焊接距离对钛合金搅拌摩擦焊搅拌头磨损的影响

采用搅拌摩擦焊（friction stir welding, FSW）技术对TC4钛合金热轧板进行焊接。通过失重法、3D影像仪和扫描电镜及能谱仪对TC4钛合金FSW过程中DZ22高温合金搅拌头磨损情况进行了表征,主要研究了焊接距离对TC4钛合金FSW搅拌头磨损的影响。实验结果表明：搅拌头磨损率与焊接距离成正相关,焊接距离达到180 mm后搅拌头磨损严重,搅拌针长度缩短0.24mm,磨损率为0.97%;轴肩深度缩短0.4mm,磨损率为1.73%;搅拌头质量减少0.15 g,磨损率为0.74%。在FSW过程中,高温高压是造成搅拌头磨损的主要原因,搅拌头磨损形式主要有机械磨损、磨粒磨损、粘结磨损和氧化磨损,搅拌头的磨损是这几种磨损形式相互作用的结果。搅拌头的磨损物会对焊缝造成污染,形成孔洞等缺陷。     

钛及钛合金搅拌摩擦焊搅拌头最新研究进展

目前,钛及钛合金搅拌摩擦焊(FSW)搅拌头磨损严重问题仍存在。本文主要从搅拌头材料的选择和结构设计方面介绍了近几年钛与钛合金FSW搅拌头最新研究,并分析了搅拌头失效方式及机理。最后,对钛及钛合金FSW的应用前景做了展望。     

TC4钛合金搅拌摩擦焊接新工艺及计算机仿真分析

提出垫板加热辅助搅拌摩擦焊接方法对钛合金板进行焊接。通过与传统FSW工艺温度场及仿真对比分析,垫板加热辅助搅拌摩擦焊接方法不仅可以起到焊前预热的效果,拓展了焊接工艺参数应用范围,而且一定程度上可减小摩擦力,搅拌头磨损的减小间接提高了搅拌头的使用寿命。     

火焰辅助加热搅拌摩擦焊数值模拟与试验研究

搅拌摩擦焊(FSW)技术在高熔点材料上的应用仍然受限于搅拌头的寿命。在FSW过程中,搅拌针承受着巨大的剪切力和摩擦磨损。预热工件可以软化被焊材料,是提高搅拌头寿命的方法之一。本文进行了Q235钢氧-丙烷火焰辅助加热FSW数值模拟与试验研究;建立了火焰与搅拌头双热源模型,利用有限元分析软件ANSYS模拟分析了FSW过程中的热量传递过程,获得了被焊材料的温度场分布;进行了Q235钢的火焰辅助加热FSW试验研究,分析了对接焊时FSW接头热影响区、热力影响区和焊核区的显微结构,以及焊缝的显微硬度。计算得到的热影响区形状和尺寸与试验测量的结果基本吻合。     

激光辅助搅拌摩擦焊

激光辅助搅拌摩擦焊(LAFSW)是一种新型的搅拌摩擦焊技术。原搅拌摩擦焊(FSW)的焊接热量由工件和搅拌头之间摩擦产生,该过程需要相对较大的动力,因此,便用搅拌摩擦焊技术的设备都是体积庞大,价格昂贵的。而LAFSW在搅拌头搅拌时利用激光能量加热工件,且激光可加热无传导性的材料如塑料、陶瓷等,因而,LAFSW可获得较低的搅拌头磨损、较高的焊接速度、较广的应用范围,采用LAFSW技术的设备体积小、价格低。激光辅助搅拌摩擦焊     

不锈钢搅拌摩擦焊摩擦头磨损机理研究

搅拌摩擦头技术是搅拌摩擦焊工艺的关键技术.在探讨不锈钢搅拌摩擦焊工艺的基础上,对不锈铜搅拌摩擦焊过程中硬质合金搅拌摩擦头的磨损机理进行了比较系统的试验研究.通过对实验研究结果的分析,初步将搅拌摩擦头的磨损归结为粘结磨损、氧化磨损、扩散磨损、脆性剥落和脆断.     

高熔点材料的搅拌摩擦焊接技术

通过焊具设计、接头微观组织与性能、焊接温度场和残余应力、热源辅助的搅拌摩擦焊(FSW)几个方面,全面介绍了高熔点材料搅拌摩擦焊技术的研究现状.结果表明,合适的搅拌头材料为钨铼(W-Re)合金和多晶立方氮化硼(PCBN);采用合适的焊具设计和工艺参数,可以得到具有良好微观组织、高强度的FSW接头;在模拟搅拌摩擦焊温度场和接头残余应力时,应依据焊接过程实际进一步完善物理模型;引入辅助热源有利于高熔点材料焊缝成形并提高焊具使用寿命.     

阵列射流冲击热沉搅拌摩擦焊接新方法

基于动态低应力无变形技术的原理,设计开发了阵列射流冲击热沉搅拌摩擦焊接新方法.结果表明,采用该方法可以有效减小搅拌摩擦焊接头残余应力,焊后试件基本无变形.采用射流冲击热沉的动态低应力无变形搅拌摩擦焊接头残余应力分布规律与常规搅拌摩擦焊类似,但应力峰值明显降低,约为常规FSW接头应力峰值的45%,可以实现FSW薄壁结构的低应力无变形焊接.该项技术可以提高一些铝合金材料FSW接头性能,具有较好的技术经济价值.     

6061铝合金薄板FSW接头组织和力学性能分析

利用搅拌摩擦焊(FSW)技术对1 mm厚的6061-T6铝合金薄板进行拼焊,研究FSW工艺参数对焊接头组织和力学性能影响。结果显示,FSW工艺参数对接头的金相组织和力学性能有显著影响。最佳焊接工艺参数为搅拌头旋转速度为15000 r/min,搅拌头前进速度为300 mm/min,其获得的接头抗拉强度为247 MPa,达到母材的74.8%;伸长率为5.3%,达到母材的41.1%。     

CNTs增强镁基复合材料搅拌摩擦焊工艺研究

利用搅拌摩擦焊接(FSW)技术焊接了CNTs/AZ91镁基复合材料,研究了工艺参数对CNTs/AZ91复合材料FSW接头组织与性能的影响。结果表明:采用FSW技术对CNTs/AZ91复合材料进行焊接可以获得表面成形和力学性能较好的对接接头。当搅拌头旋转速度为700 r/min时,焊缝中CNTs分布均匀,接头强度和塑性最好,改变搅拌头旋转速度,均会降低接头强度和塑性。     

搅拌头组织对其使用寿命的影响

利用拉长晶粒和再结晶两种组织搅拌头对X70管线钢进行搅拌摩擦焊,通过使用寿命试验、拉伸试验和冲击试验,研究了搅拌头组织不同对其使用寿命和焊接接头力学性能的影响,结合硬度测量、金相组织观察和扫描电镜分析探究了其影响机理。结果表明:两种组织搅拌头焊接接头的力学性能相当,均因焊缝金属中出现马氏体组织而使强度升高、塑性和韧性下降;再结晶组织搅拌头焊后其本身组织产生变形,出现晶粒间缺陷使其使用寿命低于拉长晶粒搅拌头,两种搅拌头焊接过程中磨损机理均为磨料磨损。     

在铜合金搅拌摩擦焊过程中搅拌头磨损机理研究

搅拌头是搅拌摩擦焊工艺的关键.在探讨铜合金搅拌摩擦焊工艺的基础上,对铜合金搅拌摩擦焊过程中硬质合金搅拌头的磨损机理进行了比较系统的试验研究.通过对试验研究结果的分析,初步将搅拌头的磨损归结为粘结磨损、氧化磨损、扩散磨损、脆性剥落和脆断.     

搅拌摩擦焊技术及其应用发展

简单介绍了搅拌摩擦焊FSW的技术特征,对当前搅拌摩擦焊FSW技术的主要应用领域进行了概述,着重对近些年搅拌摩擦焊的技术发展和最新应用进展进行介绍,同时对搅拌摩擦焊的应用前景进行了展望。     

薄壁铝合金搅拌摩擦焊焊接应力变形与控制

搅拌摩擦焊(FSW)焊接残余应力变形表现出与传统熔焊不同的规律,文中研究了薄壁铝合金搅拌摩擦焊残余应力分布规律和焊接变形控制方法,结果表明,纵向残余应力峰值并非出现于焊缝中心,热影响区和热机影响区是残余应力相对较大的区域.基于动态低应力无变形焊接方法,设计开发了一套热沉系统,进行了动态低应力无变形FSW试验.研究表明,动态低应力无变形焊接技术可以有效减小搅拌摩擦焊接头残余应力和变形,接头残余应力分布规律与常规搅拌摩擦焊接头残余应力分布类似,但应力峰值降低50%以上.     

薄板铝合金搅拌摩擦焊接全过程金属流动行为研究

基于固体力学理论,建立6061薄板铝合金搅拌摩擦焊接(FSW)全过程热力耦合模型,利用任意拉格朗日-欧拉(ALE)网格自适应技术和质点跟踪技术模拟研究FSW全过程金属流动行为,揭示搅拌区金属材料的迁移特征。结果表明,搅拌区周围材料主要以旋转绕流及层流的形式向搅拌头后方迁移。上层金属有向下螺旋运动趋势,中部金属有先向上螺旋运动而后向下螺旋运动行为,在靠近焊件底部,金属材料则主要以层流的形式向搅拌头后方迁移。     

觉拌摩擦焊接塑性流体流动的常用研究方法

塑性材料的流动是搅拌摩擦焊接过程中的重要研究内容。对塑性材料的流动规律有较好的认识，可以预测FSW接头的形成、建立搅拌头与焊接接头成形关系、解释FSW过程连接机理等。目前研究塑性材料流动的方法主要有铜球跟踪技术、微观图像法及标签法等。     

搅拌摩擦焊接塑性流体流动的常用研究方法

塑性材料的流动是搅拌摩擦焊接过程中的重要研究内容.对塑性材料的流动规律有较好的认识,可以预测FSW接头的形成、建立搅拌头与焊接接头成形关系、解释FSW过程连接机理等.目前研究塑性材料流动的方法主要有钢球跟踪技术、微观图像法及标签法等.     

飞机铝合金型材结构FSW焊接

提出了搅拌摩擦焊接（Friction Stir Welding,FSW）技术的3个基本要素,对铝合金型材FSW焊接件在航空结构中的几个典型应用进行了分析.并简要介绍了中国搅拌摩擦焊中心在铝合金型材搅拌摩擦焊接方面的研究成果.中国搅拌摩擦焊中心的研究表明,采用搅拌摩擦焊技术焊接铝合金能够得到比较满意的接头强度.     

铝合金搅拌摩擦焊接头织构研究进展

在铝合金搅拌摩擦焊(FSW)过程中,焊接接头中存在着织构的演变过程,这对焊接时材料的塑性变形与流动行为、接头性能和接头残余应力的检测均产生重要影响。综述了铝合金板中的织构及其在FSW中的演变过程,概括介绍同种铝合金、异种铝合金以及铝合金与其他材料异种搅拌摩擦焊接接头织构的国内外研究现状;指出铝合金搅拌摩擦焊接接头织构研究存在的不足,并展望铝合金搅拌摩擦焊接头织构研究的发展方向。     

不同铝合金搅拌摩擦焊搅拌头磨损的数值模拟

基于Deform-3D有限元软件建立Al2024、Al5052、Al6061三种铝合金的搅拌摩擦焊接热力耦合模型,分析了搅拌摩擦焊中的温度、搅拌头受力和磨损情况。结果表明,不同铝合金搅拌摩擦焊接时,搅拌头磨损速度不同。Al6061铝合金对搅拌头磨损速度最快,Al5052铝合金对搅拌头磨损速率其次,Al2024铝合金对搅拌头磨损速度最慢;搅拌头的适当磨损会使搅拌头形状改变,使其寿命增加。