焊接缺陷对铝合金焊接接头疲劳性能的影响

测定了Al Mg Si系6061合金两种焊接接头的疲劳性能,介绍了铝合金焊接接头的疲劳特征,分析了焊接接头中缺陷对铝合金焊接接头疲劳性能的影响,认为焊缝中宏观尺度的气孔和未焊透及其分布明显地影响铝合金焊接接头的疲劳性能,当缺陷尺寸足够大且数量较多时,将严重降低焊接接头的疲劳性能。夹杂对铝合金焊接接头疲劳性能也有严重的影响。     

不同基体组织对搅拌摩擦焊接接头性能的影响

对板厚为5mm的2024,6082,7050-T7451三种铝合金进行搅拌摩擦焊接实验.结果表明:搅拌摩擦焊接铝合金2024时,接头部位很容易出现孔洞缺陷,但一定尺寸范围内的缺陷并未严重削弱接头的抗拉强度.铝合金6082可在很大的范围内选择工艺参数,接头成型性明显好于铝合金2024和7050-T7451,工艺参数的改变对接头的抗拉强度无大的改变.铝合金7050-T7451在设计的焊接参数范围内没有发现孔洞缺陷,但接头的抗拉强度系数比铝合金2024和6082接头都低.因为搅拌摩擦焊接接头的性能除与焊接工艺参数有关外,基体材料的屈服强度、延展性、基体硬度等也是不可忽视的影响因素.     

铝合金氩弧焊与搅拌摩擦焊残余应力对比分析

铝合金材料由于其重量轻、耐腐蚀等优点被广泛应用于石油海洋工程中。铝合金的焊接及焊接接头的性能,备受关注。不同的焊接方法和焊接工艺产生的焊接残余应力对接头的疲劳寿命影响极大。以氩弧焊和搅拌摩擦焊工艺,选用不同的铝合金材料,采用小盲孔法测试焊接残余应力。比较了两种焊接方法、工艺所产生的接头焊接残余应力值,为今后铝合金焊接接头中,疲劳性能的计算提供初步的数据。试验结果表明,在铝合金的氩弧焊和搅拌摩擦焊对接接头中,残余应力的最大值均出现在焊缝中心到热影响区的范围内,随着与焊缝中心距离的增加,残余应力的数值逐渐减小。     

搅拌摩擦与氩弧焊铝合金接头疲劳性能的比较

建立了铝合金焊接接头的S-N曲线,对比分析了搅拌摩擦和氩弧焊两种工艺对其焊接接头疲劳性能的影响,结果表明:在载荷相同的条件下,铝合金搅拌磨擦焊接接头的疲劳性能优于氩弧焊接头,搅拌摩擦焊接头的疲劳寿命N=106次的疲劳强度为59-65 MPa,搅拌摩擦焊接接头具有比氩弧焊接头更为细小的晶粒和狭窄的焊接热影响区,阻碍了滑移带的形成和裂纹的扩展,从而提高了接头的疲劳性能,铝合金焊接接头的缺陷是主要的疲劳裂纹源.     

铝合金焊接接头中气孔产生的机理与控制措施

本文对铝合金焊接接头产生气孔的原因和形成机理进行分析,探讨了形成气孔影响因素,给出了铝合金焊缝气孔的控制措施:选择合适的焊接工艺参数、有效的气路保护和焊前清洗等。     

5083和6061铝合金异种搅拌摩擦焊接接头的组织和性能

以不同的转速对6 mm厚的5083和6061铝合金进行搅拌摩擦焊接,研究了焊接参数对接头组织和性能的影响。结果表明,控制焊接参数可获得良好的焊接质量,接头强度系数为85%。随着转速的升高5083和6061铝合金的晶粒尺寸都逐渐增大,但是在焊核区内5083铝合金的晶粒尺寸比6061铝合金的小;在6061铝合金一侧的热影响区,随着转速的增加析出相的尺寸和密度都逐渐增大。5组焊接参数的焊接接头的最低硬度区均出现在6061铝合金一侧的热影响区,随着转速的升高接头的最低硬度也逐渐提高;焊接接头均断裂在最低硬度区,且随着转速的升高接头的抗拉强度也逐渐提高。     

激光熔-钎焊镀锌钢/铝异种金属的接头性能影响因素及改善措施

激光熔-钎焊是实现镀锌钢板/铝合金异种金属理想连接方式的重要焊接方法。对于焊接多材料车身结构,镀锌钢-铝激光异种金属焊接工艺可提供重要的技术参考。在介绍激光熔-钎焊方法优异性的基础上,综述了影响焊接接头性能的主要因素,并总结了改善接头性能采取的优化措施。     

焊接方法对铝合金焊接接头微弧氧化色差的影响

目的 分析铝合金焊接接头微弧氧化过程中色差产生的原因。方法 采用单激光和激光-MIG复合焊2种焊接方法焊接2A12铝合金,利用RGB值定性描述不同焊接试样的色差差异大小,采用金相、SEM和微区XRD观察2A12铝合金单激光和激光-MIG复合焊接头微弧氧化前后的组织、微观形貌和表面物相组成。结果 经微弧氧化处理后,2A12铝合单激光焊焊件的焊缝和母材之间无明显色差,2A12铝合金激光-MIG复合焊焊件的焊缝和母材之间存在明显色差,结合金相组织、表面和截面的SEM形貌以及表面EDS和XRD测试分析结果可知,成分和表面熔融物颗粒的大小不同是铝合金焊接接头微弧氧化色差形成的主要原因,焊接接头的组织对铝合金焊接接头微弧氧化色差的产生没有影响。结论 单激光焊接接头微弧氧化后的氧化色差较激光-MIG复合焊接头的小;铝合金(2A12)焊接接头产生氧化色差主要是因为焊接接头的成分和表面熔融物颗粒大小不同,而组织对色差无影响。     

铝合金与镀锌钢板回填式搅拌摩擦点焊机制

目的 研究铝合金与镀锌钢板回填式搅拌摩擦点焊界面组织演变机制与焊接工艺参数对力学性能的影响规律。方法 采用连续焊接和改变焊接工艺参数的方法,分析了焊具自摩擦对焊接温度和接头力学性能的影响。采用电镜研究了铝合金与镀锌钢板连接界面的显微组织分布和焊接工艺参数对焊接温度及接头力学性能之间的内在关系。结果 焊具的自摩擦及重复性预热影响焊具温度和接头力学性能,其作用远大于焊接工艺参数的影响。镀锌层阻止了被焊材料的直接接触而避免了大量金属间化合物的形成,镀锌层和铝合金反应生成固溶体组织,从而提高了铝合金与钢的焊接性。此外,液态的锌被挤出搅拌区,形成钎焊的连接机制,增大了接头连接面积和强度。最佳焊接工艺参数为：旋转频率1800 r/min,套筒下压量1.0 mm,停留时间3 s。在此焊接规范下,接头最大接头剪切强度为6.23 kN,且76.2%的焊点力学性能满足工业使用标准。结论 回填式搅拌摩擦点焊是实现铝合金与镀锌钢板高质量连接的可靠方式。     

2219和2195铝合金焊接接头的腐蚀行为差异研究

目的 研究运载火箭贮箱用2195新型铝锂合金搅拌摩擦焊接头和熔化焊接头相对于传统的2219铝合金焊接接头耐腐蚀性能的差异,分析耐蚀性的演变规律,为贮箱制造及表面防护提供理论指导。方法 以传统的2219铝合金为对照,采用盐雾腐蚀试验、动电位极化曲线测试等方法系统研究2195铝锂合金焊接接头的腐蚀电位、腐蚀电流密度、腐蚀速率等方面的性能,进而判断新型铝合金材料与传统铝合金材料耐蚀性能的差异。结果 2种铝合金焊接接头各个亚区的耐蚀性均呈现相同的变化规律,其中搅拌摩擦焊接头的耐蚀性能按照热影响区、母材区、热机影响区、焊核区的顺序依次增加;TIG焊接头的耐蚀性能按照热影响区、母材区、焊缝区的顺序依次增加,且在热影响区存在晶间腐蚀的现象。此外,2219和2195铝合金TIG焊接接头热影响区自腐蚀电位分别为?0.653 V和?0.667 V,腐蚀电流密度分别为7.35 mA/cm²和7.55 mA/cm²。结论 2219和2195铝合金搅拌摩擦焊和TIG焊接头的耐蚀性差别不大,且均在热影响区耐蚀性最差;采用同种合金进行焊接时,TIG焊接头的耐蚀性能比FSW接头的差。     

Al/Mg异种金属板材电磁脉冲焊接工艺及力学性能研究

目的 研究不同工艺参数下铝合金-镁合金磁脉冲焊接接头的微观组织和力学性能.方法 利用磁脉冲焊接技术对厚度为1.5 mm的7075铝合金板材和AZ31镁合金板材进行焊接,利用金相显微镜、扫描电子显微镜和万能试验机对焊接接头的微观形貌和力学性能进行测试和分析.结果 随着焊接时放电能量的增加,焊接接头的最大拉伸-剪切力呈先增...     

基于激光毛化的铝合金/CFRTP激光连接特性研究

目的 针对目前铝合金和碳纤维增强热塑性复合材料(CFRTP)直接连接接头强度低的问题,对铝合金表面进行预处理,以提升异种材料的激光连接强度。方法 通过激光毛化工艺在铝合金表面预制微织构,然后利用光纤激光连接铝合金与CFRTP,研究了激光焊接工艺参数对铝合金与CFRTP焊接接头拉剪性能的影响。结果 当激光功率为750 W、焊接速度为0.2 m/min时,铝合金/CFRTP接头拉剪力达到最大值5 209 N,是未激光毛化的接头拉剪力的2.29倍。通过扫描电镜(SEM)对断口进行分析,发现界面断裂形式主要为CFRTP脱出和剪切断裂。采用SEM及能谱仪(EDS)对接头截面进行分析,发现结合界面处存在微观机械嵌合作用,同时在界面处存在元素过渡层。结论 随着激光功率的增大,焊接接头的拉剪力增大,但焊接功率较大会导致热输入过大,造成树脂发生热分解,导致焊接接头拉剪力降低。随着焊接速度的增大,焊接热输入降低,导致焊接过程中树脂熔化量减少,焊接接头的拉剪力降低。界面的机械嵌合作用使焊接接头具有较高的结合强度。     

6082铝合金FSW焊接接头的组织与力学性能研究

通过拉伸、弯曲、硬度试验以及金相分析等对6082铝合金FSW焊接接头的力学性能与显微组织进行了研究.结果表明,以转速1500r/min、焊速600mm/min的参数焊接6082铝合金时,其接头具有较好的抗拉性能,板厚6mm和3mm焊接接头的抗拉强度分别为母材的77.23%和78.86%;正弯断裂位置集中在HAZ处,角度约90°,背弯断裂位置集中在焊缝中心,角度较小;硬度试验显示两侧热影响区处均软化;6082铝合金FSW焊接接头焊核区和轴肩影响区发生了动态再结晶,形成了细小的等轴晶组织,热机影响区组织发生了较大程度的变形;热影响区仅受热循环的作用,组织略有粗化.     

焊接速度对 7A52 铝合金 FSW 组织及力学性能的影响

目的在保证搅拌速度一定时,针对8 mm厚的7A52铝合金,在不同焊接速度下采用搅拌摩擦焊(FSW)进行焊接试验,研究其焊接接头的显微组织及力学性能。方法利用搅拌摩擦焊机进行对接焊接,焊后制取金相试样观察焊接接头宏观形貌和显微组织,并测定其力学性能。结果7A52铝合金FSW焊接接头焊核区的面积随着焊接速度的增大而增大,当焊接速度为250mm/min时,焊接接头的焊核区面积最大,焊核区的显微组织都为细小的等轴晶,焊接接头横截面的焊核区呈明显"洋葱环"的形貌,而热力影响区的结构特征则呈现出了较高的塑性变形流线层。焊接接头显微硬度分布都呈现出"W"形变化,在焊接速度为150 mm/min时,焊接接头的平均抗拉强度能达到452 MPa,达到了母材抗拉强度的89%。结论通过对不同焊接速度下7A52铝合金FSW焊接接头的组织和性能进行研究,得到了不同焊接速度下焊接接头组织和力学性能。     

包铝层对搅拌摩擦焊接头力学性能的影响

为提高2024航空铝合金材料的抗腐蚀性能,在其表面通常包有一层高纯铝或含Zn 1%(质量分数)的锌铝合金,包铝层在搅拌摩擦焊时会对接头的性能产生较大的影响.本研究采用搅拌摩擦焊技术对不同表面带有包铝层的2024-T3铝合金薄板进行了焊接,测试了其力学性能,并进行了金相组织观察.研究结果表明,包铝层的存在明显降低了2024-T3铝合金搅拌摩擦焊接头的力学性能;去掉包铝层后接头的性能显著提高;下表面包铝层对接头性能的影响大于上表面包铝层;当2024-T3铝合金表面带有包铝层进行搅拌摩擦焊接时,在搅拌头的旋转和搅拌作用下,包铝层被卷入焊缝中,形成类似于熔焊的"夹杂",从而使得接头的力学性能下降.     

2219铝合金搅拌摩擦焊接头组织和性能的不均匀性研究

目的 针对2219铝合金搅拌摩擦焊接头受焊接热作用和机械搅拌作用的影响,极易产生组织和力学性能不均匀的情况,深入研究接头的局部力学性能,为焊接工艺优化提供理论指导.方法 采用显微组织分析与数字图像相关(DIC)技术测试相结合的方法,对2219铝合金搅拌摩擦焊接头的组织和局部力学性能进行表征,并建立搅拌摩擦焊接头各区域的局部力学性能模型.结果 2219铝合金搅拌摩擦焊接头的力学性能薄弱区为热机影响区.试样断裂前该区域局部应力达到345 MPa,局部应变为18.9％,而此时母材应变仅为1.91％.结论 热机影响区的组织在焊接热作用和机械搅拌的双重作用下发生了粗化和软化,导致该区的力学性能降低,是整个焊接接头的薄弱区域.     

基于响应面法的5052铝合金搅拌摩擦焊接工艺参数研究

目的 建立搅拌摩擦焊接工艺参数与焊接接头抗拉强度之间关系的响应曲面模型,并依此模型研究焊接工艺参数变化对接头抗拉强度所产生的影响,得到最佳工艺参数,提高焊接接头强度。方法 以5052-H112铝合金为研究对象,基于响应面法优化设计试验方法,以转速、焊接速度、轴肩压入深度为因素,焊接接头的抗拉强度为响应值设计试验,建立对应的响应函数与回归模型,对模型进行方差分析,根据模型得到最佳工艺参数值,并与试验结果作比较。结果 成功建立了响应模型,在分析模型和试验验证后发现,在选定的工艺参数范围内,当转速为737 r/min、焊接速度为60 mm/min、轴肩压入深度为0.3mm时,接头抗拉强度达到最优值227MPa。结论 通过响应面分析得到,转速和焊接速度对抗拉强度的影响最大,且两者交互作用显著,在给定范围内随着转速和焊接速度的提高,抗拉强度增大至峰值后下降,轴肩压入深度单独对接头抗拉强度的影响较小,其与转速交互影响显著。通过响应曲面法优化后的焊接工艺参数明显提高了5052-H112铝合金搅拌摩擦焊焊接头抗拉强度。     

铝合金搅拌摩擦焊接头微观组织和力学性能分析

目的 研究7020铝合金搅拌摩擦焊(FSW)的结构和机械性能。方法 采用搅拌摩擦焊对铝板进行对接焊试验,具体形式为单面焊双面成型。采用拉伸机和显微维氏硬度仪对试样进行力学性能测试;利用蔡司金相、光谱仪、扫描电子显微镜、X射线衍射仪研究母材和焊接接头的微观组织。结果 在硬度上,母材>热影响区>焊核区,热影响区平均硬度约为94HV,母材平均硬度为99HV,焊核区平均硬度最低为78HV,焊核区出现“S”缺陷,在一定程度上弱化了焊核区性能;7020铝合金搅拌摩擦焊接头的抗拉强度为235 MPa,屈服强度为158 MPa,屈强比为0.67,伸长率为7%,焊接系数可以达到73.8%;母材的抗拉强度为325 MPa,屈服强度为278 MPa,屈强比为0.86,伸长率为25%;焊接接头中心显微组织主要由胞状树枝晶体组成,显微结晶依次呈现为平面晶、胞状晶、树枝状晶、等轴晶;铝合金母材和焊接接头的金属相组成均为α?Al+Mg2Si;焊接接头断口呈现比较明显的韧性断裂特征。结论 铝合金搅拌摩擦焊可以获得性能比较优良的焊接接头,为其他铝合金材料的FSW焊接提供技术参考。     

船用铝合金-钛-不锈钢复合过渡接头焊接试验研究

通过焊后无损检测、界面结合强度检测、组织观察对铝合金-钛-不锈钢复合过渡接头焊接工艺试验进行研究。结果表明,铝合金-钛-不锈钢过渡接头焊后组织和性能均符合相关技术规定,为铝合金-钛-不锈钢复合过渡接头工程应用提供一定参考。     

Comparison of fatigue properties between friction stir welds and TIG welds

对比分析了搅拌摩擦和氩弧焊两种工艺方法对铝合金焊接接头疲劳性能的影响,建立了焊接接头的S-N曲线,结果表明：在相同的载荷条件下,搅拌磨擦焊接接头的疲劳性能优于氩弧焊接头。搅拌摩擦焊接头疲劳寿命N=106次的疲劳强度值约为59~65MPa之间。对焊接接头显微组织的分析表明：搅拌摩擦焊接接头具有比氩弧焊接头更为细小的晶粒和狭窄的焊接热影响区,阻碍了滑移带的形成和裂纹的扩展,从而提高了接头的疲劳性能。TIG焊接接头疲劳端口分析显示,焊接缺陷是主要的疲劳裂纹源。