强冷介质作用下的铝合金搅拌摩擦焊焊接特征

在铝合金的搅拌摩擦焊过程中,强冷介质的引入能够降低焊接热循环对接头的不利影响,从而显著改善了接头的微观组织和力学性能。文中从微观组织、力学性能和焊接温度场等三方面综述了强冷介质对铝合金搅拌摩擦焊焊接特征的影响。     

铝合金MIG自动焊焊接工艺

研究了铝合金车体单丝和双丝MIG自动焊的焊接方法,通过焊接对比试验,分析焊接接头的组织和力学性能,总结出两种焊接方法的最佳工艺参数.试验结果表明,双丝MIG自动焊接具有焊接速度快、热输入小、焊缝组织晶粒细小均匀、接头力学性能良好、生产效率高等优点,适用于铝合金车体批量焊接生产.     

2219铝合金板材搅拌摩擦焊焊接接头局部力学性能研究

2219铝合金拼焊板焊接接头局部微区力学性能差异大,严重影响拼焊板的整体成形性能,为了构建拼焊板的整体成形损伤模型,预测成形破裂缺陷,有必要对搅拌摩擦焊拼焊板焊接接头的局部力学性能进行研究。针对焊接接头不同微区尺寸小,直接测量难度大的问题,提出显微组织分析与DIC测试相结合测试搅拌摩擦焊焊接接头局部力学性能的方法。首先通过微观组织分析与显微硬度测试相结合的方法确定了2219铝合金焊接接头各微区的形状和尺寸;其次通过DIC分析获得了2219铝合金焊接接头各微区在单向拉伸过程中应变变化情况;最后利用幂指数模型进行拟合,建立了拼焊板焊接接头各微区的局部力学性能模型。     

导入超声振动的搅拌摩擦焊性能研究

搅拌摩擦焊(FSW)技术已成功地应用于铝合金的薄板及中等厚度板的焊接,但是在焊接铝合金厚板时,被焊件焊缝深层容易出现组织疏松甚至空洞现象.为解决厚板焊接问题,扩大FSW的应用范围,提出导入超声振动能量到FSW的焊缝区.通过对2519铝合金进行对比焊接实验,并对焊缝的微观组织和力学性能进行分析比较.试验结果表明,超声振动能有效地促进焊缝底部金属材料的流动,减小流动阻力,提高焊缝力学性能,细化金相组织.     

热源同轴辅助搅拌摩擦焊工艺特性分析

研究了激光同轴辅助搅拌摩擦焊中激光/搅拌摩擦焊的热量分配对不同系列铝合金焊缝成形、接头力学性能及显微组织的影响,并得到了相应的优化能量分配条件.结果表明,加入激光辅助热源可有效扩大工艺参数窗口,特别是流动性差的5A06和2219铝合金,焊接速度可提升30%以上.激光辅助热源对6061及5A06铝合金焊接接头性能影响较小,对2219铝合金搅拌摩擦焊接头的性能影响明显,焊接热输入增大后,接头性能下降,但总得来说,加入激光辅助热源能够在更小的焊接热输入下获得更高的接头性能.     

大厚度2219铝合金搅拌摩擦焊组织和性能及工程因素分析

针对22 mm厚的2219铝合金，首先设计了2219铝合金搅拌摩擦焊的专用搅拌工具，进行了2219铝合金搅拌摩擦对接试验，获得了成形良好、性能优良的焊接接头。研究了不同装配间隙及错边量对2219铝合金搅拌摩擦焊接头的力学性能的影响。结果表明，在转速为300～450 r/min、焊接速度为100～150 mm/min时，接头可划分为焊核区、热力影响区、热影响区及母材；其中，焊核区组织均为细小的等轴晶；接头的显微硬度呈U形分布，最低显微硬度位于热力影响区，最高显微硬度位于母材区；接头的平均抗拉强度为341 MPa，为母材的74%，接头的断后伸长率为6.1%；焊接接头均断裂于热力影响区，呈韧性断裂。此外，随着装配间隙的增加，接头的抗拉强度逐渐降低；相反，随着错边量的增加，接头的抗拉强度呈先增加后降低的趋势；装配间隙为1 mm、错边量为1.5 mm时，接头无缺陷，具有最优的力学性能。     

船用5083铝合金MIG焊工艺适应性及组织性能分析

为获得符合中国船级社要求的铝合金焊接接头,选用ER5356铝合金焊丝进行5083铝合金MIG焊对接试验。采用微观金相观察及力学性能测试等方法对6 mm厚焊接接头进行了焊接间隙和错边适应性研究,以获得5083铝合金MIG焊对母材间隙和错边的适应窗口区,同时对焊接接头力学性能和微观组织进行分析。结果表明,在板厚6 mm的情况下,铝合金MIG焊对对接间隙的容忍性较强,达到母材厚度的66.6%,对于错边量的容忍性可达母材厚度的50%;焊缝区组织均匀细小,主要由α-Al相和β-Al3Mg2相组成,热影响区组织相较焊缝区有一定的粗化;焊接接头的平均抗拉强度为263.5 MPa,达到母材的94.1%,并具有良好的抗弯曲性能,焊接接头熔合线处硬度值最低,为70 HV,满足船级社的标准要求。     

焊前准备、焊后处理及辅助设备

管端相贯焊接坡口数控切割研究；焊后电子束局部热处理对GH4133合金接头疲劳性能的影响；空心抽油杆摩擦焊接头的焊后热处理工艺研究；多组分铝合金的偏析机理；消除大型铸锻焊件残余应力的几种时效工艺方法比较；[编者按]     

高强铝合金的MIG焊焊接工艺

采用自行研制的焊丝对2519-T87高强铝合金进行了熔化极气体保护焊(MIG)焊接,研究了焊丝成分和焊接热输入对接头组织和力学性能的影响.结果表明:采用自行研制的3种焊丝焊接接头的抗拉强度均超过了美国的ER2319焊丝,其中采用8#丝的接头焊缝组织最为细小,可获得最高的接头抗拉强度,且随着焊接热输入的减小,焊缝中二次枝晶之间的间距随之减小,Cu元素的偏析程度随之减弱,接头的力学性能得到提高.     

7020铝合金MIG焊焊接接头的组织与性能

采用显微硬度及拉伸力学性能测试、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、微区X射线衍射(Micro XRD)研究经ER5356焊丝金属极惰性气体保护焊(Metal inert gas,MIG)的7020铝合金厚板焊接接头的微观组织和力学性能。结果表明:7020铝合金MIG焊焊接接头的抗拉强度为268 MPa,屈服强度为231 MPa,伸长率为4.5%,焊接系数约为0.7;焊接接头的焊缝区为树枝状铸造组织;熔合区靠近焊缝一侧为柱状晶,靠近热影响区一侧为细小的等轴晶组织;热影响区为发生了部分再结晶的纤维组织;基材为明显的纤维组织。焊缝区的铸态组织导致其成为焊接接头最薄弱的位置,η′(MgZn2)相粗化导致热影响区内离焊缝中心约30 mm的位置形成硬度较低的软化区。     

铝合金LD10的搅拌摩擦焊组织及性能分析

搅拌摩擦焊是 2 0世纪 90年代发展起来的新型固态塑性连接方法 ,在航空航天结构中铝合金件的焊接方面有很好的应用前景。文中试验研究了航空航天结构件常用的LD10铝合金的搅拌摩擦焊技术。通过工艺试验 ,对其塑性连接时的焊缝成形、焊缝组织形态及接头的力学性能进行了分析。研究结果表明 ,用搅拌摩擦焊方法焊接板厚6mm的LD10铝合金 ,当规范参数合适时 ,可获得外观成形美观、内部无缺陷、几乎无变形的平板对接接头。从显微组织角度 ,焊接接头可分为五个区域 ,即焊核、热力影响区、热影响区、轴肩变形区和探针挤压区 ,各区域的组织有明显的特征。接头的力学性能试验表明 ,接头的抗拉强度可达母材的 87% ,高于熔焊接头的强度 ,断裂位置大多位于热影响区     

焊后热处理对6061铝合金焊接接头微观组织与力学性能的影响

通过金相技术、力学性能试验和SEM技术,研究了固溶+时效热处理对6061铝合金焊接接头微观组织和力学性能的影响.结果表明,热处理前焊接接头两侧热影响区内有一对对称分布的软化区,其原因是由于焊接热输入的影响使该部位发生了过时效.固溶处理+人工时效热处理后,焊缝和热影响软化区析出较多的强化相(Mg2Si),焊接接头硬度和拉伸性能明显提高.     

铝合金双面搅拌摩擦焊初步研究

提出了双面搅拌摩擦焊这种新的焊接方法，对比研究了6K32-T4铝合金搅拌摩擦焊与双面搅拌摩擦焊接头的组织和硬度，并对双面搅拌摩擦焊焊缝进行了XRD分析。研究发现：铝合金双面搅拌摩擦焊与搅拌摩擦焊焊缝组织分区相同；双面搅拌摩擦焊焊缝的硬度略低于搅拌摩擦焊，且焊缝硬度下降区域范围更大；双面搅拌摩擦焊后焊缝依然保持为原有相组成；双面搅拌摩擦焊比搅拌摩擦焊焊接线能量更大，采用双面搅拌摩擦焊代替搅拌摩擦焊有利于提高焊接效率并消除焊缝隧道型缺陷、改善焊缝的性能。     

铝合金储能焊快速凝固接头组织分析

采用微型储能焊机对厚度为0.4mm的LF2铝合金薄板进行快速凝固点焊,研究分析了接头组织形貌和形成机理。结果表明,储能焊能够实现LF2铝合金薄板的快速凝固焊接,焊接接头由熔核区、熔合区和热影响区组成。极大的冷却速率使得接头组织瞬间形核并快速生长,形成组织细小致密具有快速凝固特征的焊接接头。焊接裂纹是LF2铝合金储能焊主要焊接缺陷。对焊接裂纹机理分析发现,铝合金线膨胀大导致焊接应力产生是形成焊接裂纹的主要原因。     

7A19铝合金搅拌摩擦焊组织性能分析

研究了不同焊接规范参数对退火态和T6态7A19铝合金搅拌摩擦焊接头的金相组织、硬度分布及力学性能影响.结果表明,7A19铝合金的搅拌摩擦焊焊接性能良好.焊缝金相致密无缺陷,焊核区的微观组织是无方向性的、细小的等轴晶粒,热影响区晶粒被拉长.焊缝区硬度分布均匀,与母材相比没有明显的下降.热影响区是接头的脆弱区,接头拉伸强度随着焊接热输入的降低而增加.采用合适的焊接参数,7A19铝合金在退火态下进行焊接,接头效率能达到母材的89.6％,断后伸长率为8.7％;在T6态下进行焊接,接头效率能达到母材的85％,断后伸长率为6.7％.     

LF6/LD10铝合金搅拌摩擦焊工艺参数对接头性能的影响

通过LF6／LD10铝合金搅拌摩擦焊（FSW）的工艺试验研究，分析了工艺参数对其接头性能的影响。结果表明，当搅拌头的旋转速度值较低时，提高焊接速度有利于提高接头的抗拉强度值。当旋转速度值较高时，提高焊接速度对接头性能的影响不大。焊接速度较低时，改变旋转速度对于接头的力学性能影响不大；焊接速度较高时，提高旋转速度将会降低接头的力学性能。其它参数相同的条件下，材料所处的位置对接头拉伸性能的影响不大。其它条件相同，在焊接速度和旋转速度都较低时，使用无螺纹的搅拌头所得到的接头性能要优于带有螺纹的搅拌头施焊所得接头的性能；在焊接速度和旋转速度都较高时，搅拌针上的螺纹对于接头的力学性能的影响不大。     

20mm厚6063铝合金搅拌摩擦焊焊缝S曲线控制

针对6063铝合金搅拌摩擦焊缝中易出现"S"曲线的问题,在采用搅拌摩擦焊焊接20 mm厚6063铝合金散热器的过程中,使用气体保护,成功消除了6063铝合金搅拌摩擦焊中易形成的"S"曲线,获得了成形良好的焊缝组织,焊缝的平均抗拉强度达到148.83 MPa,焊接强度系数为母材的81.9%.通过分析焊缝的微观组织,发现焊核区发生了完全动态再结晶,组织为细小的等轴晶粒.热力影响区发生明显塑性变形,发生不同程度的动态再结晶,晶粒发生明显长大.热影响区受焊接热循环影响,发生了微观组织和力学性能变化,但没有发生塑性变形,晶粒发生粗化.     

焊后热处理对7075铝合金PVPPA焊接接头组织与性能的影响

采用脉冲变极性等离子弧焊焊接10 mm厚的7075铝合金,对焊后试件进行固溶后水淬再进行二级人工时效处理,利用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、万能拉伸试验机和显微硬度仪对焊缝的显微组织和焊接接头的力学性能进行了分析和测试,研究焊后热处理对焊接接头组织及力学性能的影响. 结果表明,焊缝区经热处理后晶粒由柱状晶向等轴晶转变,枝晶间和晶界处的T相溶解,焊接接头的抗拉强度由热处理前397.9 MPa提高到545.1 MPa,接头强度系数为0.925,焊缝的显微硬度有所改善,力学性能显著提高.     

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.     

轨道车辆用6082铝合金双丝脉冲MIG焊焊接工艺

通过对6082铝合金采用双丝脉冲MIG焊的焊接方法进行了工艺试验.分析了6082铝合金双丝脉冲MIG焊的特点,提出了合理的双丝脉冲MIG焊焊接工艺,进行了焊缝质量检验,分析了焊接接头的显微组织并测试其力学性能.结果表明:焊接工艺参数合理.在焊接接头中未发现任何焊接缺陷,焊缝质量良好;焊接接头强度、塑性均可达到母材的60...