2A12-T4/7A09-T6铝合金回填式搅拌摩擦点焊接头性能研究

采用机器人搅拌摩擦点焊设备对1.2 mm厚2A12-T4铝合金与4 mm厚7A09-T6铝合金板材进行回填式搅拌摩擦点焊试验，并对焊后试样进行X光检测、力学抗拉力检测，对焊点内部组织进行光学显微镜、扫描电镜观测。试验结果表明：当下扎/回填速率为30 mm/min时，试样抗拉力较低，当下扎/回填速率为40 mm/min、50 mm/min时，试样抗拉伸力较高，且随转速升高的变化趋势相近，试样最高抗拉力出现在转速2 100 r/min、速率40 mm/min时；焊点外缘结合区是材料结合最薄弱区域，若该区域表面出现缺陷，则焊点力学性能较差，该区域表面平整，则焊点力学性能高；试样断裂方式均为薄板一侧出现“穿孔”，焊点完整留在厚板一侧，断口断裂机制为韧性断裂、晶间滑移与脆性断裂相互作用的混合断裂。     

不扎透上板对2024-T4铝合金搅拌摩擦搭接焊力学性能的影响

钩状缺陷是影响搅拌摩擦搭接焊接头性能的重要因素. 为了尽可能的避免钩状缺陷的产生,利用不扎透上板的方式对2024-T4铝合金进行焊接,重点分析不同转速下的接头横截面形貌及力学性能. 结果表明,利用不扎透上板的方式所得搭接界面保持连续且主要呈水平方向分布. 由于搅拌针长度较小,焊核区底部的宽度远大于搅拌针尖端直径,使有效连接宽度增加,导致搭接接头在承受拉剪载荷时呈拉伸断裂模式. 与转速为500 r/min相比,600 r/min下接头的有效连接宽度与剪切拉伸强度均有小幅度地增加,最大剪切拉伸强度为143 MPa.     

6061-T6/7075-T6异种铝合金搅拌摩擦焊接头组织与性能

利用搅拌摩擦焊实现了2 mm厚7075-T6/6061-T6异种铝合金连接,并对材料放置位置和转速对接头成形与组织性能的影响进行了分析. 结果表明,7075-T6铝合金置于前进侧时更有利于焊接过程中材料的迁移行为,焊缝成形及接头性能更优.当焊接速度为150 mm/min、转速为1 000 r/min时,可获得内部无明显缺陷、外观良好的异种铝合金接头;相较于母材,热力影响区的小角度晶界含量增加,焊核区发生动态再结晶,小角度晶界转化为大角度晶界;接头拉伸性能随转速的增加,呈现先增加后减小的趋势.接头的平均抗拉强度和断后伸长率分别达到231 MPa和4.0%. 接头的断裂位置位于6061侧焊核区,与接头硬度最小位置相吻合.     

2A14-T4铝合金厚板搅拌摩擦焊接头微观组织和力学性能

随着工业技术的进步，航空航天、交通运输等领域对构件的承载能力提出了越来越高的需求，采用搅拌摩擦焊的方法对9 mm厚2A14-T4铝合金进行连接，并对高强铝合金厚板接头沿厚度方向不同区域的微观组织和力学性能进行研究 .结果表明，在转速400 r/min、焊接速度100 mm/min条件下能够获得表面成形良好的焊缝，接头抗拉强度为360 MPa，达到母材强度的83.9%. 接头微观组织沿厚度方向存在显著差异，焊缝上部、中部、下部晶粒尺寸逐渐减小，其平均直径分别为7.9，5.0和2.8 μm. 焊缝底部断口出现小而浅的等轴状韧窝.接头断裂位置和最低显微硬度均出现在接头后退侧的热力影响区；同时接头显微硬度呈现“W”形分布，且沿厚度方向分布存在差别，焊缝上部、中部、下部显微硬度最低值分别为99.9，97.9和94.7 HV.     

2099-T83/2060-T8异质Al-Li合金搅拌摩擦焊搭接界面结构与力学性能

采用搅拌摩擦焊(FSW)对厚度为2 mm的2099-T83与2060-T8 Al-Li合金进行搭接.利用OM和SEM等分析技术探讨搅拌头转速和搅拌针长度对搭接接头界面结构与力学性能的影响.结果表明,2099-T83/2060-T8搭接接头焊缝区可观察到明显的结合界面,焊缝区显微硬度低于母材,且在热机影响区与焊核区的过渡区硬度最低.当搅拌头转速由600 r/min增加到800 r/min,且搅拌针长度由3.0 mm减小至2.5 mm时,界面形貌由光滑界面转变成"锯齿状"咬合界面,焊缝区结合界面形貌主要受搅拌针长度影响,"锯齿状"咬合界面搭接接头平均破坏载荷为654 N.搭接接头均在底部母材2060-T8侧热机影响区与焊核区的过渡区断裂,断裂特征为韧-脆混合断裂."锯齿状"咬合界面搭接接头经150℃,保温20 h人工时效处理后,焊缝区显微硬度有所提升,接头承载能力较未经人工时效处理的降低了20%,断口呈现脆性断裂模式.     

焊接速度对5754铝合金FSW接头微观组织和力学性能的影响

对3 mm厚的5754铝合金板材进行搅拌摩擦焊接，研究了搅拌头在转速800 r/min条件下，不同焊接速度(100 ~ 400 mm/min)对搅拌摩擦焊接头微观组织和力学性能的影响. 结果表明，5754铝合金FSW接头横截面形貌呈“盆”形. 随着焊接速度增加，5754铝合金FSW接头的焊核区和轴肩区的面积逐渐减小，而搅拌针区面积先增加后减小. 当焊接速度为300 mm/min时，搅拌针区面积达到最大值6.66 mm2，轴肩区和搅拌针区面积比例为0.97，5754铝合金FSW接头的强度系数达到97.5%，这主要是因为轴肩区和搅拌针区面积相近，增大了焊核区和热影响区界面面积，从而提高了FSW接头强度，拉伸断裂在焊核区以外(热影响区或基材区)，断口为韧性断口. 当焊接速度为400 mm/min时，5754铝合金FSW接头的强度系数为58.8%，拉伸试样均断裂在焊核区，断口为脆性断口.     

1.8mm2024-T4铝合金板的搅拌摩擦焊接

采用搅拌摩擦焊方法对厚度为1.8mm2024-T4铝合金薄板进行焊接实验,通过高压水冷装置来控制由残余应力产生的失稳翘曲变形,并对焊缝的微观组织与力学性能进行了分析.结果表明:用搅拌摩擦焊方法焊接1.8mm厚的2024-T4铝合金薄板可得到外表成形美观、内部无缺陷的平板对接接头.在冷却水压为0.4MPa、搅拌针旋转速度为2100r/min、焊接速度为120mm/min时,搅拌摩擦焊的焊接接头强度可达到377.9MPa,达到母材强度的80.39%.     

6061-T6铝合金的静止轴肩搅拌摩擦焊工艺及组织性能

采用自主研制的静止轴肩搅拌摩擦焊工具系统成功获得了6061-T6铝合金的对接接头. 对该接头的焊缝成形、显微组织、硬度分布以及拉伸性能分别进行了试验研究. 结果表明,SSFSW工艺所得6061-T6铝合金接头具有非常美观的焊缝成形,与常规的FSW工艺相比,几乎没有出现焊缝减薄的现象;焊缝组织分区也有明显的不同,TMAZ非常窄,只有几百微米;接头的硬度呈"W"形分布;在转速1 000 r/min,焊速为200 mm/min时,接头的抗拉强度和断后伸长率达到最大,分别为母材的71.5%和44.6%;拉伸试样均断裂在热影响区,它是接头发生断裂的最薄弱区域.     

12mm厚6082铝合金搅拌摩擦焊工艺

针对12 mm厚6082-T6铝合金厚板进行了搅拌摩擦焊试验,分析了搅拌头旋转速度对接头表面成形的影响,测试了接头的力学性能。研究表明,焊接速度保持150 mm/min时,工艺窗口较宽。搅拌头旋转速度在350~450 r/min之间变化时,焊缝成形美观,但随着搅拌头转速的进一步提升,焊缝表面粗糙度有所增加。拉伸测试结果表明,搅拌头转速450 r/min时,焊接接头强度最高为225.25 MPa,达母材强度的75%。弯曲测试结果显示,在不同搅拌头转速下形成的接头均表现出优良的弯曲性能。     

2024-T4超薄铝合金机器人搅拌摩擦焊接头组织及力学性能

机器人作为搅拌摩擦焊系统的载体时,由于其关节采用串联模式进行连接,在焊接过程中关节易发生变形,而变形的释放会导致焊漏等缺陷,制约了机器人搅拌摩擦焊系统在超薄板焊接过程中的应用. 针对上述问题,文中对0.5 mm厚超薄2024-T4铝合金板进行了机器人搅拌摩擦焊工艺研究. 结果表明,增加下压量或提高主轴转速成功实现薄板铝合金焊接,在主轴转速为2 500 r/min,焊接速度为600 ~ 1 000 mm/min工艺参数内,接头强度呈现升高趋势,最高可达408 MPa,达到母材90%. 接头硬度呈双“W”形分布,其断裂形式为韧性断裂.     

2219-T87铝合金搅拌摩擦焊接头组织与力学性能

采用搅拌摩擦焊方法对8mm厚2219-T87铝合金进行了焊接.对接头的宏观形貌、微观组织、显微硬度及断口形貌进行了分析.结果表明,焊核区为细小的等轴晶粒,晶粒尺寸远小于母材;热机影响区发生了弯曲变形;热影响区组织出现了明显粗化.前进边热机影响区和焊核区形成明显分界线,后退边相对模糊.搅拌摩擦焊对接头各区域沉淀相分布形态有重要影响.接头室温拉伸强度可以达到母材的70%以上.沿焊缝横截面的显微硬度的分布显示,硬度最低点位于后退侧热影响区区域,断裂位置位于后退侧热影响区处,接头的断裂形式为韧性断裂.     

2219-T87铝合金拉锻式摩擦塞补焊接头组织及性能

对6 mm厚的2219-T87铝合金板进行了拉锻式摩擦塞补焊试验,对焊接接头的微观组织、显微硬度、抗拉强度及拉伸断口进行了观察与测试. 结果表明,采用优化的摩擦塞补焊工艺可实现2219-T87铝合金母材和2219-T87铝合金塞棒的冶金连接. 拉锻式摩擦塞补焊过程中,塞棒承受拉应力,应优化接头设计和焊接工艺参数从而防止塞棒被拉断. 未焊合是接头的主要缺陷,易出现在接头的近上表面处. 焊缝区发生明显软化,最低硬度出现在靠近连接界面的塞棒热力影响区,最低值为84.4 HV. 接头的抗拉强度可达326.4 MPa,断后伸长率可达4.45%,抗拉强度和断后伸长率分别为母材的71.7%和44.5%,拉伸断口呈韧窝形貌.     

6061-T6铝合金微搅拌摩擦焊工艺

以0.8 mm厚6061铝合金微搅拌摩擦焊对接过程为研究对象,采用专用搅拌工具,通过温度场模拟进行工艺参数预选,研究了无倾角微搅拌摩擦焊的工艺参数对接头力学性能的影响,确定了与所设计微搅拌工具相匹配的工艺参数窗口;并采用光学显微镜、SEM扫描电镜对接头的微观组织、断口的形貌进行观察. 结果表明,在焊接速度为300 mm/min、转速14 000 ~ 24 000 r/min时,可以获得力学性能优越的焊接接头,抗拉强度均可达母材的70%以上;微搅拌摩擦焊缝微观组织的热影响区与传统搅拌摩擦焊相比,仅部分晶粒发生长大,仍有部分晶粒与基体保持一致无明显变化.     

7A52铝合金水蒸气等离子弧焊接头组织及性能

采用水蒸气等离子电弧技术对10mm厚的7A52铝合金板材进行焊接试验,焊接介质为40%丙酮水溶液,焊丝为ER5356,对焊接接头的力学性能进行了测试分析,对焊接接头的显微组织进行了分析.结果表明,7A52铝合金水蒸气等离子弧焊接头性能较好,焊缝拉伸断口表面存在大量的韧窝,表明焊缝有良好的韧性;热影响区存在软化区域;焊接接头熔合良好,焊缝没有发现异常的气孔、夹渣和裂纹等焊接缺陷.利用水蒸气等离子弧技术焊接73.52铝合金可以得到优良的焊接接头.     

工艺参数对搅拌摩擦焊变形铝合金接头性能的影响

文中采用搅拌摩擦焊方法对4 mm厚的1060,2024,6061三种变形铝合金板材进行对接试验,焊后利用光学显微镜和扫描电镜分析、对比了焊接接头各区的微观组织和试样断口形貌,并测试了其拉伸性能和显微硬度.结果表明,三种材料接头焊核区的组织细小且焊核区的硬度最高,而热影响区组织粗大且硬度最低.接头的强度都随焊接速度和搅拌头旋转速度的增大呈先增大后减小的趋势,且接头最优抗拉强度与母材强度呈线性关系.拉伸试验中试样在热影响区断裂、断口呈韧窝状,为典型的韧性断裂.热影响区组织粗大和二次相偏聚是造成接头薄弱点的主要原因.     

舰船用6082铝合金TIG焊组织与力学性能分析

采用ER4043和ER4047焊丝,对厚度为12 mm的舰船用6082铝合金进行了TIG焊接试验研究,测试了焊缝强度并对其显微组织进行了观察分析.结果表明,在采用文中推荐的焊接参数条件下,使用Al-Si系焊丝的焊接接头力学性能优良,焊缝区组织为树枝状晶的铸态组织,熔合区出现异于焊缝中心的胞状晶;热影响区受焊接热循环作用组织有所粗化.使用ER4043焊接的接头抗拉强度略低于使用ER4047的接头,但塑性相对较好并且生成大气孔的倾向相对较低.     

DH590钢板激光束焊的焊接特性研究

对厚1.5mm规格DH590钢板进行激光束焊焊接试验,研究该钢板的激光束焊焊接特性以及焊接接头性能。结果表明,1.5 mm规格的DH590+Z钢板单板的最大焊接速度为6.8 m/min,搭接板最大焊接速度为3.2m/min;连续搭接试验的平均最大抗剪力为41.6 k N,断续搭接试验的平均最大抗剪力为18.9 k N,焊接接头的平均最大抗拉力为12.5 k N;焊接接头焊缝区的显微硬度分布均匀,热影响区不存在明显的软化点;对焊接接头进行X光探伤检测,未发现气孔和裂纹缺陷,焊缝质量良好。     

Comparative Analysis on Microstructure and Mechanical Properties between EBW and TANDEM Welding of 7A52 Aluminum Alloy Joint

The plates with 20mm thickness of 7A52 aluminum alloy were welded by electron beam welding and TANDEM welding with ER5356 filler,respectively.The microstructure and mechanical properties of the joints were investigated.The results showed that the microstructure of EBW metal was finer and tighter than TANDEM welding.The heat-affected zone of the EBW joint was narrower,its hardness was higher and the tensile strength improved obviously compared to TANDEM welding.Excellent quality control of the EBW joint was made without abnormal porosity,inclusions and micro-cracks.Therefore,the EBW joint of 7A52 aluminum alloy showed excellent performance.     

异种铝合金单层板与双层板对搭接搅拌摩擦焊

将一块厚4 mm的LF5铝板与两块厚2 mm的6063铝板组成并种铝合金对搭接复合接头,进行搅拌摩擦焊工艺试验并优化焊接参数,获得优质焊缝.重点研究搅拌头转速、搅拌针偏移量对复合接头抗拉强度的影响,并对焊缝表面及横截面宏观形貌、焊缝“洋葱环”组织形貌、焊缝缺陷等进行观察.分析在搅拌针选取不同偏移量的条件下,双层板一侧的...     

航空铝合金板材搅拌摩擦连接有限元分析

根据搅拌摩擦连接特点,充分考虑搅拌摩擦连接过程中搅拌针各部位与连接板材之间的摩擦生热及在连接过程中连接板材摩擦系数随温度变化规律,建立了适合搅拌摩擦连接自身特点的动态热元模型,并利用此模型进行了航空铝合金板材搅拌摩擦连接过程的有限元分析模拟.通过模拟结果和试验结果对比验证了所建立的动态热源模型和有限元分析过程是合理的.模拟结果显示搅拌摩擦连接残余拉应力主要集中在连接区,且在连接区中间位置出现最大残余拉应力区,连接区两端及其它部位出现残余压应力.