超声振动对铝合金搅拌摩擦焊焊缝成形的影响

通过超声工具头直接将超声振动施加在搅拌头前方的待焊工件上,在超声振动的条件下对工件进行搅拌摩擦焊,并开展了试验研究,考察了超声振动对6 mm厚6061-T6铝合金平板搅拌摩擦焊焊缝表面成形、截面轮廓、内部缺陷的影响。试验结果表明,施加超声使焊缝表面成形更加光滑美观,接头搅拌区的体积有所增大,在部分工艺参数下能够消除焊缝内部产生的孔洞缺陷。     

基于CEL模型的搅拌摩擦焊接7055铝合金仿真模拟

基于耦合的欧拉—拉格朗日(CEL)模型,建立了高可靠性、高精度的搅拌摩擦焊7055铝合金热力耦合计算模型,开展了焊接工艺参数对7055铝合金焊接接头温度、等效应变以及缺陷预测结果的影响规律的研究,并分析和讨论了搅拌摩擦焊试验验证模拟结果的可靠性. 7055铝合金搅拌摩擦焊CEL模型预测结果表明,温度和等效塑性应变与转速呈正比,与焊接速度呈反比,这主要与焊接工艺参数影响轴肩与7055铝合金的摩擦生热及材料的流动,使焊接温度和等效塑性应变值发生变化有关.当焊接速度在60 ? 300 mm/min、转速在300 ? 1 200 r/min范围内,焊接温度均低于7055铝合金熔点,当焊接速度增加到300 mm/min时,由于产热不足,温度和等效塑性应变均降低,此时在焊接接头处容易产生孔洞缺陷.7055铝合金搅拌摩擦焊试验结果表明,当转速为600 r/min、焊接速度为180 mm/min时,7055铝合金接头组织致密,接头抗拉强度达到489 MPa,断后伸长率为4.0%.当焊接速度提高至300 mm/min时,接头抗拉强度为411 MPa,断后伸长率仅为1.0%.这与产热不足导致接头处结合较差有关,与模拟结果一致.     

6016-T4铝合金与镀锌IF钢搅拌摩擦焊接头的组织与性能

采用搅拌摩擦焊接对1.2 mm厚的6016-T4铝合金和1.0 mm厚的镀锌IF钢进行搭接试验。通过对接头的力学性能和界面组织进行研究,发现在焊接速度为100 mm/min、旋转速度为800～2 000 r/min的条件下焊缝成形良好,表面无沟槽、孔洞等缺陷;当旋转速度为1 200 r/min时,接头的拉剪强度最高,达到172 MPa,为铝合金母材强度的82%;铝合金硬度值呈"W"型分布,最低值在接头两侧的热力影响区及其与热影响区的交界处,硬度最高值在接头的焊核区,达到69.1HV,镀锌IF钢硬度值呈倒"U"型分布,最高值在焊核区,达到192.3HV;在搅拌针和轴肩的共同作用下,铝和钢搭接接头的界面组织特征呈现机械连接+冶金连接的特点,在搅拌针作用区的两侧界面处各形成一个"钩子"状的结构,扎入铝合金基体中,形成机械连接,钢铝界面处生成的Fe-Al金属间化合物、Al-Zn化合物和Fe-Al的层状组织共同形成冶金连接。     

5083铝合金的搅拌摩擦焊研究

采用搅拌摩擦焊焊接了5083-H111合金,并优化了焊接工艺,对优化工艺条件下的焊接接头进行组织观察和性能测试,结果表明:当采用主轴倾角2.5°、旋转速度600r/min、焊接速度300mm/min(ω/v=2)的工艺参数进行焊接时,焊接接头的拉伸性能较好,抗拉强度为310.71 MPa、屈服强度为211.09 MPa、延伸率5.96%,抗拉强度达到母材的84.54%,断裂发生在前进侧的热机影响区;焊核区组织为细小的等轴晶,晶粒度约为10级;焊接热输入导致焊接接头中存在一段软化区,距焊缝上表面1.5 mm、下表面1.5 mm处的软化区宽度分别为11 mm和7 mm,且后退侧的硬度低于前进侧。     

搅拌摩擦热力耦合条件下Q&P980钢焊核区组织演变规律

采用搅拌摩擦焊接技术焊接Q&P980钢,研究搅拌摩擦高温和塑性变形综合作用对Q&P980钢焊核区组织演变的影响规律.结果表明,焊核区的组织演化受峰值温度、剧烈塑性变形和焊后冷却速率多因素协同调控.焊核区的峰值温度主要由搅拌头的旋转速度控制,旋转速度越大,焊接峰值温度越高;焊后冷却速率主要由搅拌头的焊接速度控制,焊接速度越大,焊后冷却速度越大,材料受到高温塑性变形的影响越小.当旋转速度控制在400 r/min时,随着焊接速度从50 mm/min增加到400 mm/min,焊核区组织演变规律为马氏体/铁素体/残余奥氏体→马氏体,晶粒尺寸逐渐粗化.当焊接速度控制在100 mm/min时,随着旋转速度从200 r/min增加到600 r/min,焊核区组织演变规律为马氏体/铁素体/残余奥氏体→马氏体→马氏体/贝氏体,晶粒尺寸逐渐细化.     

镁合金表面冷喷涂铝合金的界面扩散行为

采用冷喷涂技术在镁合金表面制备了快凝Al-12Si-3Fe-3Mn-2Ni合金粉末涂层,观察了涂层与基体合金界面形态,试验研究了热处理温度和保温时间对涂层与基体之间相互扩散的影响.结果表明,采用冷喷涂技术制备的快凝Al-12Si-3Fe-3Mn-2Ni合金粉末涂层,经热处理后涂层更加致密、均匀,涂层中的Al元素和基体中的Mg元素均发生互扩散;基体中的Mg元素向涂层方向的扩散量要大于涂层中的Al元素向基体方向的扩散量;随着温度的提高和时间的延长,基体和涂层之间的Mg,Al元素扩散程度均提高;但是当温度提高到300℃,时间延长到3h后,其扩散层变化微小.涂层和基体合金中的其它元素扩散量较少.