2A12铝合金搅拌摩擦焊温度场及接头组织分析

为了获得2A12铝合金搅拌摩擦焊(FSW)焊接过程中焊接温度场的动态演变和焊接热循环曲线的变化规律,探索焊接热作用过程与接头微观组织的内在联系,利用ANSYS软件,建立了搅拌摩擦焊接传热过程的有限元数值分析模型,对6 mm厚2A12铝合金FSW焊接过程进行了数值分析,观察了焊核区、热力影响区、热影响区和母材的显微组织,分析了接头不同区域所经历的热作用和机械作用。结果表明,焊核区实质为焊接过程中温度超过了母材实际再结晶温度的区域;焊核区上部、焊核区下部、热力影响区、热影响区的显微组织特征与各自所经历的热-力复合作用具有密切的内在联系。     

焊接压力对TB2钛合金线性摩擦焊焊接接头组织性能的影响

为了研究线性摩擦焊焊接压力对焊接接头组织和性能的影响,以TB2钛合金为研究对象,在不同焊接压力下进行了线性摩擦焊焊接试验,并对接头进行了微观组织观察和力学性能测试。金相试验结果显示,焊缝界面两侧组织发生了明显的再结晶,接头热力影响区中,越靠近焊缝的晶粒变形程度越大;随着焊接压力的增大,焊缝再结晶晶粒尺寸和焊缝区的宽度也逐渐减小,热力影响区中晶粒变形程度增大,再结晶晶粒更加细小,再结晶位置由变形β晶粒内部和晶界转变为仅在β晶界。拉伸试验结果表明,摩擦压力大于70 MPa时,接头抗拉强度高于母材;摩擦压力为40 MPa时,结合面易形成氧化物残留,进而严重影响接头性能。     

TA19钛合金线性摩擦焊接试验研究

为了探索TA19钛合金线性摩擦焊合适的工艺规范,在不同摩擦压力下进行了TA19钛合金线性摩擦焊接试验,并对焊接接头的组织特征和力学性能进行了分析。组织分析结果显示,焊缝区为再结晶组织,晶粒有所细化;热力影响区晶粒发生不同程度的变形,晶粒沿摩擦方向伸长;热影响区β相含量增加,推测发生了β相转变,β相层片状组织变厚,使等轴初生的α相晶粒有所减小。力学性能试验结果显示,焊接接头各区显微硬度均高于母材;拉伸试样断在母材区,接头强度不低于母材;接头平均冲击韧性均大于母材,冲击性能良好。研究结果表明,TA19钛合金线性摩擦焊焊接工艺窗口宽,在差异较大的摩擦压力下均能获得高质量接头。     

铝与钢的摩擦焊接接头分析

对铝与钢进行了摩擦焊接试验,通过光学显微镜对焊接接头显微组织进行了观察,结合电子探针(EPMA)及XRD对焊接接头进行了分析。铝和钢摩擦焊接所得到的接头在焊缝处铝侧有飞边,而钢侧没太大变形,对该焊接接头进行整体拉伸试验,接头在铝侧发生断裂,接头抗拉强度Rm=96 MPa,表明接头强度高于铝基材的强度,形成了良好的焊接接头。通过分析发现,铝与钢摩擦焊接接头结合方式属于机械及冶金结合,且焊接接头处钢侧晶粒细小,并发生了明显的变形,距离焊缝越近铝侧的晶粒越细小。     

无针搅拌摩擦点焊技术

为了消除搅拌摩擦点焊固有的“匙孔”缺陷,采用无针搅拌摩擦点焊（probeless friction stir spot welding,P-FSSW）工艺,在不同的焊接参数下对新型铝锂合金2198-T8进行了点焊试验,并分析了点焊接头的金相组织及其力学性能。结果表明,无针搅拌摩擦点焊工艺可以有效消除“匙孔”缺陷,但受工艺限制,无针搅拌摩擦点焊焊接工艺较适用于低熔点合金及薄板焊接。     

热输入对2Al2铝合金焊接接头组织及性能的影响

选用两组不同焊接热输入分别对2Al2铝合金进行了焊接工艺评定,并对焊接接头进行了拉伸试验、弯曲试验、硬度检测、宏观检查及金相组织分析等。通过对比两种不同焊接热输入下所焊焊接接头的力学性能及金相组织的变化,尤其是焊接热输入对焊接接头软化程度及晶粒度的影响,优化出焊接2Al2铝合金时比较理想的焊接热输入,即7.2~9 kJ/cm。该结论可用于指导同类产品的焊接生产。     

航空用6061铝合金板材组织及焊接性能研究

为了探究国产6061铝合金板材的可焊性,以验证其代替进口材料使用的可行性,通过采用力学、金相等试验手段,对国内外6061铝合金板材焊接接头在T42态、T62态下进行了力学性能、拉伸断口宏观形貌OM及SEM分析。试验结果表明,国产6061铝合金拉伸强度较好,强度系数分别达到95%、91%,与同规格的进口材料相当;国产及进口6061铝合金焊接接头横向拉伸断裂方式均为垂直于应力方向的正断,焊接接头的断裂区域均为热影响区,断口均呈微观韧窝形貌,与传统铝合金材料焊接断口形貌基本一致。分析结果表明,国产6061铝合金板材焊接性能良好,可以替代进口材料使用。     

X65管线钢焊接接头耐腐蚀性能研究

针对长输管线钢在输油过程中焊接接头腐蚀严重的情况,分别采用PAW焊打底+MAG焊填充、盖面以及TIG焊打底+MAG焊填充、盖面的方法对国产X65管线钢进行焊接,并将所得到的焊接接头与X65管线钢上的SAW焊接接头进行比较。对比3种焊接方法所得到的接头在显微组织、硬度上的差别,并通过三电极电化学研究方法和SSCC试验,评价了不同焊接接头的耐腐蚀性能。结果表明,采用PAW焊打底的焊接接头组织均匀细小,SSCC敏感性最低,耐蚀性能最好;TIG焊打底的焊接接头显微组织与母材相近,耐蚀性能稍差于PAW焊打底的焊接接头;而SAW焊的焊接接头晶粒较粗大,裂纹敏感性稍高,耐蚀性能最差。     

高钢级管线钢摩擦焊焊接接头组织与硬度分析

为了提高高钢级管线钢焊缝的冲击韧性,采用连续驱动摩擦焊对X80管线钢进行了焊接,并对其焊接接头的组织及硬度进行了分析和检测。结果表明,X80管线钢连续驱动摩擦焊焊接接头焊缝区组织为铁素体和粒状贝氏体,热影响区的组织由原始的针状铁素体转变为先共析铁素体、针状铁素体及粒状贝氏体。焊接接头的硬度高于母材,其中焊缝区域硬度最高,达到了247.4HV10,其次是热影响区,母材的硬度最低,且在焊缝两侧,硬度值呈对称分布。     

空心抽油杆摩擦焊接头的焊后热处理工艺研究

采用了两种热处理工艺对35CrMo空心抽油杆的摩擦焊接头进行了焊后热处理,一种是先对焊缝区进行调质处理,然后去除内外飞边;另一种是先对焊缝区正火,去除内外飞边后再进行调质处理。对这两种摩擦焊接头的金相组织及硬度的分析结果表明,焊接接头先调质、后切除飞边的焊后热处理工艺可获得较好的金相组织,不仅能消除焊接接头的残余应力,恢复接头的韧性,而且获得了合适的硬度,有利于内外飞边的车削加工。     

冷却环境对DH36钢摩擦叠焊接头连接质量的影响

为了确定摩擦叠焊方法在不同海域的应用条件,采用天津大学自主研制的摩擦叠焊设备,分别在水温2~3℃和水温18~20℃条件下,对DH36钢进行了水下摩擦叠焊工艺试验。试验结果表明,水温高(18~20℃)时的摩擦叠焊接头质量明显优于水温低(2~3℃)时的接头质量,接头拐角处的缺陷长度较小;水温低(2~3℃)时,焊缝中心组织主要为板条马氏体,局部区域有少量板条贝氏体组织,水温高(18~20℃)时,焊缝中心组织主要为板条贝氏体。     

钛合金厚板焊接接头残余应力测试

采用局部逐层对称剥削材料盲孔法对51 mm厚钛合金Ti80板焊接接头残余应力进行了测试,并系统研究了其三维残余应力分布特征。结果表明,局部逐层剥削材料盲孔法能有效测量大厚度焊接件焊接接头的内部残余应力,并能准确反映大梯度变化应力状态。钛合金焊接接头,沿垂直焊缝方向在距焊缝中心-10~10 mm范围内,具有较高拉应力,应力值集中在500 MPa左右,且拉应力峰值出现在上表面距离焊缝中心10 mm位置;沿厚度方向距焊缝中心-10~10 mm范围内,为拉应力,表层应力普遍大于内部应力。在远离焊缝位置沿厚度方向为压应力,应力值为200~680 MPa,且峰值出现在距离上表面5 mm和焊缝中心20 mm位置处。     

TC4钛合金不同焊接方法焊接性及接头性能分析

为了研究TC4钛合金在不同焊接方法条件下的焊接性及接头性能,对TC4钛合金分别进行了氩弧焊、冷焊、激光焊、电子束焊以及电阻点焊试验,并对接头的强度、硬度、塑性、韧性、金相组织等进行了对比分析。试验结果显示,采用TA18焊丝,氩弧焊接头强度平均值为982.5 MPa,伸长率为7.5%,强度和塑性匹配良好;冷焊接头强度平均值974.5 MPa,焊缝区硬度低于热影响区,热影响区宽度0.7~1.0 mm,焊接变形改善明显;激光焊接头强度平均值956.5 MPa,伸长率达母材水平;电子束焊接头强度高于母材,塑性低于母材,热处理后接头强度升高,焊缝区存在金相组织的梯度分布;电阻点焊接头的熔核直径和抗剪力随焊接参数增大逐渐增大。研究表明,TC4 钛合金具有良好的焊接性,在弧焊、束焊和电阻焊工艺下,焊接性良好,焊接接头金相组织合理,强度、塑性等 力学性能指标匹配良好。     

焊接电流对高强铝合金电阻点焊热裂纹的影响

为了探究焊接电流对高强铝合金电阻点焊热裂纹的影响规律,只改变焊接电流大小,其他焊接参数保持不变,在DZ-3×63型三相次级整流点焊机上进行了2A12-T4高强铝合金的点焊试验。结果表明:随焊接电流的增大,结晶裂纹从无到有、从小到大,当焊接电流为设备最大电流Imax的54%时出现了贯穿整个熔核的结晶裂纹。试验还发现了存在于热影响区中的液化裂纹和胡须裂纹,它们都是晶界的低熔点相受热重新熔化在应力的作用下开裂形成的。     

铜合金塑性与成分对其与钢材搅拌摩擦钎焊可焊性的影响

为了解决搭接搅拌摩擦焊中出现的搅拌针磨损、焊接区域窄、钩型缺陷等问题，将搅拌摩擦钎焊（FSB）技术分别应用于含锡铅青铜（Cu－Sn－Pb）、H62黄铜及T2紫铜与45钢的连接，以研究上方铜合金塑性与成分对界面接合的影响。结果显示，以Sn作钎料的T2/45钢接头表面成形好，焊合率95%，仅在前进侧出现局部未焊合缺陷；以Zn作钎料的含锡铅青铜/45钢组合因该铜合金热裂而无法形成接头，原因是含锡铅青铜中偏聚的铅块会导致热裂纹，并使润湿性变差；以Zn作钎料，H62黄铜/45钢接头表面成形光滑，但因界面冶金反应不够充分，接头强度低。研究表明，FSB中上方工件的室温与高温塑形和成分分别对焊接接头表面成形和界面反应有显著影响；Cu－Sn－Pb过度溶解（溶穿出现裂纹）与H62黄铜溶解不足都影响结合强度，T2紫铜适度溶解与合金化有利于改善界面致密性与强度。