搅拌摩擦焊接技术最新进展

搅拌摩擦焊(Friction Stir Welding,简称FSW)是由英国焊接研究所TWI于1991年开发的专利技术,并且在随后取得了巨大的进展。综述了近10年来国内外搅拌摩擦焊技术的发展概况和最新进展,阐述了搅拌摩擦焊技术的原理、工艺特点及其广泛的工业应用前景,指出搅拌摩擦焊技术研究的必要性和紧追性。     

防锈铝搅拌摩擦焊接

通过大量试验研究了防锈铝LF21搅拌摩擦焊接技术,深入分析了防锈铝搅拌摩擦焊接头的金相组织和力学性能,并探讨了焊接参数对组织性能的影响.对于3mm厚的防锈铝板,优化的搅拌头材料为ICr18Ni9Ti,形状为圆锥带凹面形,轴肩尺寸为φ12mm,焊针跟部直径为4mm,焊针端部直径为2.8mm,焊针高度为2.7mm.优化的焊接工艺参数范围为旋转速度950-1 500 r/min,焊接速度37.5～60mm/min.研究的成果可应用于有色金属材料搅拌摩擦焊接参数的优化,推动中国搅拌摩擦焊接技术在铝焊接中的应用.     

纯铅搅拌摩擦焊接轴肩温度变化规律研究

在使用空心主轴和空心搅拌工具的搅拌摩擦焊接物理模拟装置上进行了纯铅搅拌摩擦焊接,并且利用红外热成像仪记录轴肩的实时温度演变过程.研究表明在搅拌摩擦焊接过程中轴肩温度的变化具有周期性.在轴肩与工件接触的搅拌阶段,轴肩一端的温度始终高于轴肩另一端,即搅拌摩擦焊接过程中轴肩可分为高温端和低温端;轴肩上的峰值温度始终处于高温端并随搅拌工具的旋转而旋转,并且峰值温度随着搅拌头的旋转在每个周期内呈现出由低到高再降低的波峰式波动.轴肩温度周期性现象的出现是由于轴肩高温端周期性的搬运变形金属造成的.     

搅拌摩擦焊接头的温度检测

利用了搅拌摩擦焊接头温度检测系统，测量了中、薄铝合金板搅拌摩擦焊缝在不同特征点上的温度变化过程及其峰值温度，证实了搅拌摩擦焊过程中没有熔化现象，并获得了温度分布的大致规律。检测结果表明：不同搅拌摩擦焊功率、扭矩等焊接过程参量对应了不同的温度分布。     

搅拌摩擦微连接设备及工艺研究

由于已在航空航天及电子领域广泛应用的铝、镁合金难以实现超薄板焊接,研究设计了基于Mach3软件控制系统的搅拌摩擦微连接焊机。利用该设备进行焊接作业,宜采用轴肩直径为6～8 mm的搅拌工具针对厚度在1 mm内的薄板进行施焊,且可进行3D成型搅拌摩擦微连接,焊接热输入、焊件变形小,焊缝成形美观。Mach3软件控制系统具有优秀的兼容性、可操作性和稳定性,操作简单、维护方便并具有开放性,搅拌摩擦微连接焊机体积小、质量轻、安装方便,焊机整体稳定性高、可操作性强。     

搅拌摩擦焊工艺及其应用

搅拌摩擦焊（Ｆｒｉｃｔｉｏｎ Ｓｔｉｒ Ｗｅｌｄｉｎｇ简称ＦＳＷ）是英国焊接研究所９０年代初发明的一种用于低熔点合金板材焊接的固态连接方法,用该方法可以焊接通常熔焊方法难于焊接的铝合金、钛合金等材料,不会在接头内形成气孔、裂纹、变形等缺陷。介绍了搅拌摩擦焊的基本原理、工艺特点、研究现状及其可以的应用领域,指出了其在我国的前景。     

铝合金搅拌摩擦焊接头行为分析

详细介绍了搅拌摩擦焊（FSW）接头塑性流变数值模拟所得到的结果，并且利用搅拌摩擦焊的“插入试验”，测量了搅拌头旋转着插入铝合金材料过程中作用在搅拌头上的作用力，并将之转化为有效的粘度值和温度输出，确定了搅拌摩擦焊过程中充分塑化区（FPZ）的材料粘性，3－D数值模拟结果显示了搅拌头肩台下大约1.5mm的紊流区域的形成；解释了在异种金属搅拌摩擦焊接过程中无序混合产生的间混薄层结构，以及局部液相形成（初始熔化）引起的搅拌头的瞬间滑移导致了在特定的温度下（Tcrit）的材料粘性迟滞。     

铝合金船舶的搅拌摩擦焊接工艺

0 引言 由英国焊接研究所(TWI)发明的搅拌摩擦焊(Friction Stir Welding简称FSW),是用一种利用耐磨的旋转工具将铝、镁和铜的板材或型材材料连接的工艺.     

搅拌摩擦焊接监控系统设计

基于对搅拌摩擦焊接过程的分析,设计了搅拌摩擦焊接专用的状态监测系统及控制系统.监控系统的软件结构采用开放系统结构设计,利用设计的上位机软件可以对焊接参数及监测量的记录存储,并对其进行统计分析,方便试验人员建立焊接过程的精确数学模型、优化焊接参数和研究焊接的智能控制算法,监控系统的实现提高了焊接自动化程度.     

铝合金6061高转速无倾角微搅拌摩擦焊温度分布研究

对0.8 mm厚6061铝合金超薄板微搅拌摩擦焊过程进行测温实验,并对微搅拌摩擦焊过程工件温度控制技术进行研究,分别研究了工艺参数如焊接速度、主轴转速、下压量以及焊接过程外加压缩空气冷却等因素对微搅拌摩擦焊过程工件温度的影响。测温实验结果表明,随焊接速度的升高,焊接热输入降低,温度峰值下降,冷却速度值减小,主轴转速越高,热输入越大,温度峰值上升,冷却速度值增大。当下压量增大,产热剧烈升高,下压量从0.05 mm增大至0.1 mm,距离焊缝5 mm处的温度峰值从72.28℃上升至115.06℃,增加了54.65%。在保证焊接质量的前提下,尽量降低下压量对控制温度峰值具有良好的效果。此外,外加气冷是控制温度峰值的有效手段,对冷却速度的影响最大。加气冷时冷却速度值增大约为未加气冷时的4倍,有利于降低高温停留时间,改善焊缝冷却过程。     

铜板搅拌摩擦焊接工艺优化

搅拌摩擦焊(FSW)是近几年发展起来的新型摩擦焊接技术。铝合金搅拌摩擦焊接已成为国内外研究的热点，但对铜及其合金搅拌摩擦焊接的研究尚不多见。通过大量试验分析，优化了铜板搅拌摩擦焊接工艺。研究表明：工业纯铜具有良好的搅拌摩擦焊接性能，优化工艺可获得强度超过母材的搅拌摩擦焊接接头。     

焊接速度对铝锂合金搅拌摩擦焊接头断裂特性的影响

对铝锂合金搅拌摩擦焊接头断裂模式随焊接速度提高的变化规律进行了深入的研究。断口实验结果表明 ,在焊接速度低于υ =10 0mm/min时 ,接头断裂模式为沿晶 +穿晶混合型断裂 ;焊接速度提高到υ =2 0 0mm/min时 ,接头断裂模式为韧脆混合型断裂 ;当υ >2 0 0mm/min时 ,随着焊接速度的提高 ,接头断口形貌由存在部分塑性断裂特征变化到完全为脆性断裂特征 ,但接头整体断裂模式为沿晶 +穿晶混合型断裂。力学性能测试结果表明 ,随着焊接速度的提高 ,延伸率先增加 ,并在υ =2 0 0mm/min时达到最大值 ,继续提高焊接速度 ,延伸率下降。     

搅拌摩擦焊接头缺陷分析

通过对搅拌摩擦焊接焊缝中的缺陷进行分析研究,认为其缺陷主要分为外观缺陷与内部缺陷,并进一步对其缺陷位置、形态及出现原因给予了说明.     

铜板搅拌摩擦焊接头金相组织及力学性能

通过大量试验分析，在优化了铜板搅拌摩擦焊接工艺的基础上，分析了铜板搅拌摩擦焊接头的组织、性能及其与工艺参数的关系。研究表明：工业纯铜具有良好的搅拌摩擦焊接性能，优化工艺可获得超强于母材的搅拌摩擦焊接接头。焊合区金属在热力耦合作用下发生塑性变形，造成大量晶粒破碎，破碎的晶粒发生动态再结晶，热力影响区组织可以分成再结晶区、不完全再结晶区和动态回复区。     

铝合金的搅拌摩擦焊

在详细介绍搅拌摩擦焊原理，特点的基础上，针对铝合金的搅拌摩擦焊特点，性能以及工业应用进行了阐述，并且对搅拌摩擦焊在中国市场的发展和应用作了简略介绍和预测。     

1060／3003铝合金搅拌摩擦焊焊接接头材料流动规律研究

搅拌摩擦焊中，材料的流动状态对焊件性能有很大影响。对5mm厚的1060／3003铝合金板材进行了搅拌摩擦焊连接。通过对1060／3003铝合金焊件焊核区腐蚀，研究了焊核区金属的流动形态。分析了不同工艺参数下垂直截面和水平截面的金属流动形态。结果表明：工参数对搅拌摩擦焊焊核区金属的流动形态有很大影响。通过使用较高的工具旋转速度和合适的焊接速度可以获得稳定、质量良好的搅拌摩擦焊接头。     

MB3镁合金与1060铝合金搅拌摩擦焊接研究

研究了MB3镁合金与1060铝合金的搅拌摩擦焊连接，结果表明，用搅拌摩擦焊接方法可以实现这两种合金的连接，并可得到外观形貌良好的接头；镁合金在搅拌过程中呈层状嵌入到铝合金基体中，这种层状结构中出现的微小空洞靠近镁合金的一侧，同时存连接界面还发现了狭长的中间层；接头附近存在的脆性金属间层状物导致接头力学性能显著下降。     

解决运载工具铝合金焊接难题的新途径--搅拌摩擦焊

阐述了采用铝合金焊接结构制造运载工具的必要性和效果，论述了铝合金焊接运载工具的机械性能试验结果并分析其焊接中的难题。介绍了用搅拌摩擦焊解决铝合金焊接难题的新途径及其主要原因。     

基于神经网络的搅拌摩擦焊接头质量预测系统研究

通过正交试验在不同的试验参数下对铜-铜进行搅拌摩擦焊接得到覆盖面较广的试验数据．形成神经网络质量预测体系的训练样本。以搅拌摩擦焊的工艺参数(旋转速度、横向速度、压力)作为神经网络的输入，以焊接接头的拉仲强度或接头优异性(1接头质量合格、O为接头质量不合格)为神经网络的输出，用剔除畸变样本后的试验样本对人工神经网络进行训练，然后用训练好的网络对搅拌摩擦焊接头质量进行预测。利用MATLAB语言编制用户界面，并建立了搅拌摩擦焊的人工神经网络预测系统，实现了对工艺参数的优化。