铝合金搅拌摩擦焊接头晶间腐蚀和剥落腐蚀性能研究

通过晶间腐蚀和剥层腐蚀试验,结合扫描显微镜(SEM)的微观形貌分析和腐蚀坑检测技术,研究了2024铝合金搅拌摩擦焊接头的晶间腐蚀和剥落腐蚀行为。结果表明,搅拌摩擦焊对铝合金的晶间腐蚀和剥蚀性能影响较小,搅拌摩擦焊接头对剥落腐蚀浸泡温度极其敏感。试验测得晶间腐蚀坑的最大深度分别为:铝合金母材0. 05604mm、焊接件母材区0. 04468mm、焊接件热影响区0. 05909mm、焊接件焊缝区0. 0261mm,由此可确定焊接件各个区域的腐蚀等级。     

搅拌摩擦焊接技术研究进展

介绍了搅拌摩擦焊接技术的焊接工艺、焊接机理、焊接数值模拟及难点,提出应从复合搅拌摩擦焊接技术工艺和搅拌头的再设计等途径解决搅拌摩擦焊接高熔点合金与黑色金属的技术问题。     

WC-Re复合搅拌头设计及其制造工艺研究

针对高温搅拌摩擦焊接过程中搅拌针和轴肩失效形式和程度不一致,以及现有的用于高温搅拌摩擦焊接搅拌头制造的材料的成本过高问题。提出了一种复合材料搅拌头的设计。搅拌针采用WC-Re合金,轴肩采用WC-Co合金,两部分用圆锥面连接。通过数值计算得出适中锥度,针对WCRe合金与WC-Co合金在电火花加工过程中腐蚀速率不一致所形成的凸台特征,提出了该搅拌头的三级制造工艺。使用试制的搅拌头进行焊接试验,试验结果表明本搅拌头结构合理,能适应搅拌摩擦焊接过程中的高温高压力复变环境。     

钢搅拌摩擦焊接及加工研究进展

自搅拌摩擦焊发明至今,国内外开展了大量的有关搅拌摩擦焊(Friction stir welding, FSW)技术的研究与开发工作,并且已在轻合金结构制造领域得到大量实际应用。此外,基于搅拌摩擦焊原理发展而来的另一项技术--搅拌摩擦加工也得到广泛关注,并且在金属材料组织改性及复合材料制备方面显示了独特的优势。然而,由于受到高温搅拌头材料的限制,对钢铁材料搅拌摩擦焊接及加工的研究相比铝合金要少了很多。本研究对钢铁材料搅拌摩擦焊接及加工的研究进展进行简要概述,总结同质钢铁材料搅拌摩擦焊接、异质钢铁材料搅拌摩擦焊接、钢铁材料搅拌摩擦加工以及高温焊接工具材料等几方面的研究成果,指出其中存在的重要科学及技术问题,并对钢铁材料搅拌摩擦焊接以及搅拌摩擦加工的发展趋势及值得关注的问题进行展望。     

某雷达冷板双轴肩搅拌摩擦焊接工艺试验

文中介绍了某雷达MB8镁合金冷板的双轴肩搅拌摩擦焊接试验。双轴肩搅拌摩擦焊接技术对夹具设计以及应用环境的要求较常规搅拌摩擦焊接低。本试验中搅拌头转速设计为1000～1600 r／min,焊接速度设计为100～160 mm／min。通过测量冷板焊接接头处的拉伸强度和硬度,分析了焊接工艺参数对接头力学性能影响的机制。试验结果表明,MB8镁合金冷板双轴肩搅拌摩擦焊接接头处没有出现未焊透、气孔和夹杂等镁合金熔焊常见的缺陷,接头处的拉伸强度为199～211 MPa,平均拉伸强度达到母材强度的91％,接头处布氏硬度为30～39 HBS ,相比母材略有下降。试验结果说明双轴肩搅拌摩擦焊接技术非常适合用于冷板以及其他结构件的焊接。     

搅拌摩擦焊接工艺过程的建模及热力耦合分析

搅拌摩擦加工技术是近些年发展起来的一种金属材料新型加工处理技术。搅拌摩擦焊接是一个复杂的温度场、流动场和力场相互耦合的、非线性的物理过程。基于FSW工艺过程热源的热力耦合模型,建立了搅拌摩擦焊接工艺过程可靠性模型,并分析了各工艺参数对工艺过程仿真分析的影响,提出了铝合金搅拌摩擦焊接工艺过程的建模及热力耦合分析方法,为进一步优化FSW焊接的工艺参数提供了理论参考。     

一种回抽复合式搅拌摩擦焊动静压电主轴的结构设计

对搅拌摩擦焊技术和动静压电主轴技术进行了简要介绍,结合目前搅拌摩擦焊实际焊接过程中存在的不足及今后的发展趋势,设计研发一种新型的回抽复合式搅拌摩擦焊动静压电主轴,采用动静压液体轴承、联轴器和直线轴承,主轴具有回抽功能,通过分离式搅拌头的使用,较好地解决了搅拌摩擦焊接结束后工件存在的"匙孔"的问题,提高主轴的承载能力、精度,能够长时间持续摩擦搅拌焊接,同时搅拌头更换便捷,经国家检测机构鉴定,达到设计标准。     

焊接工艺参数对5383铝合金搅拌摩擦焊接头耐腐蚀性的影响

在制备不同焊接工艺条件下的5383铝合金搅拌摩擦焊接头的基础上,利用扫描电镜与能谱分析方法研究搅拌摩擦焊接头典型区域的宏观形貌特征与显微形貌特征,得到焊接速度、搅拌头转速及搅拌头压力等焊接工艺参数对接头耐腐蚀性的影响规律,结果表明:在特定的焊接工艺条件下,焊缝区域会产生S线。S线是接头腐蚀最严重的区域,其原因是由Mg元素偏聚、大量微孔的聚集与锰铁化合物的形成等三方面因素造成的;除S线及其附近区域外的焊缝其他区域的耐腐蚀性优于母材。同时,分析三种因素导致焊接接头耐腐蚀性降低的原理,阐述不同焊接工艺参数对5383铝合金搅拌摩擦时接头中S线形成的影响,提出利用减少焊接速度、增加搅拌头转速与提高搅拌头压力的方法来改善5383铝合金搅拌摩擦焊接头的耐腐蚀性。     

基于UG的搅拌主轴部件设计与运动仿真研究

在研究我国搅拌摩擦焊接设备现有焊接能力的基础上,提出研制具备三维曲线焊接能力的搅拌摩擦焊接机,以扩大搅拌摩擦焊技术的应用范围.设计了一个新型的搅拌主轴部件,以满足三维曲线焊接时对倾斜角度和倾斜方向的要求,运用UG软件进行了虚拟设计和运动仿真分析,验证了该搅拌主轴部件结构设计的可行性.     

搅拌摩擦加工制备金属基复合材料的研究现状

搅拌摩擦加工技术是源于搅拌摩擦焊接技术的一种加工技术,目前已经被用于各种复合材料制备的研究中.本文主要介绍了搅拌摩擦加工技术制备复合材料的原理,概述了目前采用搅拌摩擦加工技术制备复合材料的研究进展,简要分析了搅拌摩擦加工制备复合材料的应用前景.     

5052铝合金-HC420LA高强钢磁脉冲焊接接头盐雾腐蚀性能

对5052铝合金-HC420LA高强钢的磁脉冲焊接接头进行了盐雾腐蚀试验，揭示了磁脉冲焊接接头的腐蚀机理。研究结果表明，铝-钢磁脉冲焊接接头的力学性能在盐雾腐蚀环境中的退化较为明显，腐蚀首先从焊缝两侧尖端开始，当腐蚀时间达到48h时，焊接接头强度已下降为原来的20%。断口微观分析表明，钢较低的电化学电位加快了腐蚀，接头的腐蚀行为具有自催化作用。     

16MnR钢在硝酸盐环境下应力腐蚀性能试验研究

用楔形张开加载(WOL)预裂纹试样研究了16MnR钢在硝酸盐环境中的抗应力腐蚀性能。测定了16MnR钢母材及焊接接头在硝酸盐环境下的临界应力强度因子KISCC和应力腐蚀裂纹扩展速率；同时研究了缓蚀剂、材质、溶液温度对16MnR钢应力腐蚀开裂的影响，结果表明，缓蚀剂谈明显的降低应力腐蚀敏感性，增加裂纹的孕育时间；焊接接头与母材相比，由于没有元素Ni的不良作用，具有较高的应力腐蚀抗力；16MnR钢的硝酸盐应力腐蚀敏感性随温度升高而降低。     

焊缝匹配对力学性能影响的综合研究

对几种钢在静载、动载和疲劳载荷条件下的焊缝强度匹配分别进行了研究,并对有关接头进行了残余应力的测试。得出的结论是恰当地提高焊缝金属强度无论是对抗开裂性能还是止裂性能均是有利的;采用同种焊条LB52NS施焊A131和A537所构成的两种接头其强度匹配系数的差别对ΔK (th)无影响,对da/dN无论是在常规疲劳还是海水腐蚀疲劳也均无显著影响;强度匹配系数较高A131接头焊缝残余应力略低于强度匹配系数较低的A537接头焊缝的残余应力。     

不锈钢复合板焊接接头晶间腐蚀失效分析

针对不锈钢复合板焊接接头出现晶间腐蚀裂纹问题,采用光学显微镜、扫描电镜、XRD等技术手段对复合板焊接接头的组织、成分以及相组成进行检测和分析,对焊接工艺规范和热处理制度对焊接接头耐蚀性的影响进行探讨。结果表明,接头焊缝区铁素体含量18．3％,晶粒度9．5级,过渡层焊缝铬的含量9．58％,低于耐蚀性要求;接头产生了σ等硬脆相,这些因素都增大晶间腐蚀敏感性;焊接线能量过大,将降低接头的腐蚀性能;复合板整体消应热处理可以取消。     

镀锌高强钢电阻点焊焊接接头液态金属脆化裂纹研究进展

镀锌高强钢因具有高强度、耐腐蚀以及延展性优良等特点被应用于汽车构件领域,在实现减重的同时,提高汽车安全性能。电阻点焊作为材料连接的重要技术之一,因具有焊接过程简单、热影响区小、焊接变形与应力小及焊接速度快等优点,被广泛应用于连接镀锌高强汽车用钢。但在焊接过程中锌镀层会在电阻热的作用下熔化并渗入至焊点内部,从而在焊接接头形成液态金属脆化裂纹(Liquid metal embrittlement cracks, LME),液态金属脆化裂纹会使焊接接头在拉伸过程中发生脆性断裂,严重恶化焊接接头的力学性能。从液态金属脆化裂纹形成机理、表征手段和母材显微组织的影响等方面详细总结了国内外在此方面的研究,并归纳出改善镀锌高强钢焊接接头液态金属脆化裂纹的措施,为后续的研究工作提供一定的参考与借鉴。     

提高焊接接头疲劳性能的低相变点焊条焊趾熔修技术

在焊接接头疲劳试验的基础上,首次提出了用于提高焊接接头疲劳性能的低相变点焊条焊趾熔修技术。采用低相变点焊条LTTE和普通焊条E5015,分别对非承载十字接头和纵向环绕角焊缝接头实施焊趾熔修,进行疲劳性能对比,并与该两种形式接头的全LTTE焊缝接头疲劳性能进行比较。结果表明:相对于普通焊条E5015接头,低相变点焊条LTTE焊趾熔修技术可以有效地提高焊接接头的疲劳性能,其疲劳强度达到全LTTE焊缝接头的疲劳强度。这一技术降低了LTTE焊条的使用成本,为低相变点焊条在工程实践中的推广应用提供了一条有效途径。     

基于ANSYS的裂纹尖端应力强度因子研究

通过ANSYS建立焊接接头三区域模型。分别定义了不同的力学性能参数来模拟焊接接头各个区域力学性能的不均匀性,分别计算裂纹处在焊接接头各个区域的应力强度因子。计算结果表明：焊缝应力强度因子最低,母材次之,热影响区最高。说明材料的屈服强度与裂纹尖端的应力强度因子有密切的关系。屈服强度越高,应力强度因子越低。     

非均质焊接接头中J积分虚拟裂纹扩展计算方法研究

将虚拟裂纹扩展（ＶＣＥ）算法推广应用于非均质焊接接头，建立了三维弹塑性状态下Ｊ积分参量的ＶＣＥ算法有限元程序。基于平面数值分析，详细考察了该算法在非均质焊接接头中的适用性。此外，讨论了焊接接头中三维状态下Ｊ参量沿裂纹前缘的分布规律。     

焊接接头脆性断裂评定的局部法研究进展

介绍了几种焊接结构断裂行为预测和评定方法的局限性。从理论基础、微观理论基础、评定方法等方面详细论述了焊接接头脆性断裂评定的局部法，并介绍了国内外研究状况及最新进展。指出研究各种塑性损伤模型在焊接接头中的可行性，探讨符合焊接接头特点的塑性损伤模型及控制参量的必要性。分析塑性损伤对Beremin解理断裂模型局部断裂参量的影响，进而利用局部法对焊接接头的脆性断裂行为进行科学预测。     

Study of laser butt welding of SUS301L stainless steel and welding joint analysis

This paper describes a study on laser butt welding of 4 and 2 mm SUS301L stainless steel and a detailed analysis of welding joints. The gap tolerance of butt joint was also studied with optimized process parameters. The electrolytic etching in 10 % oxalate solution was used to test the intergranular corrosion of the 4 mm SUS301L welded joint. Fatigue property of the 2 mm SUS301L welded joint was tested under the conditional cycle times of 1?×?10⁷. Using optical microscopy, the changes of metallurgical microstructure in the weld zone of 4 mm SUS301L were also studied. It has been found that laser butt welding of 4 mm SUS301L is able to achieve sound metallurgical morphology and high strength weld joint when the butt gap is within certain tolerance. The weld joint also has good resistance to intergranular corrosion and has a fatigue limit of 310 MPa.