r/min、焊接速度在120 ~ 210 mm/min范围内,焊核区晶粒均较为细小,平均晶粒尺寸约为1 μm. 随着焊接速度的提高,大角度晶界含量增大,焊核区的{110}<110>织构和{011}<100>戈斯织构消失. 接头硬度的最低值均出现在后退侧热影响区,且在焊接速度为180 mm/min时,接头的抗拉强度与断后伸长率达到最大值,最大抗拉强度为467 MPa,约为母材的86.3%,此时断后伸长率为5.0%,断裂模式为韧性断裂,但断口呈现一定的脆性断裂特征.     

工艺参数对AZ31镁合金搅拌摩擦焊接头组织和性能的影响

以AZ31镁合金为研究对象，采用数值模拟和工艺试验相结合的方法，系统研究了焊接工艺参数对搅拌摩擦焊接头温度场分布、微观组织以及力学性能的影响. 有限元数值模拟的结果表明，随着转速的增加或焊接速度的降低，接头产热逐渐增加，接头上层温度明显高于下层温度，说明搅拌摩擦产热主要来源于轴肩的摩擦运动，而搅拌针摩擦运动和材料的塑性变形只提供了少量的产热. 工艺试验结果表明，随着焊接速度的增加，接头晶粒尺寸降低，且组织均匀性得到改善. 随着转速的增加，接头晶粒尺寸不断增大，过渡区晶粒的均匀性变差. 拉伸过程中裂纹在焊核区与热力影响区之间的界面处萌生和扩展. 其中，转速为1400 r/min、焊接速度为300 mm/min的接头具有较好的力学性能，断后伸长率为16.5%，抗拉强度为252 MPa，分别达到母材的75%和90%.     

搅拌工具尺寸和工艺参数对塑料搅拌摩擦焊焊缝质量的影响

用不同尺寸的搅拌工具对聚氯乙烯(PVC)板材进行了搅拌摩擦对接焊工艺试验.试验证明,在搅拌工具肩部直径为30 mm,搅拌头直径为10 mm,搅拌头旋转速度为1 660 r/min,焊接速度为25 mm/min的情况下,可以得到焊缝饱满、成形美观的焊接接头.提高搅拌头的旋转速度可以成比例地提高焊接温度;焊接速度的影响较复杂,增大焊接速度一方面会降低焊接热输入,一方面又会间接地增大搅拌头的进给阻力,从而增大摩擦发热功率,提高焊接温度;搅拌工具肩部直径直接影响肩部与被焊材料表面的摩擦发热功率,增大肩部直径可以提高焊接温度,还有利于阻止焊缝材料的飞溅和外溢;而搅拌头直径的影响较复杂,增大它既可以提高搅拌头侧面与被焊材料之间的相对运动线速度,从而提高焊接温度,又会增加被焊材料的吸热功率和传热面积,从而降低焊接温度.     

Friction stir butt welding of A5052-O aluminum alloy plates

Friction stir butt welding (FSW) between A5052-O aluminum alloy plates with a thickness of 2 mm was performed.The rotation speeds of the welding tool were 2000 and 3000 r/min,respectively.The traverse speed was ranged from 100 mm/min to 900 mm/min.The defect-free welds with the very smooth surface morphology were successfully obtained,except for at the welding condition of 3000 r/min and 100 mm/min.The onion ring structure was observed in the friction-stir-welded zone (SZ) at the condition of 2000 r/min and 100 mm/min.For all the welding conditions,the grain size of the SZ was smaller than that of the base metal,and was decreased with the decrease of the tool rotation speed and with the increase of the tool traverse speed.The stir zone exhibited higher average hardness than the base metal.The decrease of the tool rotation speed and the increase of the tool traverse speed resulted in the increase in the average hardness of the SZ.The tensile strength of the FSWed plates was similar to that of the base metal,except for at the welding condition of 3000 r/min and 100 mm/min.The total elongation of the FSWed plates was lower than that of the base metal.     

AZ91D镁合金搅拌摩擦焊接头组织与性能

采用搅拌摩擦焊对AZ91D镁合金进行焊接试验,研究了搅拌摩擦焊接头的组织与性能.结果表明,当转速为1 000～1 400 r/min、焊速为50～150 mm/min时,均可得到表面成形良好、内部无孔洞和隧道的焊缝;焊接区与母材组织差异极大,焊接区形成细小、均匀的再结晶组织,具有锻造组织特征;热影响区为部分再结晶组织,再结晶晶粒沿原铸造晶粒的晶界生长;对接头进行拉伸试验,断裂发生在母材处,表明接头的抗拉强度高于母材.     

Friction stir welding of AZ31 magnesium alloys processed by equal channel angular pressing

Equal channel angular pressing (ECAP) is an effective thermo-mechanical process to make ultrafine grains.An investigation was carried out on the friction stir welding (FSW) of ECAPed AZ31 magnesium alloys with a thickness of 15 mm.For different process parameters,the optimum FSW conditions of ECAPed AZ31 magnesium alloys were examined.The basic characterization of weld formation and the mechanical properties of the joints were discussed.The results show that the effect of welding parameters on welding quality was evident and welding quality was sensitive to welding speed.Sound joints could be obtained when the welding speed was 37.5 mm/min and the rotation speed of the stir tool was 750 r/min.The maximum tensile strength (270 MPa) of FSW was 91% that of the base materials.The value of microhardness varied between advancing side and retreating side because of the speed field near the pin of the stir tool,which weakened the deformed stress field.The value of microhardness of the welding zone was lower than that of the base materials.The maximum value was located near the heat-affected zone (HAZ).Remarkable ductile character was observed from the fracture morphologies of welded joints.