焊接参数对摩擦塞焊焊接区域温度场的影响

为了研究焊接参数对摩擦塞焊焊接区域温度场的影响,建立了摩擦塞焊焊接的产热模型,并进行摩擦塞焊焊接工艺试验。通过理论分析得出焊接过程中的产热量与焊接参数的关系,试验对理论分析结果进行验证,并深入探讨焊接参数对焊接区域温度场的影响。结果表明:焊接进给速度的改变影响焊接过程中的焊接压力大小,从而影响摩擦塞焊焊接初始阶段的产热,进而影响焊接区域温度场;较高的焊接转速提高摩擦界面材料的升温速率,提高材料塑化,避免焊接缺陷;应选择适当的焊接摩擦时间,尽量匹配较高的转速以缩短焊接摩擦时间。     

2219铝合金搅拌摩擦焊焊缝顶锻式摩擦塞补焊接头性能分析

采用顶锻式摩擦塞补焊方法对10 mm厚2219铝合金搅拌摩擦焊焊缝用2219铝合金塞棒进行了补焊,研究得出塞棒锥角大于塞孔锥角的配合方式能有效避免缺陷的产生。对塞补焊接头的微观组织、常温和低温力学性能、显微硬度和断口形貌进行了分析。结果表明,塞补焊接头分为塞棒区、焊核区、热力影响区、热影响区和母材区5部分,焊核为细小的等轴再结晶组织,热力影响区晶粒发生粗化长大和弯曲变形,热影响区组织晶粒结构与母材相似。塞补焊接头的低温抗拉强度和断后伸长率基本达到搅拌摩擦焊接头的性能。塞补焊接头显微硬度分析表明,焊核区硬度最高,最低硬度值出现在热力影响区。     

Q235钢摩擦叠焊单元成形焊接接头金相组织分析

针对Q235钢开展了摩擦叠焊单元成形焊接试验并对在主轴转速5 000 r/min,塞棒进给速度0.3 mm/s条件下的焊接接头的显微组织和显微组织硬度进行了测试,分析了摩擦叠焊单元成形焊接接头中不同位置的金相组织结构与摩擦焊接过程中温度和压力之间的关系,以及接头中不同位置处显微组织硬度存在差异的原因 该研究对Q235钢摩擦叠焊焊接工艺参数的研究及提高焊接接头的质量具有一定的指导意义.     

超声辅助搅拌摩擦焊温度场及残余应力场分析

超声辅助搅拌摩擦焊是一项在搅拌摩擦焊的搅拌头上添加轴向高频振动的新技术. 以6 mm厚7075铝合金材料为研究对象,建立了超声辅助搅拌摩擦焊与普通搅拌摩擦焊接的热源模型,通过ANSYS软件研究了轴向振动对焊接过程温度场以及焊后残余应力的影响规律. 结果表明,轴向振动的添加能够增大热输入量,提高焊接峰值温度且降低焊缝残余应力;在相同转速及焊接速度下,当振动频率一定时,焊接峰值温度和焊后残余应力随着振动幅值的增加而增大;当振动幅值一定时,随着振动频率的增大,焊接峰值温度及焊后残余应力也相应增加.     

7022铝合金搅拌摩擦焊变形有限元分析

为了探究搅拌摩擦焊焊接变形规律,利用ANSYS有限元软件,建立了7022铝合金搅拌摩擦焊的数值模型,通过该仿真模型获得了搅拌头转速和进给速度对变形的影响.结果表明,高的搅拌头转速和低的进给速度会产生较大变形,并且搅拌头转速时变形的影响更显著.最后,通过搅拌摩擦焊试验和变形检测试验结果均表明焊件边角呈向上翘曲状态,焊板的...     

7075-T6铝合金顶锻式摩擦塞焊接头组织及性能研究

采用顶锻式摩擦塞焊对4 mm厚的7075-T6铝合金进行焊接试验,研究了塞焊接头的显微组织、材料流动和硬度分布。结果表明,塞焊接头可分为母材区、热影响区、热力影响区、塞棒重结晶区、塞棒热力影响区。塞焊接头在截面水平方向上的硬度分布呈典型的W型,且硬度的最低值一般出现在热力影响区。增大进给速度能提高塞焊接头的硬度,并且能有效地减小铝板的热影响区域,从而得到较好的连接质量。     

工艺参数对摩擦叠焊单元成形过程的影响

基于摩擦焊技术特点,研究摩擦叠焊单元成形工艺,分析转速、进给速度和轴向压力这三个主要工艺参数对摩擦叠焊单元成形过程的影响。结果表明:焊接过程中选用高转速,可以显著提高产热速率,填充材料更容易达到塑性状态而与预制孔侧壁紧密结合,在与转速匹配较好的进给速度和轴向压力范围内,选用较高的进给速度和轴向压力更容易获得质量优异的接头。     

7075铝合金搅拌摩擦焊接头温度场及残余应力场的有限元模拟

根据搅拌摩擦焊特点及库伦摩擦做功理论,以厚度为6 mm的7075-T7351铝合金板材为研究对象,基于ANSYS有限元软件,建立了搅拌摩擦焊双热源三维有限元模型,研究不同转速、焊接速度对温度场及残余应力场的影响规律.结果表明,焊接过程峰值温度在500℃左右,接头最高温度出现在搅拌头后部大约5 mm处;接头残余应力以纵向残余应力为主,在垂直焊缝方向上呈M形分布,最大值约为150 MPa;当搅拌头转速一定时,随着焊接速度的增大,峰值温度减小,峰值纵向残余应力增大;当焊接速度一定时,温度随着转速的增大而增大,且转速越大,纵向残余应力分布越均匀.     

搅拌摩擦焊工艺参数对6082-T6铝合金残余应力和变形的影响

为了研究搅拌摩擦焊工艺参数对铝合金焊接残余应力和焊接变形的影响,运用Abaqus有限元模拟软件,对5 mm厚6082-T6铝合金薄板在恒压力条件,不同主轴转速和焊接速度下的的搅拌摩擦焊进行了数值模拟计算,研究了焊接温度、残余应力和焊接变形的分布。结果表明:主轴转速一定时,焊接最高温度随着焊接速度的增大而降低;焊接速度一定时,焊接最高温度随着主轴转速的增大而升高。沿横向残余应力呈单峰状分布,峰值位于焊缝中心;沿纵向残余应力在焊缝两端有较大波动。相对于主轴转速,焊接速度的改变对残余应力影响更大。试板的整体变形趋势呈反马鞍状,沿纵向变形呈上凸状,沿横向变形呈下凹状。主轴转速一定时,焊接变形量随着焊接速度的升高而减小;焊接速度一定时,变形量随着主轴转速的升高而增大。     

管型结构物维修摩擦叠焊设备研制

针对管型结构物维修的需要,研制了摩擦叠焊设备,该设备由焊接主轴、定位床身、固定鞍座和支撑框架等四个部分组成。其中,摩擦焊接主轴以及定位床身锁紧机构采用液压驱动,而定位床身的主轴轴向移动和周向旋转采用伺服电机驱动。焊接主轴采用液压马达和液压油缸,分别完成作为摩擦焊接耗材的塞棒所需要的旋转和进给两个运动,芯轴设计成为内部空心结构,从而减轻重量、减小转动惯量。定位床身主要由轴向驱动机构、旋转驱动机构、锁紧机构等组成,可以携带焊接主轴实现轴向移动和环向旋转,并且在任意待焊位置进行可靠的锁紧。摩擦焊接主轴控制子系统不仅成功地实现了主轴转速、进给速度和压力等焊接参数的自动控制,而且自动焊接程序可以根据塞棒烧损长度设置合适的焊接参数组合。定位床身控制子系统采用Ⅲ尤对伺服电机进行控制,通过人机界面触摸屏进行操作。最后,采用该设备进行了成功的管道焊接试验,包括钻孔和摩擦叠焊。     

塞棒材料和尺寸对摩擦叠焊接头成形缺陷的影响

采用天津大学自主研制的水下摩擦塞焊设备,通过改变塞棒材料和塞孔塞棒形状尺寸,研究其对DH36钢水下摩擦叠焊接头成形缺陷的影响。结果表明,端部接触面积与塞孔塞棒间隙较小的A类塞孔塞棒形状尺寸,采用DH36,5A02 (LF2),Q235,Q345作为塞棒材料,均无法获得无缺陷的摩擦叠焊接头质量。塞棒的端部与塞孔的底部完全贴合的塞孔塞棒设计尺寸虽可在焊接初始阶段直接在容易出现缺陷的底部拐角处产热,但塞孔与塞棒之间间隙很小,焊接时间短,摩擦叠焊接头质量未得到提高。建议增大塞孔底部接触面积和塞孔塞棒之间的空间。     

补焊技术的新突破——摩擦塞补焊

摩擦塞补焊(FPW)是一种新型的固相修补焊接技术,具有接头质量高、缺陷少、变形小等优点.详细阐述了摩擦塞补焊焊接原理和技术特点,介绍了国内外研究现状,分析了塞孔/塞棒结构尺寸和摩擦压力、摩擦时间、进给速度等工艺参数对接头的影响,总结了摩擦塞补焊典型的缺陷形式和产生原因.     

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。     

塞棒形式对摩擦叠焊单元成形质量的影响

为解决摩擦叠焊单元成形过程中塞棒与孔侧壁结合强度不足的问题,研究了塞棒形式对摩擦叠焊单元成形质量的影响。采用8种不同形式的塞棒分别进行焊接试验并对接头进行拉伸试验。通过对接头的宏观照片及拉伸试验结果进行对比,分析不同塞棒形式对叠焊单元焊接质量的影响。结果表明,通过对塞棒形式的不断优化,可以减少焊接缺陷,提高焊接质量。     

轴肩辅助加热6082铝合金摩擦塞补焊接头组织及力学性能

为了解决搅拌摩擦焊匙孔类体积型缺陷修复问题,在填充式搅拌摩擦焊基础上,采用轴肩与母材摩擦辅助加热的方法对同种材料铝合金匙孔类缺陷进行摩擦塞补焊,在不同的塞棒转速下得到了成形良好的塞补焊接头.?结果表明,由于热输入和材料形变作用,接头不同区域组织发生了明显变化.?不同塞棒转速下接头组织及分布状态相似.?一个完整的塞补焊接...     

轴向压力对异种钢水下摩擦锥塞焊接头组织及力学性能的影响

在X52管线钢上采用Q345塞棒进行水下摩擦锥塞焊工艺试验研究，讨论轴向压力对塞焊接头组织和力学性能的影响. 结果表明，对给定7 000 r/min焊接转速在30 kN轴向压力下，塞焊缝底部圆角过渡处易产生未结合缺陷，随着轴向压力增加达到35 kN以上，可以获得完全结合的致密塞焊缝，焊缝顶锻区及底部圆角过渡处的热影响区也不断扩大. 由于水介质快速冷却作用，焊缝区组织特征比较复杂，主要由板条状马氏体和板条状贝氏体组成，硬度分布不均匀并产生明显淬硬现象其硬度可达450 HV1. 在0 ℃下焊缝中心冲击吸收能量也会随着轴向压力的增加而不断提高，最高可以达到62 J，但远低于母材的267 J.     

转速对TC4摩擦焊接头温度分布与微观组织的影响

采用连续驱动摩擦焊技术对TC4钛合金进行了连接。利用热电偶测温及金相显微镜观察等分别研究了不同转速下TC4钛合金焊接接头界面区的温度分布及微观组织变化。结果表明,焊接界面的升温速率和峰值温度均随转速增加而增大,初始摩擦阶段升温速率最高达762℃/s,峰值温度最高达1041℃,且转速越高,焊接界面温度沿径向分布的均匀性越好。TC4摩擦焊接头焊合区组织为网篮状组织,热力影响区为双态组织。网篮状组织随转速增加而明显粗化。     

导电摩擦焊的初步研究

在摩擦焊过程中向工件通入电流。形成复合热源。增大了规范参数的调节范围，而且可减小焊接时间，降低主轴功率与扭矩峰值，减少焊接变形．改善接头性能。     

铝合金搅拌摩擦焊温度场数值模拟及参数影响分析

对10 mm厚6061-T6铝合金,应用有限元软件COMSOL建立了搅拌摩擦焊有限元模型,模拟搅拌摩擦焊稳态温度场并分析焊速、转速变化对温度场影响。结果表明:温度分布曲线在x、y方向呈非对称的M型,返回侧峰值温度比前进侧峰值温度低约10℃,搅拌头后侧峰值温度比搅拌头前侧峰值温度高约25℃;焊接速度越大,峰值温度差值越大,转速越大,峰值温度差值也越大。焊接速度不变,转速等值增加时,x、y方向温度分布曲线等值上移,具有一定的平行性和相似性。转速不变,焊接速度等值增加时,x、y方向温度分布曲线以越来越小值下移。与转速相比,焊接速度改变对椭圆形的热影响区改变大,对椭圆率改变明显,对温度场影响显著。     

6005A-T6铝合金搅拌摩擦焊温度场数值模拟

基于ANSYS有限元分析软件,对3 mm厚的6005A-T6铝合金搅拌摩擦焊温度场进行了模拟,对比焊接接头形貌以及焊接热循环模拟结果与实测结果,并研究焊接速度、下压量、搅拌头旋转速度等焊接参数对摩擦焊峰值温度的影响。结果表明,搅拌摩擦焊焊缝形貌模拟结果与实测结果较为吻合,搅拌摩擦焊接进入稳态后,焊缝峰值温度基本稳定在510℃~512℃,随着距焊缝中心的距离增加,峰值温度逐渐降低,二者基本呈线性关系;峰值温度几乎随着焊接速度升高直线下降,随着下压量和搅拌头旋转速度的增加而升高,其中下压量和搅拌头旋转速度对峰值温度影响较大,而焊接速度对其影响较小。