搅拌摩擦焊接残余应力的研究进展

搅拌摩擦焊（FSW）是一种新型的固态焊接技术。作为一种新技术，还存在着许多问题需要更深入广泛地研究，如材料的流动、温度场、接头的残余应力等。本文介绍了FSW残余应力的试验测量方法和有限元数值模拟方法的研究进展，以及FSW接头残余应力控制技术，分析了接头残余应力的影响因素，揭示了FSW焊接接头残余应力分布的一般规律。     

惯性摩擦焊过程温度场及变形场的数值模拟

惯性摩擦焊接是一种广泛应用的高效、可靠、节能及环保的固态焊接方法.该方法在航天航空领域已广泛应用.本文分析了惯性摩擦焊接过程高度非线性的特点,在此基础上建立了一个基于二维轴对称的惯性摩擦焊接过程有限元热力耦合计算模型.计算区域划分成四节点等参单元,热物性参数和力学性能参数随温度变化,同时考虑了焊接热流随时间的变化、表面对流和辐射换热以及飞边的影响.利用有限元分析软件MSC Marc对同质材料GH4169-GH4169惯性摩擦焊接接头区的瞬态温度场及应力-应变场的分布进行了计算分析.使用热电偶点对焊接接头部分若干点的温度进行了实时测量.结果表明温度场的计算结果与实测值符合较好.另外,还讨论了工艺参数对摩擦焊接接头区应力分布以及飞边形状的影响.     

搅拌摩擦焊用钨铼合金的研究进展

搅拌摩擦焊接技术是一种环保、低成本的固相连接技术,已经在航空航天、轨道交通和新能源汽车等领域得到广泛应用。对于高熔点合金材料如钛合金和不锈钢的搅拌摩擦焊接而言,搅拌头材料成了主要制约因素。钨铼（W-Re）合金凭借其高熔点、高硬度和强抗腐蚀性等优点,已成为研究和应用最热的搅拌摩擦焊接高熔点合金的搅拌头材料。本文综述了近年来在搅拌摩擦焊工艺中以W-Re合金作为搅拌头材料的制备方法、复合强化技术和应用场景的研究进展。此外,还展望了拓宽W-Re合金在搅拌摩擦焊领域应用的前景,包括降低W-Re合金的生产成本和提高其服役寿命等方面,旨在推动W-Re合金搅拌头材料在搅拌摩擦焊领域的进一步应用和发展。     

LY12铝合金搅拌摩擦焊接头的残余应力研究

搅拌摩擦焊(FSW)具有焊接工艺简单、焊接缺陷少等优点,可用于高强度铝合金的焊接。掌握搅拌摩擦焊接头的残余应力演化规律,对优化焊接工艺,延长工件使用寿命具有重要的研究价值和实际意义。本文采用LY12铝合金搅拌摩擦焊接头为研究对象,通过X射线衍射(XRD)对焊接接头进行残余应力测定。X射线衍射峰位置、强度和宽度变化的实验结果表明:主轴转速和焊接速度一定时,热影响区宏观残余应力大于焊缝区域,两个区域的纵向残余应力都大于横向残余应力,纵向应力和横向应力均以压应力为主,纵向残余应力峰值在热影响区为179 MPa。焊接速度一定时,随主轴转速升高,晶格畸变减小,焊缝区压应力先降低后增加,在热影响区不断增加,焊缝区111取向表现出先增加后减小趋势;主轴转速一定时,随焊接速度增加,晶格畸变加剧,焊缝区宏观残余应力增加,热影响区残余应力减小,焊缝区111取向强度减弱,但仍较200取向严重。     

日本日立开发出超微细钢摩擦搅拌焊技术

日本日立制作所开发出了通过摩擦搅拌焊接（Friction Stir Welding：FSW），在减少机械特性下降的同时焊接超微细粒钢板的技术。FSW是在钢板的焊接部位边旋转边插入圆柱状工具（焊接工具），使其沿焊接部位移动，在因摩擦热而软化的材料保持固体状态的情况下的焊接技术。该公司此前已将该技术实际应用于铁路车辆的铝合金焊接等，此次通过改进工具的强度、插入深度以及荷重等，     

一种搅拌摩擦焊角接焊接外侧的方法

在分析现有搅拌摩擦焊角接焊接的方法的基础上,提出了一种新的搅拌摩擦焊（FSW）角接焊接外侧焊接方法（FSOCW）。     

AFAM 7050铝合金的数值模拟

AFAM是一种新型的增材制造技术,它将传统的搅拌摩擦焊拓展到增材制造领域。本文探索了基于ANSYS平台的AFAM温度场和残余应力的模拟。基于完全热力耦合模型,对AFAM进行数值模拟。选取旋转速度为750r/min,前进速度为60 mm/min,对温度场进行计算,并对最终状态下的残余应力进行分析对比。结果表明:AFAM的加工温度区间在固相线附近,残余应力主要是纵向残余应力。     

Q960超高强钢多道焊接头残余应力的数值研究

以Q960超高强钢为研究对象,基于有限元软件,建立热—冶金—力学有限元模型,模拟焊接温度场和残余应力分布.计算结果与接头截面熔池形貌和盲孔法测量的表面应力结果吻合良好,验证了有限元模型的准确性.基于验证模型,讨论和分析了考虑固态相变对Q960超高强钢多道重熔过程中表面及内部应力的分布特征.结果表明:考虑固态相变时,Q960超高强钢单道焊后,焊接接头以拉伸残余应力为主,峰值应力位于热影响区.同时,固态相变效应能够显著降低焊缝中残余应力的大小,以及显著影响横向残余应力的分布.此外,随着焊道数的增加,焊缝中心的横向残余应力呈"阶梯"趋势上升,且在热影响区位置出现局部压应力峰值.     

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。     

铝合金厚板搅拌摩擦焊焊接工艺研究

为了探究铝合金厚板的搅拌摩擦焊工艺,选用6005A-T6铝合金进行焊接试验,设定FSW和MIG两种焊接方式。通过对比试验,得出FSW焊接工艺可以有效避免厚板熔化焊多层多道焊的弊端,同时对环境要求要远低于MIG焊接,焊接效率更高,无需填充焊丝,即可获得理想的焊接接头。证明FSW工艺可以应用到铝合金厚板焊接生产。     

Cr5Mo管焊接工艺

焦油管式炉辐射管材质为Cr5Mo，其体积庞大，形状特殊，焊接质量要求较高，作业环境差，施工难度大。根据现场实际，通过焊接试验，得出较合理的焊接参数，制定出切实可行的焊接工艺，以保证辐射管的焊接质量。     

大型箱梁主梁焊接变形控制措施探讨

在大吨位箱形梁架桥机主梁的制作中，遇到大型箱梁，既要保证高精度的外形尺寸，又要保证主梁四条主焊缝要求一级焊缝的问题。针对不同形式的外形结构的主梁，依据其特点，采用不同的防变形方法。     

连续摩擦焊接虚焊的改进方法

介绍了连续摩擦焊接的工作原理,分析了连续摩擦焊接虚焊产生的原因,并针对性地提出了改进措施。连续摩擦焊接分为预启动、一次摩擦、二次摩擦、顶锻四个阶段,其特点是焊接过程中需要控制三个变量:焊接压力、主轴转速、缩短量。缩短量是衡量焊接是否结束的关键控制要素,同时辅助监控焊接时间。这种控制方法对电气传感器、控制过程要求高,工艺的复杂性大。以Thompson连续摩擦焊机为例,阐述了软硬件结构和控制原理。     

模具的合金堆焊研究

用合金堆焊模具，是在普通碳结构钢的基体上堆焊合金钢或硬质合金作为模具工作部分，以提高模具寿命及耐用度，降低模具成本.介绍了模具合金堆焊的工艺、焊接设备、堆焊材料的选用以及堆焊产生的同题及其防止措施．     

螺旋埋弧焊管焊接事故分析

着重分析送丝机构对焊接的影响 ,电弧爆裂声变化 ,焊缝宽度不均匀等螺旋埋弧焊管在生产过程中一些常见焊接事故产生的原因 ,并针对这些事故提出了防治措施和处理方法 .要求在焊接生产过程中 ,要认真做好设备运转记录 ,为预防和处理事故提供科学依据 ;对每一次发生的焊接事故要搞清现象 ,联系原理 ,区别情况 ,周密分析 ;从简到繁 ,由表及里 ,总结经验 ,及时整理 ;不断提高观察、判断、处理事故的能力 .     

高频焊管生产中操作对焊接质量的影响

高频焊管生产中 ,操作对焊管质量的影响因素包括输入热量、焊接压力、焊接速度、开口角、感应器和阻抗器的放置位置、管坯的几何尺寸及形状等几方面。在生产中掌握操作是提高焊管质量的重要途径之一。     

YSP—15型液化石油气钢瓶自动焊接装置的研制

介绍了ＹＳＰ－１５型钢瓶瓶阀座自动焊接装置的结构、组成、工作原理及设计的主要特点。生产实践证明,该自动焊接装置在ＹＳＰ－１５型液化石油气钢瓶自动焊接生产中取得了良好查一种低成本的液化石油气钢瓶瓶阀座自动焊接的通用设备。     

Ar-CO2混合气在焊接工艺上的应用

Ar-CO2混合气应用在低碳钢焊接上，可以改进焊接工艺，提高焊接质量，降低焊接成本。分析了混合气的市场开发应用前景。     

Ti-Al-Fe低成本钛合金TIG焊焊接组织和性能研究

研究了Ti-Al-Fe低成本钛合金钨极氩弧焊焊接接头的内部质量、组织和力学性能,并与TC4钛合金进行了比较。结果表明,Ti-Al-Fe低成本钛合金焊缝表面质量良好,焊缝内部融合良好,无焊接缺陷,可焊性好; 2种合金的焊缝区宏观组织均由粗大的柱状晶和少量等轴晶组成,Ti-Al-Fe合金柱状晶组织较细,晶内由针状次生α相和少量的长条状初生α相组成; 2种合金热影响区均为粗大的等轴晶,晶内由大量初生α相和少量针状次生α相及残余β相组成; Ti-Al-Fe低成本钛合金焊缝抗拉强度达到1 204 MPa,比TC4钛合金高111 MPa。     

小断面异型钛材焊接探讨

针对钛材的焊接特点,设计了专用的焊接夹具,实现了小断面异型钛材的焊接;经过检测,焊头质量好,能够满足异型钛材后续加工的要求。