超声振动对6061-T4铝合金搅拌摩擦焊接头组织和性能的影响

利用自主研制的试验装置,通过工具头将超声振动能量施加在搅拌头前方的待焊工件上,研究了超声振动能量对减少焊接缺陷、改善搅拌摩擦焊接头组织和力学性能的影响.对6 mm厚度6061-T4铝合金板进行了超声振动强化搅拌摩擦焊工艺试验,并与相同工艺条件下的常规搅拌摩擦焊进行了对比.结果表明,超声振动能够减小焊速/转速比较大时的焊缝内部隧道型缺陷,增大材料对接混合区宽度和焊核区体积,细化焊核区和热力影响区微观组织,提高接头抗拉强度和焊核区显微硬度.     

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.     

超声功率对2219-T351铝合金搅拌摩擦焊接头组织与性能的影响

采用搅拌摩擦焊和不同功率的超声辅助搅拌摩擦焊对2219-T351铝合金进行焊接试验,测量焊接温度和焊接压力,对焊接接头的微观组织、显微硬度和力学性能进行分析,研究了加入不同超声功率后焊缝的组织性能和材料流动性. 结果表明,超声能降低焊接温度,随着超声功率增加减小的幅度越大. 加入了超声后,焊缝微观组织更加均匀,底部材料的流动情况得到改善,焊缝区有更多的强化相残留,焊接接头的显微硬度、抗拉强度及断后伸长率在加入超声后均有提高,在加入2.25 kW的超声功率时达到最高,最高拉伸强度为331 MPa,可达到母材的80%左右.     

6061铝合金搅拌摩擦焊接头组织及性能

对厚度6 mm的6061铝合金进行了搅拌摩擦焊对接焊,采用光学显微镜、扫描电子显微镜、拉伸试验机及电化学工作站等设备对焊接接头的金相组织、断口形貌、拉伸性能和腐蚀性能进行了测试和分析。结果表明,当焊接速度为80 mm/min、旋转速度在600～1 500 r/min之间时,焊接接头的外观良好,无明显缺陷。随着旋转速度的增加,焊核区晶粒呈现出先减小后增大的现象。当旋转速度为1 200 r/min时,焊核区的晶粒最细小,焊接接头的抗拉强度和断后伸长率最高,分别为168 MPa和14.7%,焊缝强度达到了母材的81.9%,焊接接头的断裂形式为以韧性断裂为主的韧-脆混合断裂模式。随着旋转速度增大,搅拌摩擦焊接头的耐腐蚀性能呈现先上升后下降的趋势,当搅拌头旋转速度为1 200 r/min时,焊接接头的耐腐蚀性能最好,其腐蚀电流密度最小为2.4×10^-5 A/cm²。     

6061铝合金搅拌摩擦焊接头组织及性能

对厚度6 mm的6061铝合金进行了搅拌摩擦焊对接焊,采用光学显微镜、扫描电子显微镜、拉伸试验机及电化学工作站等设备对焊接接头的金相组织、断口形貌、拉伸性能和腐蚀性能进行了测试和分析。结果表明,当焊接速度为80 mm/min、旋转速度在600～1 500 r/min之间时,焊接接头的外观良好,无明显缺陷。随着旋转速度的增加,焊核区晶粒呈现出先减小后增大的现象。当旋转速度为1 200 r/min时,焊核区的晶粒最细小,焊接接头的抗拉强度和断后伸长率最高,分别为168 MPa和14.7%,焊缝强度达到了母材的81.9%,焊接接头的断裂形式为以韧性断裂为主的韧-脆混合断裂模式。随着旋转速度增大,搅拌摩擦焊接头的耐腐蚀性能呈现先上升后下降的趋势,当搅拌头旋转速度为1 200 r/min时,焊接接头的耐腐蚀性能最好,其腐蚀电流密度最小为2.4×10-5 A/cm2。创新点： 研究了旋转速度焊接工艺参数与搅拌摩擦焊焊接头耐腐蚀性能之间的关系。     

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.     

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.     

6061-T6铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头组织与力学性能

针对6 mm厚6061-T6铝合金板材,在主轴转速800 r/min,焊接速度150 mm/min参数下实现双轴肩搅拌摩擦焊接,并对一部分试件进行焊后热处理。对焊态试件和焊后热处理试件同时进行金相试验、拉伸试验和显微硬度试验对比分析。在焊态下,接头平均抗拉强度为203 MPa,达到母材的64%,接头在焊缝区32 mm的宽度区域内显微硬度出现不同程度的下降,显微硬度分布呈"W"型;接头经焊后热处理后,焊态下溶解消失的强化相重新析出,使接头组织重新得到强化,热处理态接头平均抗拉强度为292 MPa,达到母材的92%,整个焊缝区显微硬度均得到提高,焊态下"W"型显微硬度分布规律消除。     

高锌铝合金搅拌摩擦焊接头组织和性能

采用不同焊接工艺参数对6 mm厚稀土Er微合金化的高Zn铝合金进行了搅拌摩擦焊试验,研究了不同焊接速度对焊缝各区域组织和力学性能的影响。结果表明:焊核区晶粒尺寸随焊接速度的增加而逐渐减小;热影响区和热机影响区交界处硬度值最低,是焊接接头的薄弱环节。焊接接头存在异常的大梯度组织变化,在三种焊接速度下获得的焊接接头强度损失均较为严重,当搅拌头转速为350 r/min、焊接速度为50 mm/min时,抗拉强度和伸长率分别为459 MPa和9.4%,伸长率比母材横向增加96%,断口分析表明为韧性断裂。     

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.     

转速对6061铝合金/纯铜异种金属搅拌摩擦焊接头组织与性能的影响

采用搅拌摩擦焊技术对4 mm厚6061-T6铝合金和纯铜进行连接,研究转速对铝铜异种金属接头组织与力学性能的影响。结果表明,当焊接速度为30 mm/min、搅拌头转速在1 200~1 800 r/min的范围内,可以获得表面成形良好、无缺陷的铝铜异种金属接头。大量破碎的铜被搅入焊核区,形成了组织结构复杂的区域。通过EDS和XRD分析,在焊核区内发现了Al_2Cu、Al_4Cu_9和Al Cu金属间化合物。在界面处,铝和铜发生相互扩散形成金属间化合物层,随着转速的提高,化合物层逐渐变厚。由于晶粒细化、固溶强化作用以及金属间化合物的生成,异种接头的焊核区平均显微硬度值高于铝铜两侧平均硬度,并且在焊核区出现硬度峰值点。随着转速的增加,接头抗拉强度呈现先增大后减小的趋势,所得最优接头抗拉强度为183 MPa,达到铜母材的71.8%,断裂位置位于铝侧热影响区,断裂方式为韧性断裂。     

焊接速度对5083铝合金搅拌摩擦焊接头组织与性能的影响

采用搅拌摩擦焊对3 mm厚的5083-O态铝合金板材进行焊接,在搅拌头转速为800 r/min、焊接速度为60~300 mm/min的条件下,考察了接头的外观形貌、微观组织和力学性能。当焊接速度为60~150 mm/min时,均能获得外表平整、内部无缺陷的焊接接头。当焊接速度为200~300 mm/min时,接头出现了孔洞缺陷。从焊缝中心到两边分别为搅拌区、热力影响区、热影响区和母材区,搅拌区由于动态再结晶产生了细小的等轴晶,硬度比母材高。焊接速度为60mm/min时获得的接头抗拉强度为316MPa,断后伸长率为21.2%,通过断口分析,接头断口存在大量细小的韧窝和解理平面,为韧性和脆性混合型断裂。     

6061-T5铝合金水平补偿搅拌摩擦焊接头力学性能研究

采用水平补偿搅拌摩擦焊技术对4 mm厚6061-T5铝合金板进行焊接,设计了水平补偿搅拌摩擦焊对接接头结构,测试焊接接头的强度、延伸率和硬度,分析接头的断裂形式。结果表明,对于4 mm厚的6061-T5铝合金,在搅拌头旋转速度为1 500 r/min、搅拌头轴肩压入量为0.2 mm、补偿凸台高为0.3 mm的条件下,焊速为400 mm/min时可获得抗拉强度为227 MPa且弯曲性能良好的接头。焊接接头断口存在明显的分层,有韧性撕裂的痕迹。接头硬度大致呈"W"型分布,后退侧的硬度高于前进侧,显微硬度的最大值出现在接头后退侧。     

焊接参数对7075铝合金搅拌摩擦焊接头组织及性能的影响

使用搅拌摩擦焊(FSW)设备,采用不同搅拌针转速和焊速对厚6 mm的7075高强铝合金平板进行对接试验,并对不同焊接工艺下的接头进行微观组织观察和力学性能测试。研究结果表明:7075铝合金FSW接头由焊核区(WNZ)、热机影响区(TMAZ)、热影响区(HAZ)及母材区(BMZ)组成;随着搅拌针转速的增大,接头中焊核区的晶粒越大;随着焊速的增大,接头中焊核区晶粒越细小;不同工艺参数下的FSW接头显微硬度分布曲线都呈W形。随着转速的提高和焊速的减小,接头显微硬度升高,但波动范围较小;随着转速和焊速的提高,接头抗拉强度先降低后提高;转速为400 r/min,焊速为120 mm/min时,接头抗拉强度最高,为417 MPa,是厚6 mm的7075铝合金FSW最佳的工艺参数。     

6082铝合金双面搅拌摩擦焊接头组织与性能

文中研究了改变搅拌针针长与焊缝相对位置对25 mm厚6082-T6铝合金双面搅拌摩擦焊接头组织与性能的影响规律.结果表明,当搅拌针针长不足以覆盖1/2板厚时,针端搅拌力不足,焊缝中心存在大尺寸缺陷,拉伸与弯曲性能较差;当搅拌针针长超过1/2板厚0.5 mm时,焊缝中心依然存在间隙,但不明显影响拉伸与弯曲性能;当继续增加...     

焊接速度对7075铝合金搅拌摩擦焊接头强度和微观组织的影响

采用搅拌摩擦焊方法对7075铝合金板进行了焊接实验,探讨了焊接速度对接头强度和微观组织的影响.结果表明,焊速对焊接接头的焊核区、热机影响区及晶界沉淀相均有较大的影响.随着焊速的提高,焊核区的晶粒和沉淀相大小、形状、分布密度均发生较大变化,热机影响区的变形程度和形貌也发生了较大改变.组织和力学性能综合分析表明,选择合理的焊接速度有利于细化焊核区的晶粒组织,改善焊缝成型,提高焊接接头强度.     

6061铝合金厚板搅拌摩擦焊接头组织与耐蚀性

采用搅拌摩擦焊对30 mm厚的6061铝合金进行了双面对接焊,分别采用金相显微镜、显微硬度仪和电化学工作站对焊接接头的组织、硬度和耐蚀性能进行观察、测量和研究。金相观察显示,双面搅拌摩擦焊焊缝前进侧与母材有明显的分界,后退侧分界模糊;焊核区呈均匀细小的等轴晶。硬度测试表明,搅拌摩擦焊接接头硬度呈“W”形特征分布,硬度最低值出现在前进侧热影响区。腐蚀试验表明,双面焊焊核重叠区腐蚀电流(2.396 3×10-5A/cm2)较大,一旦开始腐蚀,腐蚀速度很快,耐腐蚀能力相对较差。     

LY12铝合金搅拌摩擦焊接头组织和性能研究

研究了搅拌头旋转速度n与焊接速度v之比即n/v比值大小对LY12铝合金搅拌摩擦焊接头组织和力学性能的影响。结果表明,n/v比值较小时,焊接线能量较小,接头存在孔洞缺陷,严重降低了接头力学性能;随着n/v比值逐渐增大,孔洞缺陷尺寸逐渐减小;当n/v比值为5时,焊接线能量适当,接头无缺陷,焊核区为细小均匀的等轴晶,因此接头强度最高,达427MPa;当n/v比值继续增大,焊核区晶粒组织也随之粗化,接头强度逐渐降低。