国内外搅拌摩擦点焊的研究进展

搅拌摩擦点焊（FSSW）是在搅拌摩擦焊基础上发展起来的一种新型固相焊接技术,因其接头质量高、缺陷少、绿色节能等众多优点而将成为替代轻合金传统点连接技术的最佳工艺,各国焊接界也纷纷对其开展大量研究工作。本文主要介绍了目前搅拌摩擦点焊最新的焊接方法及原理,并论述了近年来国内外在搅拌摩擦点焊领域的最新研究动态。     

机器人搅拌摩擦点焊系统设计

搅拌摩擦点焊是一种新型固相焊接技术,机器人焊接是焊接制造业的主要发展方向,将搅拌摩擦点焊与机器人相结合,通过加工相应的焊接装置以及增加机器人的承载能力,设计完成机器人搅拌摩擦点焊装置,实现对搅拌针的精确控制。机器人搅拌摩擦点焊的控制系统是将机器人控制系统和搅拌摩擦点焊控制系统结合,在焊接过程中二者既能独立运行,又相互联系,实现搅拌摩擦点焊装置与机器人协同工作模式,从而实现无间断循环的焊接过程,提高焊接效率。通过实验对比分析机器人搅拌摩擦点焊与传统龙门式搅拌摩擦点焊焊接的工件表面成形和焊点力学性能,结果表明:机器人搅拌摩擦点焊系统实现了复杂结构工件的焊接,表面成形良好,无明显的焊接缺陷,且焊点结合强度与龙门式相当,机器人搅拌摩擦点焊系统具有良好的焊接性能。     

汽车制造中铝和钢异种金属间的点焊研究

以铝代钢是汽车轻量化的有效途径,其中铝/钢异种金属间的焊接是技术关键点.点焊方法灵活高效,是汽车制造过程中铝/钢焊接的一种有效方法.铝/钢异种材料的点焊方法有电阻点焊、搅拌摩擦点焊、激光点焊、胶接点焊等,其中工艺参数的选择是控制金属间化合物的有效因素.综述了各种点焊方法在工业实际生产中的优势与存在的不足,提出了点焊工艺在汽车制造领域铝/钢异种金属连接中的应用前景.     

碳纤维增强复合材料(CFRP)与铝合金的搅拌摩擦点焊

在航空航天、汽车等领域中,轻金属-复合材料混合结构的应用逐渐增加,碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Poly,CFRP)与铝合金的焊接是亟待解决的难题之一。搅拌摩擦点焊(Friction Spot Welding,FSpW)是一种新型的可用于焊接金属与复合材料的焊接方法。综述近年来关于CFRP与铝合金搅拌摩擦点焊的可行性、影响因素、焊接性能以及接头断裂机理等方面的研究进展,最后展望了未来关于CFRP与铝合金搅拌摩擦点焊的研究热点。     

搅拌摩擦点焊疲劳性能研究

使用回填式搅拌摩擦点焊设备,对6系列铝合金弧焊焊接接头进行了搅拌摩擦点焊补焊试验,点焊补焊后试样表面平整光滑。对搅拌摩擦点焊补焊、MIG焊焊接接头进行了疲劳性能试验,研究发现,搅拌摩擦点焊补焊接头的疲劳寿命高于MIG焊焊接接头,断口组织更为致密。     

回填搅拌摩擦点焊和传统搅拌摩擦点焊AA6061-T6接头的微观结构和力学性能的比较

在搅拌摩擦点焊过程中,通过添加填充板来改善摩擦成形过程,这种新工艺被称为回填搅拌摩擦点焊。分别采用回填搅拌摩擦点焊和传统的搅拌摩擦点焊工艺焊接AA6061-T6搭接焊样品,研究搅拌头的旋转速度对接头的力学性能和金相组织的影响。在不同的旋转速度下,回填搅拌摩擦点焊接头的静态剪切强度都比传统搅拌摩擦点焊接头的好。这归因于在回填搅拌摩擦点焊时,添加了填充板从而有更多的材料来填充孔洞,消除了形成的孔洞缺陷,从而使点焊焊核区的有效截面积增加。借助扫描电镜观察讨论了材料的失效机制,分析了断裂表面形貌。2种焊接接头的硬度曲线都呈W形,最小的硬度出现在热影响区。     

回填式搅拌摩擦点焊的研究进展

回填式搅拌摩擦点焊技术(RFSSW)是一种新型的固相点焊技术,它既拥有与搅拌摩擦焊(FSW)相同的效率高、能耗少、易操作和污染少等优点,又可消除匙孔,因此在航空、航天和汽车制造领域中有着广阔的应用前景。自发明以来,回填式搅拌摩擦点焊技术已被应用于各种铝合金、镁合金以及异种材料的焊接。文中综述了回填式搅拌摩擦点焊的研究进展,主要涉及回填式搅拌摩擦点焊的基本原理以及回填式搅拌摩擦点焊接头常见的缺陷、显微组织、力学性能,以及同、异种材料的回填式搅拌摩擦点焊工艺等内容,可对实际工程应用中提高回填式搅拌摩擦点焊接头性能以及合理选择回填式搅拌摩擦点焊工艺参数提供一定的借鉴作用。     

铝钢异种材料搅拌摩擦点焊研究现状

铝钢异种金属的连接对能源与材料的高效利用受到汽车相关行业的重视,搅拌摩擦点焊作为一种固态焊接方法可以大幅减少金属间化合物的不利影响,在异种金属的连接领域有着广阔的应用前景。通过阐述铝钢异种金属连接的主要连接原理,分析解释相关工艺参数及组织对焊接结果的影响,归纳总结了国内外关于铝钢异种材料搅拌摩擦点焊的相关研究现状,并探讨了目前铝钢搅拌摩擦点焊中存在的问题以及未来可行的研究方向。     

2024铝合金电阻点焊与回填式搅拌摩擦点焊接头组织和性能

为了研究铝合金材料回填式搅拌摩擦点焊搭接接头与电阻点焊搭接接头的性能差异,采用2024铝合金材料分别开展了回填式搅拌摩擦点焊以及电阻点焊焊接试验。针对采用不同焊接方法获得的焊接接头的微观组织结构、显微硬度以及十字剥离强度进行了分析与对比研究。结果表明,2024铝合金回填式搅拌摩擦点焊接头相对于电阻点焊接头,焊点形貌更加美观,可获得小尺寸的等轴细晶组织,不存在柱状晶组织结构,焊接接头力学性能明显提高,体现出了该焊接方法的技术优越性。     

铝合金焊接在汽车工业中的最新应用进展

搅拌摩擦点焊和填充式搅拌摩擦点焊具有较好的工艺灵活性和较高的焊缝质量，因此两种焊接形式有望在汽车制造中得到发展。     

铝合金搅拌摩擦点焊的研究现状与发展

介绍了国内外搅拌摩擦点焊最新的焊接方法,以及各种方法的原理及优缺点.国内外研究表明,搅拌摩擦点焊可以很好地焊接铝合金,其接头性能优于电阻点焊.搅拌摩擦点焊的方法有很多,各有优缺点,需要根据具体的情况进行选用.搅拌摩擦点焊的工艺参数对性能影响较大,每个参数都有最佳范嗣,需要综合进行考虑.并对搅拌摩擦点焊的发展趋势进行了分析.     

搅拌摩擦点焊技术及其在工业领域中的应用

搅拌摩擦点焊技术是一种新型固相焊接技术,具有接头质量高、缺陷少、变形小等优点,在焊接铝、镁等轻合金及其他新型材料方面优势明显,将替代传统电阻点焊和铆接技术,成为工业中最主要的制造方法之一,在工业制造领域具有广阔的应用前景,对于提高我国工业制造水平和实力、降低生产成本具有重要的意义.     

铝合金回填式搅拌摩擦点焊工艺试验

针对铝合金回填式搅拌摩擦点焊工艺,通过试验研究,分析了接头宏观形态,揭示了搅拌套旋转速度、下压深度、焊接时间等焊接工艺参数对点焊接头剪切力的影响规律。结果表明,接头剪切力均随旋转速度的提高、下压深度的增大和焊接时间的延长而增加。其中,焊接时间对点焊接头剪切力的影响最为显著。研究结果可为铝合金回填式搅拌摩擦点焊焊接工艺参数的选取提供参考。     

铝/钢异种金属钎焊与固相焊新技术：搅拌摩擦钎焊（FSB）与嵌入式搅拌摩擦点焊（EFSSW）

为解决Al与异种高强金属材料焊接过程中的工具磨损问题,西安交通大学焊接研究所特种焊室先后开发了两种新型焊接工艺——搅拌摩擦钎焊（FSB）与嵌入式搅拌摩擦点焊（EFSSW）,并均已申报国家专利。两种技术均采用无针搅拌头,既避免了针的磨损,又获得了无匙孔的光滑外观;同时所得接头均断裂于Al母材内而非原始待焊接面。由此证明了两种新技术分别相对于传统搅拌摩擦焊与搅拌摩擦点焊的优越性。其中搅拌摩擦钎焊不仅成功用于Al/steel焊接,还可采用多道搅拌摩擦钎焊技术制备Al/steel双金属复合板材。本文简要介绍FSB与EFSSW的思路、优点与机理方面的初步研究结果。     

LF6铝合金搅拌摩擦点焊

搅拌摩擦点焊(FSSJ)是近年来发明的新的点焊方法,具有接头强度高、能耗低和设备简单等优点,在汽车行业焊接轻质合金如铝合金、镁合金等具有很好的应用前景.采用自行设计的搅拌头对1 mm 1 mm的LF6铝合金进行了搅拌摩擦焊试验研究.试验结果表明,接头剪切强度约是电阻点焊的1.56倍.接头可以分为搅拌区和热影响区,搅拌区的材料受到搅拌头的作用发生圆周运动和轴向运动,形成细小的再结晶晶粒,强度高、塑性好.     

锌夹层对铝合金超声搅拌摩擦点焊Hook缺陷的影响

对于铝合金的搅拌摩擦点焊,Hook缺陷是制约接头焊接质量的原因之一. 文中提出一种添加锌夹层的超声搅拌摩擦点焊新工艺,在利用超声可提高材料流动性及促进元素扩散的同时,添加纯锌中间层,使界面形成低熔点共晶进一步促进Hook区材料的冶金结合,从而改善Hook形貌,提升接头焊接质量. 结果表明,添加锌夹层可明显改善接头Hook形貌,显著提高了Hook区有效连接面积. 在不同热输入条件下,添加锌夹层后超声搅拌摩擦点焊接头的拉剪强度均有所提高. 当转速为600和1 200 r/min时,添加锌夹层比常规超声搅拌摩擦点焊工艺得到的接头拉剪失效载荷分别提升了21.36%和12.79%.     

搅拌摩擦点焊机器人无纸化制造控制平台

针对搅拌摩擦点焊机器人无纸化制造控制平台的实现方法进行了研究.采用STEP中性文件几何信息作为设计基础,根据对点焊机器人运动分析,利用OCC搭建了搅拌摩擦点焊机器人无纸化加工平台,以XML文件作为数控加工程序、监控与控制的数据载体.阐明了单个搅拌摩擦点焊机器人加工控制方法.同时,应用面向服务的网络控制框架方法,对搅拌摩擦点焊机器人组的远程控制与监控进行了研究与设计,使得搅拌摩擦点焊机器人焊接加工设计与控制过程更加简单.     

搅拌摩擦点焊

搅拌摩擦点焊(FSSw)是一种最近研究开发出来的新焊接技术.同目前的电阻点焊相比,该方法是具有节能、设备简单、焊点强度高、变形小、焊前表面清理简单,可以焊接厚度差别大的材料,特别适用于高强度铝合金的焊接.重点介绍该技术的基本原理、优缺点、焊接设备,对几种典型铝合金的焊接工艺参数、接头强度和组织等进行了比较详细的分析,从而对该技术有一个全面的了解.     

铝合金分步回填无匙孔搅拌摩擦点焊工艺

针对常规搅拌摩擦点焊在焊接过程结束后会留下匙孔的问题,采用了分步回填无匙孔搅拌摩擦点焊的方法对1060铝合金进行搭接焊接试验,以避免产生匙孔,并对在该方法下采用不同转速得到的焊接接头的微观组织及力学性能进行分析。结果表明：在合适的搅拌头转速下,采用分步回填的方法得到的焊接接头表面美观,无毛刺飞边等缺陷,抗剪切能力较强。     

LY12铝合金摩擦点焊工艺及力学性能

摩擦点焊是在搅拌摩擦焊基础上开发的一种新型固态连接技术.针对2 mm厚的LY12铝合金,研究了摩擦点焊过程中的焊接工艺参数对焊点成形及力学性能的影响.结果表明,当焊接时间一定,搅拌头旋转速度较高时,焊点的表面成形较好;随着搅拌头旋转速度的降低,焊点的表面成形逐渐变差.焊点的抗剪载荷随搅拌头旋转速度增加呈现出先增大后减小的趋势,当搅拌头旋转速度为950 r/min、焊接时间为8 s时,焊点的抗剪载荷达到最大值,为9.33 kN/点.焊点横截面的显微硬度测试结果表明,显微硬度沿匙孔中心呈高-低-较高-低-高的"W"形分布,最小值出现在热影响区,塑性区的显微硬度较高,但略小于母材.