低于β相相变温度时TC4钛合金搅拌摩擦焊接头的成形及拉伸性能

利用轴肩直径为15 mm的钨铼合金搅拌头对2.5 mm厚TC4钛合金进行搅拌摩擦焊,重点分析接头成形、显微组织与拉伸性能。结果表明:焊核区的横截面形貌呈现典型的"碗形";当转速小于200 r/min时,焊接过程中的温度峰值低于β相相变温度。组成焊核的搅拌针作用区常出现"撕裂"型缺陷,其主要与焊接过程中的焊接拉应力有关;降低搅拌头的旋转速度有利于减小、甚至消除"撕裂"型缺陷。低于相变温度下获得的无缺陷焊接接头的抗拉强度几乎与母材的等同,拉伸测试后的断口由大量韧窝组成,为典型的韧性断裂。     

Cf/PPS复合材料辐射预热超声焊接工艺及其接头断裂分析

研究了辐射预热超声波焊接方法对碳纤维增强聚苯硫醚复合材料（C_f/PPS）的适用性,重点考察了预热温度和焊接压力对连接界面成形及接头力学性能的影响.结果表明,升高预热温度可促进接头界面树脂的熔合,当预热温度大于110℃时,熔合率可达百分之百;当焊接压力增大时,接头的连接面积逐渐增加,但其拉剪强度呈现先上升后减少的趋势.当预热温度为110℃,焊接压力为0.3 MPa时,接头成形最佳,强度达到最高的20 MPa.     

铝合金表面液态钎料声致铺展前沿氧化膜行为的研究

超声波钎焊技术始于上世纪30年代末,它无需钎剂即可实现铝合金、铝基复合材料、钛合金、陶瓷等难润湿材料的连接,被普遍认为是替代钎剂钎焊最有前途的方法。钎料/母材润湿界面氧化膜的去除是超声波钎焊中的一个主要问题,氧化膜的残留将严重影响钎焊质量。本文针对铝合金表面液态钎料声致铺展前沿往往存在氧化膜残留的问题,采用实验与模拟相结合的方法分析了氧化膜残留的特征、原因,并提出相应的消除措施。本文的研究工作对提高超声波涂覆、表面金属化以及超声波钎焊的质量具有重要意义。     

静轴肩辅助铝镁搅拌摩擦搭接接头的组织与性能

文中将静止轴肩技术应用到铝镁异种合金的搅拌摩擦搭接过程中,并分析了焊接速度对接头成形和力学性能的影响.结果表明,静止轴肩能够增强上下板之间的材料交换,焊后搅拌区呈较大的洋葱环形貌,其内部分布大量的金属间化合物;搭接面处发生良好的冶金结合.由于生成金属间化合物,洋葱环区域的显微硬度值明显高于接头其它区域.X射线衍射结果表明,金属间化合物的主要成分是Al₃Mg₂和Al₁₂Mg₁₇.接头的抗拉强度随着焊接速度的增加呈先上升后下降的趋势,最大值在焊接速度为40 mm/min时取得.     

Effect of refilling time on microstructure and mechanical properties of friction spot welded LY12 aluminum alloy

Friction spot welding (FSpW) was successfully used to produce joints of LY12 aluminum alloy. The effects of refilling time on microstructure and mechanical properties of FSpW joints were systematically studied. Results show that the cross-section of FSpW joint presents a basin-like morphology. A white bonding ligament exists in the center of the joint. The stir zone can be clarified into sleeve affected zone and pin affected zone based on different grain sizes. With increasing the refilling time from 2.0s to 3.5s, grains in the stir zone become coarser, microhardness of the joint decreases and tensile shear failure load of the joint firstly increases and then decreases. The maximum tensile shear failure load of 8 130 N is attained when the refilling time is 3.0s. Shear-plug fracture mode and shear fracture mode can be observed in the tensile shear tests. The maximum hardness of 169.7 HV is attained in the joint center when the refilling time is 2.0s.     

天然气管道在役修补焊接过程的数值模拟

文中采用MSC·Marc软件对天然气管道在役修补焊接过程进行数值模拟. 采用的焊接方式为钨极惰性气体保护焊. 焊接过程中熔池底部未熔化材料受高温后强度降低，管道内部的压力易导致其失效. 温度场分析结果表明，当焊接电流为220 A时，管道内壁温度峰值为1 131 ℃，低于管道材料的熔点，该温度下材料的屈服强度远高于管道内压. 当焊接电流介于240~260 A范围时，容易发生焊透缺陷. 盖板周围为封闭环焊缝，其应力场相比于直焊缝较复杂，模拟结果显示其等效残余应力分布不对称，在焊缝的收弧区域出现峰值，220 A焊接电流下为212.3 MPa. 盖板沿着管道径向方向发生收缩变形，最大变形量为1.79 mm.     

6061-T5铝合金水平补偿搅拌摩擦焊接头力学性能研究

采用水平补偿搅拌摩擦焊技术对4 mm厚6061-T5铝合金板进行焊接,设计了水平补偿搅拌摩擦焊对接接头结构,测试焊接接头的强度、延伸率和硬度,分析接头的断裂形式。结果表明,对于4 mm厚的6061-T5铝合金,在搅拌头旋转速度为1 500 r/min、搅拌头轴肩压入量为0.2 mm、补偿凸台高为0.3 mm的条件下,焊速为400 mm/min时可获得抗拉强度为227 MPa且弯曲性能良好的接头。焊接接头断口存在明显的分层,有韧性撕裂的痕迹。接头硬度大致呈"W"型分布,后退侧的硬度高于前进侧,显微硬度的最大值出现在接头后退侧。     

半螺纹搅拌针对2024铝合金搅拌摩擦搭接焊力学性能影响

作为影响搅拌摩擦焊（FSW）过程中塑性材料上下流动的重要因素,搅拌针螺纹形貌同样对搅拌摩擦搭接焊（FSLW）的材料流动和力学性能有着重要影响.为研究半螺纹搅拌针对FSLW接头显微组织和力学性能的影响,文中将全螺纹搅拌针和半螺纹搅拌针用于包铝2024铝合金FSLW试验,并对不同搅拌针作用下的FSLW接头的横截面形貌、剪切拉伸载荷、断裂位置等方面进行分析对比.结果表明,半螺纹搅拌针会使钩状缺陷向下弯曲,从而使FSLW接头具有较大的有效板材厚度以及搭接宽度.断裂模式同为剪切断裂,但半螺纹搅拌针作用下的FSLW接头拥有更大的拉断载荷.     

回填式搅拌摩擦点焊过程的材料流动规律模拟

利用流体力学软件ANSYS FLUENT模拟了回填式搅拌摩擦点焊过程的材料流动行为,着重分析了搅拌头旋转速度与回填速度对材料流动的影响规律并加以试验验证.模拟结果表明,材料的流动速度随着到套筒内外壁距离的增加而减小,流动速度最大值出现在套筒端面的外壁处.在套筒内部,流动速度最小的材料位于焊点的中心处,此处的材料流动状态可通过增加旋转速度进行改善;从扩大焊点有效面积的角度来讲,增加搅拌头的旋转速度优于增加回填速度.上述规律得到了试验验证.     

Effects of pin geometry on the material flow behavior of friction stir spot welded 2A12 aluminum alloy

A three dimensional finite volume model was established by the ANSYS FLUENT software to simulate the material flow behavior during the friction stir spot welding (FSSW) process. Effects of the full-threaded pin and the reverse-threaded pin on the material flow behavior were mainly discussed. Results showed that the biggest material flow velocity appeared at the outer edge of the tool shoulder. The velocity value became smaller with the increase of the distance away from the tool surface. In general, material flows downwards along the pin thread when the full-threaded pin is used. Meanwhile, both the materials of the upper and the lower plates flow towards the lap interface along the pin thread when the reverse-threaded pin is used. The numerical simulation results were investigated by experiment, in which 2A12 aluminum alloy was used as the research object. The effective sheet thickness (EST) and stir zone (SZ) width of the joint by the reverse-threaded pin were much bigger than those by the full-threaded pin. Accordingly, cross tension failure load of the joint by the reverse-threaded pin is 23% bigger than the joint by the full-threaded pin.