6082和7075异种铝合金搅拌摩擦焊接头成型及力学性能

对6 mm厚6082-T6/7075-T6异种铝合金进行了搅拌摩擦焊接,研究焊接速度对接头显微组织和力学性能的影响。结果表明:当搅拌头旋转速度为1200 r/min时,在不同焊接速度下均能获得成形良好、内部无缺陷的焊接接头;随着焊接速度的增加,金属的流动能力降低,焊核区(NZ)的尺寸减小,轴肩影响区(SDZ)和轴针影响区(PDZ)的塑化金属对过渡区(TZ)金属的挤压作用力降低,易形成疏松区;焊接接头的最低硬度点出现在6082铝合金一侧的热影响区,随着焊接速度的增加,接头的最低硬度值和抗拉强度逐渐提高,伸长率逐渐降低,接头均断裂在6082侧的软化区。焊接速度为80 mm/min工艺参数下,获得抗拉强度最大值,为215 MPa,其伸长率为3.8%。     

6082-T6铝合金等离子-CMT复合热源焊接特性研究

以6 mm厚6082-T6铝合金为试验母材开展等离子-CMT复合焊接试验,分析焊接工艺参数对焊缝成形的影响规律,以及接头的组织特征、硬度分布及拉伸性能。获得最优焊接工艺参数为:等离子电流130 A、送丝速度8 m/min、焊接速度50 cm/min,等离子气流量7 L/min。焊缝中心组织主要为等轴晶,热影响区较窄且硬度值最低,接头平均抗拉强度达228.4 MPa,为母材抗拉强度的77.4%,断裂位置在焊接接头的热影响区,呈现韧性断裂特征。     

不同焊丝对6082铝合金焊接接头组织性能的影响

采用ER5356和ER5087铝合金焊丝对6082-T6铝合金板材进行焊接,研究了不同焊丝对6082-T6铝合金力学性能和显微组织影响。结果表明,ER5087焊丝焊接的焊缝硬度高于ER5356焊丝的焊缝硬度,这是由于ER5087焊丝中的Zr细化焊缝晶粒的结果。拉伸试验时焊接接头均断裂于热影响区,ER5087焊丝焊接的接头比ER5356焊丝焊接的接头平均屈服强度和抗拉强度高,断后伸长率稍好。     

7050-T7451铝合金的搅拌摩擦焊接试验分析

在不同焊接参数下进行了7050-T7451铝合金的搅拌摩擦焊接试验,对接头显微组织进行了光学和TEM分析,并测试了接头的抗拉强度和硬度分布.焊接工艺参数通过影响接头微观组织和焊接缺陷来影响接头的力学性能,在转速800r/min和焊速200mm/min的情况下,接头的抗拉强度最高达到母材强度的88%.焊接热输入较高时,接头的拉伸断裂出现在热影响区,而热输入较低时,焊缝底部出现未焊合,接头从此处首先发生开裂.结果表明,焊核区发生了动态再结晶和沉淀相溶解;热影响区发生了沉淀相粗化,晶间出现无沉淀带.     

焊丝成分对6082-T6铝合金焊接接头组织和性能的影响

采用ER5356和ER5087焊丝对12 mm厚6082-T6铝合金进行熔化极惰性气体保护焊(MIG)后,通过显微硬度测试、拉伸力学性能测试、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)和透射电镜(TEM)等研究焊丝成分对焊接接头力学性能与显微组织的影响。结果表明:采用ER5087焊丝焊接的6082-T6铝合金焊接接头焊缝区晶粒更细小;抗拉强度、屈服强度、断后伸长率以及焊接系数均高于ER5356焊丝焊接的6082-T6铝合金焊接接头的;两种焊丝焊接的6082-T6铝合金焊接接头的硬度最低区域与拉伸断裂位置均在距离焊缝中心10~15 mm处的热影响区,该区域β″强化相聚集长大、粗化,导致析出相强化作用减弱,成为焊接接头性能最薄弱区域。     

焊接速度对AA6082搅拌摩擦焊接头根部 缺陷及性能的影响

研究了不同焊接速度对5.1 mm厚6082-T6铝合金搅拌摩擦焊接头根部缺陷及性能的影响.采用光学显微镜观察了不同参数下接头根部缺陷形貌并对不同焊接速度下的接头进行了拉伸和弯曲试验.结果表明,随着焊接速度的不断增加,接头根部未焊透缺陷倾向变大,接头软化区部位最低硬度值逐渐增高.焊接速度由50 mm/min增大到400 mm/min时,接头抗拉强度逐渐增加.进一步增大焊接速度到600 mm/min时,由于根部未焊透缺陷的严重性变大,造成接头强度下降.在软化区是接头薄弱区的条件下,其尺寸较小的根部缺陷不影响接头抗拉强度.但是对接头的抗弯强度有显著的不利影响.     

前预热对厚板6082铝合金焊接接头性能的影响

采用不同的预热温度,通过拉伸、弯曲等试验及金相组织分析,对厚板6082铝合金焊接接头的组织和性能注行研究.结果表明:预热温度越低,接头的抗拉强度越高,但均低于母材抗拉强度；预热温度越高,热影响区软化现象越明显；当预热温度达到一定值时,焊接接头产生液化裂纹.     

5E83铝合金GMAW焊接工艺研究

对8 mm厚5E83铝合金进行单面单道熔化极惰性气体保护焊(GMAW)试验，研究焊接工艺参数对5E83铝合金焊缝成型的影响，观察5E83铝合金焊接接头不同区域的微观组织，确定合适的焊接电流和电弧电压的范围。结果表明：8 mm厚5E83铝合金优化后的焊接工艺参数为焊接电流240～260 A,电弧电压22～26 V。当焊接电流为250 A,电弧电压为22 V时，能取得焊缝熔宽较小且完全焊透、无明显缺陷的焊接接头。焊接接头抗拉强度最高达301 MPa,强度系数为0.82。提高焊接热输入使5E83铝合金GMAW接头显微硬度和抗拉强度降低。     

6082-T6铝合金高焊接速度搅拌摩擦焊接头微观组织与力学性能

研究了高焊接速度2 000 mm/min下6 mm厚6082-T6铝合金搅拌摩擦焊接头的组织与力学性能。结果表明,在高焊接速度下,铝合金接头成形良好,焊核内部没有缺陷。焊核区“S”线呈现出不连续分布状态,焊核区晶粒尺寸细化至10μm,热影响区的沉淀相粗化受到明显抑制。接头的最低硬度值明显提高至72 HV,达到焊核区硬度水平(75 HV)。拉伸测试时,接头断裂于热影响区,抗拉强度为262 MPa,达到母材的85%,优于常规参数下接头强度。研究表明,对铝合金进行高焊接速度搅拌摩擦焊,不仅可以提高接头力学性能,而且可显著提高焊接生产效率。     

6082铝合金MIG焊焊接接头组织与力学性能研究

通过拉伸、弯曲、硬度试验以及金相分析等对6082铝合金MIG焊接头的力学性能与显微组织进行了研究。结果表明:采用5087焊丝焊接6082铝合金时,具有较好的抗拉性能,板厚8和4mm的焊接接头焊态的抗拉强度分别为母材的77.8%和73%;弯曲断裂集中在熔合线处,弯曲角度均较小;6082铝合金MIG焊接头焊缝中心组织为等轴晶,靠熔合线的焊缝晶粒沿散热方向呈柱状晶,熔合区晶粒粗大;软化区出现过时效效应,使Mg2Si长大,成为接头最薄弱的区域。     

不同MIG焊方法对6082铝合金焊接接头力学性能的影响

采用硬度、拉伸和微型剪切试验研究了A6082铝合金在单脉冲MIG焊、双脉冲MIG焊2种焊接工艺条件下焊接接头的力学性能。结果表明:双脉冲MIG焊方法获得的铝合金接头焊接系数达到了70.0%,单脉冲焊获得的接头焊接系数达到了68.6%。单脉冲及双脉冲MIG焊焊接接头硬度都是热影响区处的最低,拉断部位均在热影响区的软化区域,剪切试验结果也证明热影响区部位剪切功最低。另外,双脉冲焊接接头的冲击韧性优于单脉冲焊接头的。     

高速列车铝合金车体典型接头激光-MIG复合焊接特性研究

针对传统高速列车3 mm厚A6N01S-T5铝合金型材典型接头结构开展激光-MIG复合焊接试验,优化复合焊接工艺参数,分析接头组织性能,研究激光-MIG复合焊的工程适应性。结果表明,在最佳工艺参数下,焊缝成形良好、无气孔缺陷。焊缝中心为树枝状铸态组织,靠近熔合线焊缝为柱状晶组织,熔合区较窄但热影响区存在晶粒轻微粗大现象;焊缝区硬度低于母材区,硬度最小值位于熔合线附近的热影响区;最佳工艺参数下接头的平均抗拉强度为204.6 MPa,达到母材的83.5%;断裂发生在熔合线附近,断口形貌呈现典型的塑性断裂特征;接头的弯曲性能良好;组对间隙小于1.0 mm时,最佳工艺参数具有通用性,焊缝成形及接头抗拉强度良好;组对间隙增至1.5 mm时,优化工艺参数焊缝成形及接头抗拉强度依然良好。结果表明,激光-MIG复合焊对高速列车铝合金车体典型接头具有良好的焊接可行性和工程适应性。     

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。     

焊接速度对6005A-T6铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头力学性能的影响

文中研究了转速和热输入特征值WP一定两种条件下焊接速度对6005A-T6铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头力学性能的影响. 结果表明,转速一定时,接头抗拉强度随焊接速度的增加呈先增大后减小的趋势;热输入特征值WP一定时,随着焊接速度的增加,接头的抗拉强度持续减小;接头呈现出三种断裂方式,分别为发生于热影响区的Ⅰ型断裂、发生于焊核区的Ⅱ型断裂和发生于热力影响区的Ⅲ型断裂;Ⅰ型断裂和Ⅱ型断裂为韧性断裂;Ⅲ型断裂为包含韧性断裂和脆性断裂的混合型断裂;接头拉伸断裂位置并非总出现在硬度最低处;焊接速度小于1 000 mm/min时,WP ≤ 1有利于提高接头力学性能,而焊接速度大于1 000 mm/min时,WP > 1更有利于提高接头力学性能.     

轨道车辆用铝合金近距离焊缝焊接及数值模拟

对焊缝间距40 mm和30 mm的轨道车辆采用6082-T6铝合金板材进行近距离焊缝多层多道焊接试验。通过VT、RT等无损检测手段检验了焊接质量,进行弯曲、拉伸等试验分析了焊接接头的综合力学性能,并结合sysweld软件对焊接热源及应力场进行了数值模拟。结合模拟结果表明:焊缝中心距离为30 mm时,焊接质量、拉伸强度和弯曲性能均能达到标准要求,抗拉强度较焊缝间距60 mm的普通焊接接头下降了近10%,重叠热影响区(HAZ)的显微硬度比间距40 mm时下降约7.02%,最大焊接应力148.499 MPa发生在交汇的HAZ内,近距离焊缝接头的综合力学性能满足设计使用要求。     

2219-T87铝合金变极性等离子焊接接头软化行为分析

采用变极性等离子焊接4 mm厚的2219-T87铝合金板材,并对焊接接头的软化行为进行试验研究。通过拉伸试验、硬度测试和微观金相试验来分析焊接接头的强度、硬度、组织,系统研究变极性等离子焊接接头软化行为,并与TIC焊工艺方法进行对比试验分析。结果表明:采用变极性等离子焊接4 mm厚的2219-T87铝合金板材,焊接接头的拉伸性能优于TIG焊,抗拉强度平均提高了6%左右,断后伸长率平均提高了67%左右;焊缝区和热影响区的硬度都高于TIG焊;从试验测试点数来看,采用VPPA焊接的焊缝熔宽和热影响区宽度都较小;热影响区的第二相质点都存在一定的长大,但长大倾向较小。总的来说采用变极性等离子焊接4 mm厚的2219-T87铝合金板材,有效改善了焊接接头的软化,提高了接头的强度。     

焊接对Mg-3Nd-0.2Zn镁合金焊接接头组织与性能的影响

研究了激光焊接热输入对Mg-3Nd-0.2Zn合金焊接接头成形性、显微组织、力学性能和断口形貌的影响,分析了Nd元素的作用机理。结果表明,当焊接热输入小于84J/mm时,焊接接头未焊透,热影响区宽度和晶粒尺寸的变化幅度较小且随着焊接热输入增大,焊接熔深逐渐增加;而当焊接热输入增加至84J/mm以上时,焊接接头熔透,且随着热输入增加,焊缝上表面和下表面熔宽都有所增加,焊接接头热影响区宽度和晶粒尺寸都呈现逐渐增加的趋势。3种焊接热输入下焊接接头的抗拉强度和伸长率分别达到母材的85%和87%以上。在完全熔透情况下,焊接热输入的增加会使得焊接接头强度和塑性有所降低,而在焊接热输入为84J/mm时具有理想的强度和塑性。     

6061铝合金光纤激光填丝焊工艺与性能研究

采用光纤激光填丝焊工艺对6061铝合金进行焊接,研究了激光功率、焊接速度和送丝速度对铝合金激光焊接接头质量和热输入对接头拉伸性能的影响。结果表明,6061铝合金激光填丝最佳焊接工艺为激光功率2 k W、焊接速度3 m/min、送丝速度1.5~3.0 m/min。激光焊接接头抗拉强度随热输入增加而降低,热输入由80 J/mm增加到146J/mm,抗拉强度由218 MPa降低到206 MPa。     

5083铝合金MIG焊接头微观组织与力学性能

采用熔化极惰性气体保护焊开展了6 mm厚5083-H111铝合金热轧板焊接工艺试验,研究了接头宏观形貌和力学性能随工艺参数的变化规律,分析了不同区域的微观组织和元素分布对接头力学性能的影响。结果表明,采用优化后的工艺参数进行焊接,得到的接头表面成形良好,无明显缺陷。随着送丝速度增加,焊缝宽度随之增加;熔合线附近的热影响区发生完全再结晶,形成了粗大的等轴晶;焊缝边缘沿散热方向形成柱状晶,焊缝中心则为细小的等轴晶组织;Fe和Mn在热影响区偏聚严重,形成Al6(Fe, Mn)相,焊缝中Mg主要分布在晶界处,形成β(Al3Mg2)相。拉伸试验结果表明,接头最大抗拉强度可达307 MPa,约为母材抗拉强度的96%,拉伸后断裂于热影响区,呈韧性断裂;受焊接热输入影响,焊缝和热影响区的硬度低于母材,随着焊接热输入增加,焊缝和热影响区的硬度降低。 创新点： (1)优化焊接工艺参数,获得了表面成形良好的焊接接头。 (2)研究了焊接工艺参数对接头宏观形貌和气孔分布的影响。 (3)阐明了接头不同区域的微观组织和元素分布对接头力学性能的作用机理。     

轨道交通用铝合金搅拌摩擦焊接头组织与性能

通过金相组织观察、断口扫描分析、拉伸试验和显微硬度测试等分别研究了6082-T6和5083铝合金搅拌摩擦焊(FSW)接头的微观组织和力学性能.结果表明,接头断面组织可分为焊核区(WN)、热机影响区(TMAZ)、热影响区(HAZ)、母材区(BM)四个区域.焊核区为动态再结晶的细小等轴晶组织;热机影响区为回复晶粒组织,晶粒产生了较大的弯曲变形;在热影响区发生了晶粒粗化现象,晶粒形态与母材相似.两种铝合金搅拌摩擦焊接头的拉伸断口均呈韧性断裂特征,接头断裂位置为热影响区的前进侧,表明热影响区为接头最薄弱的区域.力学性能测试表明,6082和5083铝合金接头的抗拉强度分别为242 MPa和301.6 MPa,分别达到母材本身抗拉强度的76.8％和88.7％;两种接头的显微硬度分布曲线均存在一个最低值,该最低值位于前进侧的热影响区.