铝合金搅拌摩擦与MIG焊接接头疲劳性能对比试验

根据疲劳S-N曲线试验结果,对5A06铝合金搅拌摩擦焊(FSW)和MIG焊接接头的疲劳性能进行了初步比较,分析讨论了搅拌摩擦焊过程中所产生的焊接缺陷对其疲劳性能的影响.结果表明,在焊态下由于焊接接头几何形状等的影响,FSW的疲劳强度明显高于MIG焊接接头;对FSW焊缝根部的"吻接"缺陷(kissing-bonds)是降低FSW焊接接头疲劳寿命的主要因素,旋转搅拌工具在焊缝表面形成的多余飞边将对疲劳行为产生明显影响.     

工艺参数对搅拌摩擦焊变形铝合金接头性能的影响

文中采用搅拌摩擦焊方法对4 mm厚的1060,2024,6061三种变形铝合金板材进行对接试验,焊后利用光学显微镜和扫描电镜分析、对比了焊接接头各区的微观组织和试样断口形貌,并测试了其拉伸性能和显微硬度.结果表明,三种材料接头焊核区的组织细小且焊核区的硬度最高,而热影响区组织粗大且硬度最低.接头的强度都随焊接速度和搅拌头旋转速度的增大呈先增大后减小的趋势,且接头最优抗拉强度与母材强度呈线性关系.拉伸试验中试样在热影响区断裂、断口呈韧窝状,为典型的韧性断裂.热影响区组织粗大和二次相偏聚是造成接头薄弱点的主要原因.     

LF2铝合金搅拌摩擦焊接接头的组织与性能

对10 mm厚LF2铝合金搅拌摩擦焊接进行了研究.结果表明:焊接厚板时,为防止出现隧道型缺陷,须在较低的焊速和转速下进行.当焊速为9 mm/min,转速为950 r/mln,焊接输入能量为6 230 W时,接头强度值最高,其值与母材强度值相等.接头处由平均尺寸约为15 μm的均匀细小的晶粒组成;热影响区平均晶粒尺寸较大,其最大值约为28 μm;热机械影响区内组织细长,局部区域最大长度可达到85 μm.焊核区平均硬度与母材相当,中心最高硬度可达HV95,近缝区硬度低于母材硬度.     

超声冲击对高强铝合金搅拌摩擦焊接接头疲劳机制影响的研究进展

疲劳破坏常源于材料表面及次表面,同时也是材料最主要的失效方式,搅拌摩擦焊接结构也不例外。因此,提升焊接接头表面性能对于提高焊接接头疲劳寿命显得尤为重要。超声冲击处理技术作为一种新型表面后处理技术,对焊接接头疲劳性能的影响机制受到广泛关注与研究。作者对超声冲击改善搅拌摩擦焊焊接接头应力集中、残余应力、微观组织、不同超声冲击参数对接头疲劳性能的影响以及数值模拟技术与应力-寿命曲线在整个研究过程中的应用等方面进行综述,并展望超声冲击处理技术未来的研究方向。     

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。     

LF2铝合金搅拌摩擦焊接接头磨损性能研究

试验了LF2铝合金搅拌摩擦焊接接头的摩擦磨损行为，通过观察接头磨损表面形貌没有发现明显的大块剥落开裂迹象。表面呈现疲劳磨损特征。这是由于搅拌摩擦焊接头形成的细小等轴晶粒导致裂纹扩展困难所造成的。     

异种高强铝合金搅拌摩擦焊搭接接头的缺陷和拉伸性能

采用搅拌摩擦焊对5 mm厚2024/7075异种高强铝合金进行上下板交换位置的搭接焊试验,分析接头的缺陷特征和拉伸性能。结果表明:材料位置和焊接速度对缺陷和拉伸性能有较大影响。当2024铝合金为上板时,接头中存在大面积孔洞缺陷,焊缝表面粗糙,尤其在300 mm/min焊速下存在较严重的起皮缺陷;钩状缺陷为搭接接头的典型缺陷,低焊速(50和150 mm/min)下钩状缺陷向上扩展距离较大,7075铝合金为上板时高焊速(225和300 mm/min)下后退侧钩状缺陷水平向焊核区扩展距离较大;在低焊速下,7075铝合金为上板的接头强度较高;在高焊速下,2024铝合金为上板的接头强度较高;钩状缺陷严重减小接头的有效板厚和有效搭接宽度,是接头强度降低的主要因素,优化搅拌摩擦焊搭接工艺必须同时增大有效板厚和有效搭接宽度。     

超声对不同铝合金搅拌摩擦焊接头性能的影响

利用自行研制的超声搅拌摩擦焊机分别对2219,7A52,LF21铝合金进行了常规搅拌摩擦焊和超声搅拌摩擦焊两种不同焊接的试验,并对常规搅拌摩擦焊与超声搅拌摩擦焊焊缝的微观组织、拉伸断口形貌进行了对比分析.结果表明,超声搅拌摩擦焊与常规搅拌摩擦焊相比热影响区几乎消失;超声搅拌摩擦焊焊缝焊核区组织比常规搅拌摩擦焊焊核区组织晶粒更加细小;断口扫描电镜图显示母材断口韧窝具有非等轴状待征,韧窝边上撕裂棱明显表明为韧性断裂;超声搅拌摩擦焊断口韧窝撕裂棱不明显;超声搅拌摩擦焊比常规搅拌摩擦焊的平均抗拉强度有所提高,但断后伸长率有所降低.     

焊接位置对5083铝合金搅拌摩擦焊T形接头性能的影响

通过调整搅拌工具焊接位置与增加预焊工序的方法对5083铝合金T形接头进行了搅拌摩擦焊对接试验,对焊缝横截面进行了金相组织观测,对接头进行了拉伸、弯曲检测并对断口进行扫面电镜检测。结果表明,传统焊接的T形接头在根部易产生裂纹缺陷,调整焊接位置并增加焊接深度的方法可以消除裂纹缺陷,但同时导致根部轻微变形,通过增加一次预焊的工序可以消除根部变形;“调整焊接位置+预焊”后的接头抗拉强度、屈服强度、断口伸长率分别提升32.5%,32.1%和71.4%;工艺改进后的试样弯曲检测裂纹的弯曲程度降低,断口韧窝的尺寸增大,断裂机制向韧性断裂方向发展。     

焊接热输入对铝合金双轴肩搅拌摩擦焊缝形貌与接头性能的影响

系统研究了焊接热输入对双轴肩搅拌摩擦焊接头焊核区轮廓和拉伸性能的影响. 接头宏观组织形貌结果表明,随着焊接热输入因子的逐渐升高,双轴肩搅拌摩擦焊接头焊核区依次展现出“哑铃形”、“焊核变平”、“焊核凸出”轮廓. 焊核凸出是高热输入条件下双轴肩搅拌摩擦焊接头特有的一种物理现象,且往往伴随产生内部孔洞型缺陷. 焊核区轮廓形貌取决于双轴肩搅拌摩擦焊缝厚度中心沿径向向外运动的塑性金属流动场与热力影响区中部的相互作用. 拉伸性能结果表明,随着焊接热输入因子的逐渐升高,双轴肩搅拌摩擦焊接头拉伸性能呈现出逐渐下降的趋势.     

焊接参数对1350工业纯铝搅拌摩擦焊接头的组织及性能的影响

采用搅拌摩擦焊对3 mm厚的1350工业纯铝板材进行了对接,考察了ω/υ值对搅拌摩擦焊接头的组织和力学性能的影响.结果表明,在ω/v=5.0 r/mm时得到的接头表面粗糙,并且有隧道型孔洞生成,ω/v=8.3 r/mm时接头有“S”曲线缺陷生成,ω/v＞8.3 r/mm的条件下可以得到外表面美观、内部无缺陷的接头.搅拌区的面积和晶粒尺寸随着ω/v值的增大而增大.搅拌区的硬度变化趋势与ω/v值变化趋势不同.接头的抗拉强度、伸长率在ω/v值为5.0～10.0 r/mm范围内随着ω/v值增大而升高,ω/v为10.0 r/mm时达到最大值,进一步增大ω/v值将降低接头的力学性能.接头拉伸断口SEM显示,在ω/v＞8.3 r/mm时存在与母材类似的韧窝和撕裂棱,表明搅拌摩擦焊接头基本保持了母材良好的塑性.     

LF2铝合金搅拌摩擦焊接头的疲劳特性

对LF2铝合金搅拌摩擦焊接头的疲劳特性进行了研究，建立了焊接头的S-N曲线。疲劳试验结果表明，搅拌摩擦焊接头表现出良好的疲劳性能，疲劳寿命N=10^6次的疲劳强度值约为59～65MPa。搅拌摩擦焊接头具有细小的等轴晶粒和狭窄的热影响区，阻碍了滑移带的形成和裂纹的扩展，从而提高了接头的疲劳性能。疲劳断口分析显示，随着驻留滑移带的扩展逐渐萌生裂纹，在交变应力作用下最终导致失效。     

工艺参数对镁合金焊接接头力学性能的影响

采用GTAW焊接5mm厚的AZ31镁板.通过对接头力学性能和显微组织分析,研究工艺参数对AZ31焊接接头组织和性能的影响.试验结果表明,焊接电流通过作用于焊接线能最影响晶粒结晶过程.当焊接电流为70A时,镁合金焊接接头的力学性能达到最佳值.此时,焊接接头的成型系数为3.51,抗拉强度为201.7MPa,断面收缩率为8.4%,伸长率为12.18%,硬度为62.3HV.     

7075铝合金搅拌摩擦焊研究

使用搅拌摩擦焊对8mm厚的7075-T7351铝合金进行了单道平板对接。结果表明,在工艺参数为搅拌头旋转速度为1180r/min、焊接速度为37.5mm/min时,可获得较好的接头,抗拉强度达到390MPa,是母材强度的78%;7075-T7351铝合金搅拌摩擦焊接头微观组织为典型的搅拌摩擦焊接头组织,焊核区为细小的等轴晶,晶粒大小为6~7μm,母材组织中的强化相在此区域消失;接头显微硬度值分布趋势沿焊缝中心两侧基本对称,热机影响区-热影响区过渡区及焊核区硬度低于母材,是焊件的薄弱环节。     

焊接速度对7A04铝合金搅拌摩擦焊接头组织与性能的影响

采用不同焊接速度焊接7A04铝合金板材,并对搅拌摩擦焊接头进行微观组织和力学性能分析研究。结果表明,接头焊核区由于搅拌头的搅拌作用及发生动态再结晶,形成细小等轴晶,尺寸远小于母材;机械热影响区处于搅拌头外缘,在搅拌头搅拌作用下发生明显的拉伸变形;热影响区晶粒发生明显粗化。不同焊接速度下焊缝区的硬度分布整体上呈"W"形分布,接头软化,焊缝区硬度低于母材,硬度最高值出现焊核区,最低值出现在热影响区。当旋转速度为800 r/min,焊接速度为120 mm/min时,接头成型性最佳,其抗拉强度为410 MPa,达母材强度的75%。     

汽车车身板用铝合金焊接工艺及其性能研究

采用双丝MIG焊对汽车车身板用6082-T6铝合金进行焊接,研究了焊接电流对焊接接头力学性能与耐腐蚀性能的影响规律,通过金相显微镜(OM)观察了焊接接头不同焊接电流下焊缝区与热影响区的显微组织。研究结果表明,6082-T6铝合金随着焊接电流的上升,焊缝区的组织有不断粗化的趋势,共晶组织从不连续的条状分布演变为连续的网状分布,而热影响区组织中时效析出的Mg_2Si相不断聚集长大,焊缝的力学性能上升,而腐蚀性能降低。     

2024铝合金搅拌摩擦焊接头的疲劳性能

对2024铝合金搅拌摩擦焊接头的疲劳特性进行了研究,建立了接头的S-N曲线.疲劳试验结果表明,搅拌摩擦焊接头表现出良好的疲劳性能.搅拌摩擦焊接头具有细小的等轴晶组织和狭窄的热影响区,阻碍了滑移带的形成和裂纹的扩展,从而提高了接头的疲劳性能.疲劳断口分析显示,裂纹在接头底部启裂,通过位错的塞积作用使得滑移带扩展逐渐萌生裂纹,在交变应力的作用下最终断裂.     

电磁搅拌对7075铝合金微观组织及力学性能的影响

研究了电磁搅拌对7075铝合金的组织及其力学性能的影响，对比分析了电磁搅拌连铸技术割备7075半固态坯料的可行性。结果表明，电磁搅拌能改善铸造舍金的微观组织，大幅度提高舍金的伸长率，铸态下提高了62％，热处理后提高了53%；热处理后，铸态舍金的抗拉强度达到438MPa，伸长率达到5．5％，中频感应二次加热能得到均匀的半固态组织。     

搅拌工艺对半固态铝合金组织与性能的影响

为获得半固态铝合金理想的组织和力学性能,以ADC12铝合金为研究对象,分析了不同搅拌工艺参数对半固体组织和力学性能的影响.实验结果表明,搅拌剪切初始温度在580℃,搅拌剪切时间在25min时获得布氏硬度值最大,此时的金相组织细化明显,晶粒尺寸最小.     

镁合金缝焊接头力学性能与焊接参数关系试验

采用脉冲缝焊机焊接AZ31S镁合金,通过固定焊接电流、电极压力、脉冲比、焊接速度中的三个参数,而调整剩余的一个参数,以获得这一参数对接头抗剪强度的影响.依此类推,从而得到以上四个焊接参数的合理配合.本试验测得接头拉剪力最大可达到18.452kN,达到此拉剪力的焊接参数为:焊接电流26.6kA,电极压力5.627kN,焊接脉冲比ton/toff=3/2,焊接速度0.9 m/min.