工艺参数对铜/钢搅拌摩擦焊焊缝成形的影响

用搅拌摩擦焊方法焊接了10mm厚的紫铜和低碳钢板,并就工艺参数对焊缝成形的影响进行了研究.结果表明:搅拌头的旋转速度越高,焊缝表面氧化程度越大;焊接速度越大,出现缺陷的现象越严重.采用右螺纹搅拌针的搅拌头进行焊接时,在焊核区底部容易出现孔洞型缺陷.在搅拌头旋转速度为475 r/min,焊接速度为47.5 mrn/min时能获得无缺陷的铜/钢搅拌摩擦焊接头.     

Material Flow Tracking for Various Tool Geometries During the Friction Stir Spot Welding Process

This study applied powder-tracing techniques to mount Cu and W powders on A6061-T6 aluminum sheets to investigate the material flow mechanism of friction stir spot welding (FSSW) using various geometric tools. The experimental results showed that the geometry of the tools plays a crucial role and determines the entrances of material flow during FSSW. It was believed that instantaneous voids were filled up with material flow in all directions for triangular pins, and the voids were located at the pin bottom for cylindrical pins. In accordance with the plastic rule of material flow, the pressure gradient is the necessary condition to cause material flow during FSSW; therefore, the transient constraint space (TCS) is required to generate pressure in this space. Enlargement of the TCS accompanies the evolution of the stir zone (SZ). A generated void causes a steep pressure gradient, which is regarded as the entrance of material flow. A tool with screw threads causes downward driving force, which determines the intermixing behavior between the upper and lower sheets, and also affects the size of the SZs.     

工艺参数对5A05铝合金搅拌摩擦焊接接头性能的影响

分别采用750r/min-47.5mm/min,950 r/min-47.5mm/min,1180 r/min-47.5mm/min,1500 r/min-47.5mm/min四种工艺参数对3mm厚的5A05铝合金进行了搅拌摩擦焊接.结果表明,焊速为47.5mm/min、转速为1180r/min时,可获得较好的焊接接头,其抗拉强度达到最大值270MPa,是母材强度的98%.焊接接头的硬度分布存在一定的规律,沿焊缝中心两侧基本对称,由中心向两侧硬度逐渐降低,当到达TMAZ/HAZ过渡区时达到最低值,其后逐渐增加,最终达到与母材相等.拉伸断口表现为韧性断裂的特征.     

基于搅拌摩擦点焊的船体维修工艺研究

采用不同的工艺参数对6 mm厚超低碳440钢船体进行了搅拌摩擦点焊维修试验,并对接头的拉伸性能和冲击性能进行了测试与对比分析。结果表明,与维修前的超低碳440钢船体相比,采用搅拌摩擦点焊维修后的船体接头的室温抗拉强度增加了402 MPa,达到母材的98%;-40℃冲击吸收功增加140 J,达到母材的95%,实现了较高质量的船体维修;其优选的搅拌摩擦点焊工艺参数为:搅拌头旋转速度800 r/min、焊接速度250mm/min、轴肩下压量3.3 mm。     

摩擦搅拌焊接过程残余应力的中子衍射法测量分析

利用中子衍射法测量了2024-T4铝合金板摩擦搅拌焊接头残余应力分布,得到了接头内部不同位置处的残余应力,研究了焊接速度对残余应力的影响。结果表明,纵向残余应力总体水平比横向残余应力高,是接头内的主要残余应力;当搅拌头转速相同时,提高焊接速度,纵向残余应力增大;横向残余应力除了在匙孔附近较大外,在其余位置处的残余应力都围绕0轴在拉应力与压应力之间波动,整体残余应力水平相对纵向残余应力小很多。     

铝合金搅拌摩擦焊接缺陷分析及工艺优化

以7075铝合金为研究对象,采用自设计的2.5°内凹轴肩三斜面圆锥搅拌头进行搅拌摩擦焊接试验,研究了下压量,搅拌头旋转速度,焊接速度等不同焊接工艺参数对接头质量的影响。通过分析焊接参数、摩擦产热以及材料塑性流动之间的相互影响,揭示缺陷的形成机理及其对焊接接头性能的影响,并提出了相关的预防与工艺优化方案,以降低7075铝合金搅拌摩擦焊接缺陷的形成机率。     

基于响应面法的钛铝异种金属搅拌摩擦点焊工艺参数优化

为同时满足减轻质量和降低成本的需求,钛/铝复合结构具有很好的应用前景,但由于钛合金与铝合金之间的物化性能差异巨大,采用传统焊接方式很难形成可靠的连接,而搅拌摩擦点焊技术在连接异种金属方面优势明显,目前针对钛/铝合金的搅拌摩擦点焊研究较少.因此采用回填式搅拌摩擦点焊对2 mm厚的TC4钛合金和6061铝合金进行点焊试验,...     

搅拌针形状对搅拌摩擦焊焊缝S曲线形成的影响

采用四种不同形状搅拌针的搅拌头进行搅拌摩擦焊试验,研究了搅拌针形状对LF6铝合金搅拌摩擦焊焊缝S曲线形成的影响.结果表明:通过改变搅拌针形状可以改变焊缝塑化金属的流动行为及结合面材料的破碎程度,从而影响S曲线的形成.当焊接参数一定时,在光面搅拌针中,圆锥光面搅拌针较圆柱光面搅拌针更易形成S曲线;表面带螺纹搅拌针中,圆柱右旋螺纹搅拌针较圆柱左旋螺纹搅拌针更易形成S曲线.搅拌针形状不变,降低焊接速度,可以改善焊缝塑化金属流动性,使结合面材料的分布不连续,S曲线逐渐消失.     

先进的搅拌摩擦焊

搅拌摩擦焊是利用一种特殊形式的搅拌头边旋转边前进，通过搅拌头与工件的摩擦产生热量，摩擦热使该部位金属处于热塑性状态，并在搅拌头的压力作用下从其前端向后部塑性流动，从而使待焊件压焊为一个整体。它可以焊接所有牌号的铝合金以及用熔焊方法难以焊接的材料，并突破了普通摩擦焊对轴类零件的限制。由于搅拌摩擦焊是固态焊接，所以没有熔化焊时的气孔、裂纹等缺陷。搅拌摩擦焊的接头性能普遍优于熔化焊的。     

钛合金搅拌摩擦焊接动态过程有限元模型

建立4mm厚TC4钛合金搅拌摩擦焊接热输入数学模型,并将模型应用于焊接动态过程温度场仿真,通过试验及有限元模拟进行验证.结果表明,在动态分析过程中,热源恒速移动,工件的温度峰值逐渐平稳,工件温度分布相对稳定,此时搅拌头前端和后端的工件温度分布有所不同,前端温度变化较快,温度梯度相对较大,后端温度变化较慢,高温范围较大.     

Investigations on the Effects of the Tool Material,Geometry, and Tilt Angle on Friction Stir Welding of Pure Titanium

Friction stir welding (FSW) parameters, such as tool material, tool geometry, tilt angle, tool rotational speed, welding speed, and axial force play a major role in the weld quality of titanium alloys. Because of excessive erosion, tool material and geometry play the main roles in FSW of titanium alloys. Therefore, in the present work for the first time, tool material and geometry, tool tilt angle, cooling system and shielding gas effects on macrostructure, microstructure, and mechanical properties of pure titanium weld joint were investigated. Result of this research shows that Ti can be joined by the FSW, using a tool with a shoulder made of tungsten (W) and simple pin made of tungsten carbide (WC). The best conditions for welding were use of compressed air as a cooling system, tool tilt angle of 1°, and a stream of Argon as a shielding medium. Investigation on mechanical properties shows that the tensile strength and the yield strength of the welded joint in the best case could be similar to the corresponding strengths of the base metal.     

搅拌头形状对铝合金搅拌摩擦点焊流场的影响

采用商用CFD软件包中的FLUENT软件对2A14铝合金搅拌摩擦点焊过程中材料的流动情况进行了三维数值摸拟.为分析搅拌头轴肩底面轮廓对材料流动的影响,分别建立了平面轴肩和凹面轴肩.当采用凹面轴肩时,材料流动状况更明显.为分析搅拌针的形状对点焊稳态过程流场的影响,建立了圆柱形、三角形和方形三种不同形状的搅拌针模型.与圆柱形搅拌针相比,三角形和方形搅拌针引起的材料流动的范围更大.本文在计算过程中,没有考虑热耗散.     

基于钻铣床的搅拌摩擦焊设备设计

以ZX50CA钻铣床为研究对象,采用液压技术对其压下装置进行设计,设计出一台适用于镁合金薄板搅拌摩擦焊的设备,选用3 mm厚的AZ31镁合金板材进行对接焊接实验。结果表明:当搅拌头转速为1400 r/min、焊接速度为15 mm/min、压紧力为1500 N时,焊接接头表面成形良好。通过实验证明,该设备能够满足搅拌摩擦焊的工艺参数要求,适用于搅拌摩擦焊的实验研究,而且相对于大型专用搅拌摩擦焊设备,成本低,使用灵活、方便,为镁合金薄板搅拌摩擦焊设备的开发提供了很好的参考价值。     

Friction Stir Welding of Tailored Blanks: Investigation on Process Feasibility

Tailor welded blanks (TWBs) are conventionally produced by laser or traditional welding processes. In either case, the joints are created by solid-liquid-solid phase transformations that result in undesirable microstructures and tensile residual stresses detrimental to joint performance. This study investigates feasibility of an alternate joining process, friction stir welding (FSW). The joining of AA7075-T6 blanks of different thickness is investigated through FE analyses and controlled experiments. It is found that for a successful joint, the welding parameters have to be carefully designed so that the resulting metal flow and the temperature history during FSW are consistent for the two thicknesses.     

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。     

搅拌摩擦焊过程金属流场的数值模拟研究进展

对FSW过程数值模拟研究的进展进行了介绍和总结,认为采用流体或刚塑性体描述搅拌头周围金属,存有明显的流动区域或者流动分界面,与实际情况有较大差距.如果根据材料流动的本质,通过对材料流动的驱动力及所受约束问题,即“软性约束”问题进行研究,或许对解决现有问题、完善FSW焊缝成形理论具有巨大意义.     

MB3镁合金搅拌摩擦连接工艺研究

针对工业用MB3镁合金进行了搅拌摩擦焊接试验。分析了各工艺参数及搅拌头形状对焊缝质量的影响。经过力学测试表明；对于3mm厚的MB33镁合金，采用搅拌头旋转速度为1500r／min，焊速48mm/min时焊接接头成形良好，性能优良。     

搅拌摩擦焊焊缝的无损检测技术

简要介绍了搅拌摩擦焊焊缝缺陷的种类及形成机理,并详细介绍了搅拌摩擦焊焊缝缺陷的渗透检测、射线检测、超声波检测及涡流检测取得的最新进展和研究成果.比较了这四种检测方法的优势与不足,提出了在检测中将阵列涡流检测与相控阵超声波检测结合可以最大程度地发现搅拌摩擦焊焊缝缺陷.     

焊接工艺参数对2024铝合金搅拌摩擦焊过程中材料塑性流动行为的影响

以轴肩端面为同心圆的带螺纹搅拌头为研究对象,利用计算流体力学软件FLUENT建立了三维塑性材料流动模型,对2024铝合金搅拌摩擦焊接过程中材料的塑性流动进行了数值模拟,研究焊接工艺参数对模拟结果的影响。结果表明,在搅拌头附近区域材料的塑性流动剧烈,且轴肩附近材料的流动速度高于搅拌针边缘材料的流动速度;随着搅拌头旋转速度的增加,搅拌头附近区域材料流动更剧烈,且高速流动的材料区域范围变大;焊接速度的提高对搅拌头及其附近区域材料的流动影响不大。