焊接速度对机器人搅拌摩擦焊AA7B04铝合金接头组织和力学性能的影响

针对熔化焊在焊接AA7B04铝合金时易在焊缝中出现孔洞等缺陷,且接头性能下降明显、焊后变形大,以及采用铆接等机械连接方式会增加连接件的重量等问题,采用集成了搅拌摩擦焊末端执行器的KUKA Titan机器人对2 mm厚AA7B04高强铝合金进行了焊接,在转速为800 r·min-1的条件下,研究了焊度对焊接过程中搅拌头3个方向的受力F_x、F_y和F_z的影响.研究发现,F_z受焊速的影响显著,随焊速的增加而降低.利用光学显微镜、透射电子显微镜、拉伸试验、三点弯曲试验和硬度测试等方法,研究了不同焊速下AA7B04铝合金接头的微观组织和力学性能.结果表明:当焊速为100 mm·min-1时,接头的抗拉强度最高为447 MPa,可达母材的80%,且所有接头的正弯和背弯180°均无裂纹;接头横截面的硬度分布呈W型,硬度最低点出现在热力影响区和焊核区的交界处,焊速不同会导致不同的焊接热循环,且随着焊速的增加接头的硬度随之增加;焊核区组织发生了动态再结晶,生成了细小的等轴晶粒,前进侧和后退侧热力影响区的晶粒均发生了明显的变形;前进侧热影响区析出η'相,后退侧热影响区因温度较高析出η'相和尺寸较大的η相.      

厚板2195铝锂合金搅拌摩擦焊缝组织及性能研究

采用搅拌头转速800r/min、焊接速度150mm/min、搅拌头倾角2.5°的工艺参数焊接了10mm厚2195铝锂合金,并对接头组织及性能开展分析研究。结果表明:厚板2195铝锂合金搅拌摩擦焊接头组织分为焊核区、热机影响区、热影响区及轴肩影响区四个区域,且焊核中心也有明显的"洋葱环"结构;接头抗拉强度及延伸率分别达到母材的70%与60%,力学性能良好;接头各区域受搅拌作用及热循环影响的不同,晶粒组织尺寸存在差异,焊核区硬度最低,热机影响区次之,母材区硬度最大;接头断口以等轴韧窝为主,属于典型韧性断裂。     

轴肩直径对5083铝合金FSW接头腐蚀行为和力学性能的影响

对厚度为5 mm的5083铝合金板材进行单面对接搅拌摩擦焊接（FSW）,研究了不同轴肩直径（12,14和16 mm）对搅拌摩擦焊接头金相组织、耐蚀性能以及力学性能的影响。结果表明：随着轴肩直径的增加,焊核区晶粒尺寸逐渐增大,第二相尺寸也有所增加,且出现了不同程度的聚集,热机影响区晶粒尺寸的均匀性变差。从热影响区到焊缝中心,电极电位逐渐增加,焊核区的表面膜一直处于此消彼长的稳定状态,而热机影响区和热影响区的表面膜以溶解破裂为主。焊接接头的表层硬度曲线呈“W”型分布,硬度最低值出现在前进侧热影响区上。当搅拌头轴肩直径为14 mm时,焊核区晶粒尺寸细小,第二相尺寸均匀,接头表面的钝化区间较宽,腐蚀电流密度最小,表面膜稳定,耐蚀性能最好。对应接头的抗拉强度为288 MPa,断后伸长率为10.6%,焊接接头系数达到89.6%,接头的塑性和强度均达到最大值。     

5083铝合金搅拌摩擦焊接头组织及力学性能研究

采用搅拌摩擦焊焊接5083铝合金,光学显微镜OM、透射电镜TEM对焊接接头进行金相分析,拉伸试验和硬度试验对焊接接头力学性能进行分析。结果表明,焊接接头焊核区为晶粒细小的等轴晶组织,热力影响区晶粒细小且沿剪切方向拉长,热影响区晶粒明显长大。其接头的力学性能显著优于传统的熔化焊,抗拉强度约为母材的90%,塑性与母材相当;硬度分布均匀,可达母材的90%。     

2A97铝锂合金搅拌摩擦焊焊缝的微观组织特征

对厚度为25 mm的T851态2A97铝锂合金进行搅拌摩擦焊焊接,利用显微硬度、金相显微镜(OM)和透射电镜(TEM)等对焊缝的显微硬度和微观组织进行研究.结果表明:接头基材硬度最高,热影响区和热机影响区硬度降低,焊缝中心硬度又升高,硬度最低位置在热影响区.焊核区发生动态再结晶,形成细小等轴的晶粒;焊核区S′相全部溶解,T1相儿乎全部溶解,在随后的冷却和时效过程中,焊核区析出GP区和细小弥散的δ′相;热影响区的T1相部分溶解,S′相全部溶解,析出θ"相、δ′相和δ′/β′的复合相.     

TC4/6061异种金属电阻点焊接头组织与性能研究

采用2mm厚的TC4钛合金和1.5 mm厚的6061铝合金进行电阻点焊,研究焊接热量与时间对接头拉剪力与熔核直径的影响,观察接头断裂特征并对接头进行了显微组织分析.试验结果表明:热影响区和熔核区的晶粒尺寸相对母材区变得粗大,靠近熔核的6061侧热影响区出现晶粒长大,TC4侧组织出现了细小的针状α'马氏体组织,并呈一定位向排列.随着焊接热量的增加,接头的拉剪力和焊核直径逐渐增加,随着焊接时间增加,接头的拉剪力和熔核直径先增加后减小;当Q=600 J时,接头的拉剪力最高,为1.17 kN.接头靠6061侧显微硬度无明显变化,靠TC4侧熔核区与热影响区硬度分布不均匀,当Q=550 J,t=10s时硬度分布较理想.试验数据为钛/铝异种金属点焊提供理论指导.     

汽车用新型钛合金的搅拌摩擦焊研究

进行了6 mm厚汽车新型钛合金Ti-6Al-4V-0.2Y板材的单面对接搅拌摩擦焊试验,并对接头的宏观形貌、X光无损探伤、显微组织、表面硬度和力学性能进行测试与分析。结果表明,钛合金Ti-6Al-4V-0.2Y板材的焊接接头成形好、表面光亮、无明显缺陷、力学性能较佳;接头的室温抗拉强度达到900 MPa、接头系数高达96%;接头硬度最大值位于焊核区、最小值位于前进侧热影响区。     

6061铝合金搅拌摩擦焊接头组织与性能研究

采用搅拌摩擦焊方法(FSW)对6 mm厚的6061-T4铝合金板材进行对接,焊后利用光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)分析、对比了焊接接头和母材的显微组织和断口形貌特征,并测试了其室温拉伸性能和显微硬度。实验结果表明:选择了适合于6061-T4铝合金板材搅拌摩擦焊的工艺参数:焊接时搅拌头旋转速度为1200 r.min-1,工件的进给速度为300 mm.min-1,在此参数下获得了与母材等强度、韧性接近于母材的焊接接头,为此种合金应用于汽车关键零部件提供了可靠的工艺方法。FSW板材接头焊核区的组织和性能明显优于其他区,热影响区是接头最薄弱的部分,焊核区的硬度最高,而热影响区的硬度最低,焊缝金属发生回复再结晶使晶粒细化。断口分析表明,断裂发生在热影响区,由于搅拌头的旋转运动和热量的累积,该区存在晶粒长大、组织粗化现象。对工艺参数的优化实验表明,搅拌头旋转速度与焊接速度对接头性能的影响存在一定的适配关系,通过工艺参数的调整可以有效地控制热影响区的焊缝组织和改善焊接接头的性能。细晶强化是搅拌摩擦焊接头强度与韧性提高的主要原因。     

电子束焊喷射成形Al-Zn-Mg-Cu合金的组织性能研究

采用电子束焊接的方法对10 mm厚的喷射成形Al-Zn-Mg-Cu合金板进行了拼焊实验。采用金相显微镜、扫描电镜、室温拉伸实验、显微硬度等方法分析了焊接接头的微观组织,测试了焊接接头的力学性能及显微硬度。结果表明,喷射成形Al-Zn-Mg-Cu合金焊接接头由三个区域(近缝区母材,焊核区,热影响区)组成。焊缝宽为0.3～1.0 mm,焊核区由尺寸约3～8μm的等轴细晶组成,析出相沿晶界分布,晶内析出相较少;热影响区大部分保留了母材的原始组织特征,小部分区域发生了重熔。从焊缝区到母材,显微硬度值逐渐下降,焊缝区硬度值高出母材约35。经T6处理后,焊接接头强度约为母材的82%。     

500MPa级高性能桥梁钢板的焊接性研究

结合焊接性理论分析,对500 MPa级高性能桥梁钢板开展了焊接热影响区最高硬度、斜Y坡口焊接裂纹和对接接头系列温度冲击试验研究。试验结果表明,试验钢的碳当量CEV为0.44%,Pcm为18%,在室温下焊接热影响区最高硬度为274 HV10,淬硬倾向小;采用焊条电弧焊和气体保护焊时,板厚≤32 mm时不需要预热;板厚32~60 mm时需要预热80℃;焊接热影响区的ETT50达到-60℃,具有良好的低温冲击韧性。试验钢板焊接性良好,可应用于高性能桥梁的建设。     

6xxx系铝合金弧焊与高功率激光焊组织性能对比

该研究采用高功率激光填丝焊(LFW)、熔化极惰性气体保护焊(MIG)以及钨极氩弧焊(TIG)的方法,对6005A-T6挤压铝合金进行焊接。进行LFW焊后,焊接接头抗拉强度为211MPa,接头系数0.77,焊接接头硬度最低值为68.3HV1且位于热影响区。进行MIG焊后,焊接接头抗拉强度为190MPa,接头系数0.70,焊接接头硬度最低值为50.7HV1且位于热影响区。进行TIG焊后,焊接接头抗拉强度为181MPa,接头系数0.66,焊接接头硬度最低值为50.4HV1且位于热影响区。     

X100级管线钢CO_2气体保护焊接试验研究

通过拉伸、冲击、硬度、焊后热处理等试验方法,研究了不同焊接热输入量对CO_2气体保护焊接条件下X100级管线钢焊接接头力学性能和显微组织的影响。结果表明:随着焊接热输入量增加,显微组织逐渐粗化;当焊接热输入量为1.91 kJ/mm时,焊缝中粒状贝氏体数量增多,针状铁素体数量减少,晶粒和M-A组元尺寸明显粗化,焊接接头的强韧性、硬度均下降;当焊接热输入量为1.17 kJ/mm时,其焊接接头能获得最佳的力学性能和显微组织。经过焊后热处理,距离焊缝2~4 mm处HAZ的HV10硬度为230~240,下降明显,焊缝硬度波动变小,距离焊缝4~6 mm处的HAZ和母材硬度变化不大。     

1000MPa级超高强钢的SH-CCT曲线及其热影响区的组织和性能

采用热膨胀法结合显微金相与硬度检测,在热模拟试验机上测定了1 000MPa级低碳微合金高强钢焊接过程中的临界点Ac1和Ac3,绘制出该钢在不同冷却速率下的焊接连续冷却转变曲线(SH-CCT曲线),研究了冷却速率对焊接热影响区粗晶区(CGHAZ)组织和硬度的影响规律,揭示了不同冷却速率下焊接热影响区的相变过程及组织特征,同时获得了奥氏体晶粒平均尺寸随t8/5的变化关系。研究结果表明,在焊接条件下,该钢的奥氏体化温度要比平衡状态下的奥氏体化温度显著升高;该钢在相当宽的冷却速率范围内发生中温转变,获得贝氏体组织;在较快的冷却速率(≥40℃/s)下,焊接热影响区组织以马氏体为主;随着冷却时间t8/5的增加,硬度逐渐下降,最高硬度HV10为425。在试验条件下,奥氏体晶粒粗化程度并不显著。     

1000MPa级超高强钢的SH-CCT曲线及其热影响区的组织和性能简

 采用热膨胀法结合显微金相与硬度检测,在热模拟试验机上测定了1000MPa级低碳微合金高强钢焊接过程中的临界点Ac1和Ac3,绘制出该钢在不同冷却速率下的焊接连续冷却转变曲线(SH-CCT曲线),研究了冷却速率对焊接热影响区粗晶区(CGHAZ)组织和硬度的影响规律,揭示了不同冷却速率下焊接热影响区的相变过程及组织特征,同时获得了奥氏体晶粒平均尺寸随t8/5的变化关系。研究结果表明,在焊接条件下,该钢的奥氏体化温度要比平衡状态下的奥氏体化温度显著升高;该钢在相当宽的冷却速率范围内发生中温转变,获得贝氏体组织;在较快的冷却速率(≥40℃/s)下,焊接热影响区组织以马氏体为主;随着冷却时间t8/5的增加,硬度逐渐下降,最高硬度HV10为425。在试验条件下,奥氏体晶粒粗化程度并不显著。     

搅拌摩擦焊工艺参数对超薄铝合金板/高强钢搭接焊接头组织及性能的影响

采用复合式搅拌头对0.7 mm厚6010铝合金板和2.0 mm厚DP600钢板进行搅拌摩擦搭接焊,在不磨损搅拌头的同时获得了性能优良的焊接接头。研究了不同焊接工艺参数对铝合金/高强钢焊接接头界面结构及力学性能的影响。结果表明,在搅拌针未进入钢板的情况下,顶锻力是搅拌摩擦焊过程中的关键参数,存在一个实现铝合金/高强钢异种材料搅拌摩擦搭接焊的最小顶锻力。在恒定顶锻力5.0 kN,转速1 200 r/min的焊接条件下得到了最佳性能的焊接接头,拉伸强度达到260 MPa,且断裂发生在铝合金母材区。铝合金/高强钢界面存在一层厚2.0μm的过渡层。     

Q460GJC高层建筑用钢焊接性能研究

对新钢生产的Q460GJC钢进行焊接工艺试验,了解460 MPa级高层建筑用钢焊接性能。首先对Q460GJC钢进行斜Y型抗裂性试验,确定预热温度,然后进行埋弧焊对接试验,再对焊后Q460GJC钢进行焊接接头力学性能试验及金相组织观察分析。结果表明:Q460GJC钢抗裂性较好,焊前可不进行预热;热影响区过热区晶粒粗大,硬度较高,但没有出现淬硬组织,热影响区综合力学性能良好。     

耐蚀钢轨U68CuCr铝热焊工艺试验

耐蚀钢轨U68Cu Cr是新研发的钢轨品种,通过对铝热焊接工艺试验,制定出耐蚀钢轨铝热焊接工艺。试验结果表明,采用国产焊剂,轨头预热7 min,预热温度达到880℃,预留轨缝27 mm条件下进行铝热焊,焊接后焊缝组织为珠光体+铁素体,焊缝处抗拉强度Rm为815 MPa,断后伸长率为2.3%,钢轨熔合区冲击功Aku为7.1 J,焊缝布氏硬度为285 HB,软化区宽度不大于20 mm,静弯和实物疲劳性能合格,焊头各项性能满足TB/T 1632-2005《钢轨焊接》的要求。采用闪光焊工艺焊接的这种钢轨,已在京广铁路上使用。     

DP590钢薄板单道次焊接区的组织和性能

在不同焊接参数下分别通过Φ3 mm E4303碳钢焊条（/%:≤0.12C、≤0.25Si、0.30～0.60Mn）和Φ1mm H10MnSi焊丝（/%:0.14C、0.65～0.95Si、0.80～1.10Mn）对3.8 mm DP590钢薄板（/%:0.07C、0.45Si、1.61 Mn）进行手工电弧焊接和CO₂气体保护焊接,并利用ZEISS光学显微镜、LEICA显微硬度计分别对焊接接头的组织和显微硬度进行了观察和分析。结果表明,在焊缝区手工电弧焊焊缝组织为沿柱状晶分布的先共析铁素体和珠光体,CO₂气体保护焊为针状铁素体和少量贝氏体,在粗晶区手工电弧焊为贝氏体和先共析铁素体,CO₂气体保护焊为板条马氏体和贝氏体,且其粗晶区晶粒尺寸大于手工电弧焊;采用CO₂气体保护焊,选择较大的热输入,焊缝和粗晶区的魏氏组织消失;显微硬度最大值均出现在粗晶区,手工电弧焊的热影响区宽度小于CO₂气体保护焊。     

搅拌头转速对6063铝合金双面搅拌摩擦焊接头组织与性能的影响

采用光学显微镜和拉伸试验机,研究了搅拌头转速对6063-T4铝合金挤压材双面搅拌摩擦焊接头显微组织与力学性能的影响.结果表明,随着搅拌头转速的增加,焊接接头的热输入量增大,焊核区和热影响区的晶粒尺寸增大,焊接接头的强度逐渐下降.搅拌头转速为1000rpm时,焊接接头的强度最高,抗拉强度为132.2MPa,屈服强度为78...     

LF21薄板搅拌摩擦焊工艺研究及微观组织分析

采用搅拌摩擦焊接方法对厚度为1．5mm的LF21薄板铝合金板在进行焊接试验,首次提出搅拌头旋转速度为5000r／min时的焊接工艺,实验结果表明：在焊接速度为70～105mm／min,压入量适中,并采用喷气冷却,可以获得较好的焊接接头,抗拉强度达到最大值111．530MPa。焊缝中存在3个组织变化区,其中焊核区内是细小均匀的等轴晶,焊缝两侧热机影响区组织存在较大差异,热影响区组织发生了回复、再结晶和粗化。