针长对FSSW接头成形及拉剪性能的影响规律

作为影响搅拌摩擦点焊过程中材料流动行为的主要因素,搅拌头形貌对接头质量存在至关重要的影响。使用不同针长的搅拌头对7075-T6铝合金进行点焊试验,研究了针长对接头成形及拉剪性能的影响。结果表明,不同针长的搅拌头可导致上下板材料之间混合程度的不同,从而形成不同的接头横截面形貌以及钩状缺陷形貌。随着针长的增加,接头的拉剪载荷先上升后下降,最大拉剪载荷在针长为4 mm时获得,其值为10027 N。     

激冷影响TC4钛合金FSW残余应力与变形的规律

以2 mm厚TC4钛合金板材作为研究对象,基于ABAQUS模拟软件对空冷和激冷条件下钛合金搅拌摩擦焊的温度场和失稳变形进行了研究,并对模拟结果进行了实验验证。结果表明：焊接过程中的温度场均为椭圆形分布,在垂直于焊缝方向残余应力均为双峰型分布。与空冷条件相比,激冷可减小焊接过程中温度峰值与高温分布范围;焊件表面拉应力的降低程度远大于焊件底部拉应力的降低程度。当激冷温度与距离分别是-30 ℃与20 mm时,激冷条件下焊件马鞍形相当于空冷条件下变形量的72.2%。     

静止轴肩对FSW温度与应力影响的数值模拟

目的研究外部辅助静止轴肩对搅拌摩擦焊接过程温度场以及应力场的影响。方法建立有限模型并采用热机耦合的方法分析常规与静止轴肩辅助工艺下7075-T6铝合金搅拌摩擦焊接过程,得出不同工艺下的焊接温度与应力分布状态。对比常规与静止轴肩工艺下的温度与应力结果,得出静止轴肩对焊接过程中温度与应力的影响规律。结果焊缝横截面的高温区域均呈现出上宽下窄的碗型分布。相比于常规工艺,静止轴肩辅助工艺的焊缝区域温度具有上升速度较慢、下降速度较快的特点,且温度峰值低了55.7℃。静止轴肩具有随焊碾压的作用,在焊接过程中为焊缝区域提供一个额外的压应力,抵消焊接过程中产生的拉应力,焊后残余应力降低了17.4%。结论静止轴肩辅助工艺对焊缝区域的温度峰值以及残余应力峰值的降低均具有明显效果。     

Effect of temperature field on flashes formation of continuous drive friction welding

On basis of the finite element software DEFORM, the 2D coupled thermo-mechanical model of continuous drive friction welding of ring parts is established. The temperature and the flashes during the welding process are investigated. The results of numerical simulation show that the temperature of friction surface is higher than that of other region and the peak temperature increases with the increase of welding time. During the process of friction stage, no flash appears because of the low temperature and the small axial friction pressure. At the forging stage, the flashes appear, whose dimensions and bending degree increase with the increase of welding temperature. Moreover, with the increase of rotational velocity and axial forging pressure, the dimensions and the bending degree of flashes of continuous drive friction welding increase.     

钛合金搅拌摩擦焊研究进展

搅拌摩擦焊是一种固相连接技术,具有低应力、小变形、绿色环保等优点。在航空、航天等领域广泛应用的钛合金材料的搅拌摩擦焊技术,是目前国内外研究的热点与难点。主要从焊接接头的显微组织、力学性能、搅拌头磨损和复合工艺这几个方面,介绍了钛合金搅拌摩擦焊的研究进展,并对该技术未来的发展趋势进行了展望。     

金属与复合材料搅拌摩擦搭接焊的研究现状

金属与复合材料连接研究目前处于初级阶段。在焊接方面,搅拌摩擦焊作为一种固相连接技术,可以在较低温度下实现物理化学性能差异较大的金属与复合材料的连接。综述了国内外金属与复合材料搅拌摩擦搭接焊的研究现状,在接头形式、焊具设计、焊接参数优化以及连接机制等方面做了详细介绍。结果表明,静止轴肩可有效提高接头表面成形质量及抗拉强度;接头内的锚结构能够有效增加接头的机械互锁能力;通过优化焊具形貌及工艺参数可以增加锚结构尺寸。金属与复合材料的连接机制主要为机械互锁、化学键合以及较弱的范德华力。此外,对金属与复合材料搅拌摩擦焊的发展提出了相关建议。     

7075铝合金薄板搅拌摩擦点焊接头力学性能研究

采用正交试验法对7075铝合金薄板搅拌摩擦点焊工艺参数进行了优化,分析了点焊接头的成形情况,测试了接头的抗拉强度和焊点的硬度,分析了接头冶金结合面积与最大抗拉载荷之间的关系.结果表明,焊接停留时间对焊点抗拉强度的影响最显著,其次是搅拌头旋转速度,而轴肩下压量的影响最小.焊接工艺参数为:停留时间6s、下压量0.2mam、旋转速度1 500 r/min时,焊点最大抗拉载荷为6.07 kN,焊点表面成形良好,冶金结合程度最佳,焊点硬度分布呈“W”形,热影响区硬度值最低.     

6061/7075异种铝合金回填式搅拌摩擦点焊接头的组织与性能研究

以6061/7075异种铝合金为研究对象进行回填式搅拌摩擦点焊试验,研究了板材相对位置对接头成形和性能的影响。试验结果表明,当7075铝合金作为上板时,套筒最大下扎深度处和焊点中心处均会产生孔洞缺陷;当6061铝合金作上板时,可获得无缺陷的接头且上下板的冶金结合效果明显较好,其接头的最大拉断载荷为11502 N。     

钛/铝异种合金FSLW接头的成形与组织研究

以Ti-6Al-4V钛合金和7075-T6铝合金为对象,将钛合金作为搭接上板,研究了钛/铝异种合金搅拌摩擦搭接焊接头的成形与显微组织。结果表明,当搅拌头转速较高时,搭接界面处会产生因材料填充不及时而形成的孔洞缺陷;随着转速的降低,孔洞缺陷的尺寸逐渐减小,当转速为190 r/min时可获得缺陷极小的接头,连接界面处钛/铝合金结合良好。在本文所使用的焊接工艺中,整个焊接过程在β相变点以下进行。     

轴肩形貌对搅拌摩擦搭接焊材料流动与接头成形的影响

以2024-T4铝合金为研究对象,基于流体力学软件FLUENT对不同轴肩形貌的搅拌摩擦搭接焊中材料的流动行为进行模拟,并进行了试验验证。数值模拟结果表明:搅拌头轴肩边缘处的材料具有较大的流动速率;材料的流速随着距搅拌头距离的增加而减小。相比于同心圆轴肩的搅拌头,使用六螺旋轴肩搅拌头可在搭接面处具有更大的流动速率。试验结果表明,使用六螺旋轴肩所得的钩状缺陷向上弯曲程度更大,揭示了模拟结果的正确性。