拉锻式摩擦塞焊的热力耦合解析模型和试验验证

为快速得到拉锻式摩擦塞焊的焊接工艺参数，对焊接过程进行预测，建立了摩擦塞焊过程的扭矩、轴向力、功率和能量等指标的力学模型和热力耦合解析模型。模型的输入量为焊接塞棒的几何参数、材料属性、焊接转速和进给速度，输出量为焊接过程的扭矩、轴向力、功率和能量等。在自主设计的拉锻式摩擦塞焊设备上进行了焊接试验。通过将试验数据的输入和输出指标与理论模型值进行对比分析，验证了理论解析模型的可行性。     

焊接热输入对2219薄板铝合金焊接接头性能的影响

针对2219薄板铝合金,采用不同焊接热输入的TIG焊开展了对比试验,分析了焊接接头的力学性能、组织形貌和断裂特征。研究结果表明,单道焊比双道焊的接头抗拉强度的平均值提高了19.6%,断后伸长率基本相同;双道焊的接头在熔合线附近,焊缝区形成柱状枝晶,组织大小不一、形状不规则,热影响区晶粒粗化,几何形态变化,组织形态不均匀,接头在焊接温度升高时,晶粒粗化,强度降低,断口呈现了沿晶界撕裂扩展的痕迹,局部呈“河流花样”特征;单道焊的接头在熔合线附近,焊缝区等轴晶分布较多,组织均匀一致,晶粒细小,接头在经历了加热、快速冷却、常温放置后,强化相溶于固溶体,Cu原子扩散、聚集,产生点阵畸变,晶粒得到细化,强度升高,断口呈现了典型的塑形断裂痕迹,韧窝形态明显。     

2195铝锂合金搅拌摩擦焊工艺

试验研究了8 mm厚2195-T8铝锂合金板材搅拌摩擦焊工艺,分析了不同搅拌针结构设计对焊缝内部质量的影响,研究了工艺参数对接头表面成形的影响,测试了接头的力学性能。结果表明,使用圆锥螺纹+三个斜面结构的搅拌针焊接,接头内部质量更好;在室温和低温(-196℃)条件下,接头抗拉强度和断后伸长率都呈现出随焊接速度的增加先增加后减少的趋势,当焊接速度为100 mm/min时,室温和低温(-196℃)下接头抗拉强度、断后伸长率都达到最高值,接头抗拉强度分别为428 MPa,538 MPa,断后伸长率分别为4. 9%,7. 4%;接头断裂位置位于热影响区,断口呈45°剪切断裂,断裂部位有明显颈缩。     

2219铝合金中厚板爬坡TIG焊熔池温度场三维数值模拟

为了研究2219铝合金中厚板爬坡TIG焊熔池热场特征,建立了中厚板TIG焊温度场模型,进行爬坡TIG焊熔池温度场三维数值模拟,以及不同焊接工艺参数对温度场的影响数值分析,同时通过焊缝形状尺寸的测定以及热电偶测温,对模型及温度场数值模拟结果进行验证。结果表明,受熔池重力影响,厚板爬坡姿态下熔池热场长度要大于平焊姿态;爬坡TIG焊温度场受焊接电流、焊接速度影响明显,焊接电流增加或者焊接速度降低,均会导致温度场最高温度上升,熔池宽度和长度增加;测量的实际焊缝尺寸与熔池温度场数据和数值计算结果相符度高,建立的模型及爬坡焊温度场三维数值计算准确。     

氦弧与氩弧电弧特性对比研究

相对于氩弧焊而言,氦弧焊能够获得更大的熔深、熔化效率和更高的焊缝质量,在航天产品铝合金的焊接中表现出更为良好的作用。为比较两种热源电弧热力特性,采用高速摄像观测不同弧长下氦弧和氩弧电弧形态,采用电弧压力传感器测量电弧压力径向分布曲线,并采用分裂阳极法测量氦氩电弧阳极电流密度分布。结果表明,氦弧在阳极附近收缩明显,随弧长的增加氦弧由球形形态逐渐转变为梨形形态。氦弧和氩弧电弧压力均随电流的增大而增加,在相同的电流条件下,氦弧的电弧压力明显小于氩弧。相对于氩弧而言,氦弧阳极电流密度更集中,峰值电流密度也较大。更为集中的阳极电流密度和较高的电弧电压,使得氦弧具有更高的能量和分布更集中的阳极功率密度,有利于增加焊缝熔深,提高焊缝深宽比,实现较厚工件的焊接。     

电弧钎焊技术的应用及发展

阐述了TIG钎焊和MIG钎焊两种方法的工作原理及特点,比较了这两种焊接方法的异同,介绍了其焊接工艺过程和注意事项;详细介绍了电弧钎焊技术在国内外的发展历史,许多国家都已经对其进行了深入的研究,焊接工作者已经研制成功了电弧钎焊专用焊丝、焊机等;针对电弧钎焊具有硬钎焊和熔化焊的双重特点,对比分析了电弧钎焊与电弧焊和钎焊的异同,探讨了其应用领域和发展前景,在汽车业镀锌钢板连接、薄壁件生产以及异种材料连接上得到了广泛应用.电弧钎焊技术已经成为一种高效实用的焊接技术,将会得到更为广泛的应用.     

铝合金/不锈钢钨极氩弧熔-钎焊接头界面层的微观结构分析

运用OM,SEM和EDS分析了铝合金/不锈钢TIG熔-钎焊接头界面层的结构特征,并通过微压痕和SEM原位拉伸实验测试了其力学性能.研究结果表明:界面处形成了厚度不均一的锯齿状金属间化合物层,厚度为4—9μm,满足界面层的要求(≤10μm);界面反应层包括两类化合物层,即焊缝一侧的τ5层和钢基体一侧θ+η+τ5层,在界面处首先形成τ5相,抑制了粗大枝晶状θ+η二元相的生长.微压痕测试得出:τ5层平均硬度值为HV1025,θ+η+τ5层硬度值为HV835.τ5层压痕处产生裂纹,表明τ5相是一种硬脆相.SEM原位拉伸实验显示,界面层起裂于θ+η相,在外力作用下沿θ+η+τ5层迅速开裂,界面层抗拉强度达到120 MPa.     

Analysis on interfacial layer of aluminum alloy and non-coated stainless steel joint made by TIG welding-brazing

Dissimilar metals TIG welding-brazing of aluminum alloy and non-coated stainless steel was investigated. The resultant joint was characterized in order to identify the phases and the brittle intermetaUic compounds (IMCs) in the interfacial layer by optical metalloscope (OM), wanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive spectrometer (EDS), and the cracked joint was analyzed in order to understand the cracking mechanism of the joint. The results show that the microfusion of the stainless steel can improve the wetting and spreading of liquid aluminum base filler metal on the steel surface and the melted steel accelerates the formation of mass of brittle IMCs in the interracial layer, which causes the joint cracking badly. The whole interfacial layer is 5 - 7 μm thick and comprises approximately 5 μm-thickness reaction layer in aluminum side and about 2 μm-thickness diffusion layer in steel side. The stable Al-rich IMCs are formed in the interfaciallayer and the phases transfer from (Al + FeAl3) in aluminum side to (FeAl3+ Fe2Al5) and (α-Fe + FeAl) in steel side.     

5052铝合金薄板搅拌摩擦焊工艺

针对5052-H34铝合金薄板进行了搅拌摩擦焊工艺试验,分析了工艺参数对接头表面成形的影响,测试了接头的力学性能.研究表明,搅拌头转速达到1 600 r/min以上时,能够获得成形美观的接头;在搅拌头转速w和焊接速度v较低时,随着w/v值的增加,接头外观成形逐渐得到改善.接头力学性能测试结果显示,接头断裂在焊缝中心,在序号7参数下获得的接头平均抗拉强度(212.6 MPa),达到母材强度(261.1 MPa)的81.4%;平均断后伸长率(19.05%)是母材(14.01%)的1.36倍;在正弯角和背弯角达到180°时均无开裂.