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。     

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;...     

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。     

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...     

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。     

焊后时效对6061-T6铝合金搅拌摩擦焊接头的影响

对4组6061-T6铝合金搅拌摩擦焊接头进行焊后人工时效处理,采用OM,SEM等分析了时效处理工艺对接头的组织和力学性能的影响规律和机制。研究表明:焊缝截面形貌呈现典型的3个区,时效处理后,焊缝区晶粒形貌无显著变化,晶界较自然时效清晰,晶内析出相也明显增多;接头强度和显微硬度随人工时效处理时间的延长而提高,提高幅度随保温时间逐渐减小;时效处理为8 h时接头力学性能优良,接头抗拉强度均达到265 MPa以上,约为母材的93.0%;焊核区硬度达到90 HV,约为母材的90%。时效处理中,焊接过程中固溶在基体中的第二相粒子析出,形成弥散强化效应,大幅提高接头的强度和硬度。随着时效时间的延长,析出粒子逐渐较少,强化效应逐渐减弱;接头最薄弱的区均位于后退侧的热机械影响区,其最低硬度值约为母材的75%。拉伸断口均与拉伸方向成约45°角,断口平整,呈典型的切断断口形貌,与自然时效接头的断口形貌相比,时效处理后接头的断口韧窝大而浅,塑性稍有降低。     

铝合金-镁合金间搅拌摩擦异质焊接研究现状

综合了近几年铝-镁搅拌摩擦异质焊的研完成果,分析和讨论以下几个方面的内容:(1)铝.镁异质焊的焊接性能及其影响因素;(2)焊接过程中的热输入情况及焊缝处的温度分布;(3)焊缝的力学性能及其影响因素;(4)焊缝的宏观、微观组织及其在局部升温和塑性变形下的演化过程,着重分析了金属间化合物的生成、形貌和分布、及其对焊缝力学性...     

6061-T6铝合金薄板的搅拌摩擦焊接

采用搅拌摩擦焊(FSW)技术对1 mm厚6061-T6铝合金薄板进行了对接.研究了焊接工艺参数的范围,实验测试了焊接接头的强度、硬度和延伸率,利用金相显微镜、扫描电镜和透射电镜分析了接头的微观组织.结果表明:对于1 mm厚度6061-T6铝合金,FSW的最优工艺参数为旋转速度1 800 r·min^-1,焊接速度1000 mm·min^-1;在此参数下,接头的硬度值达到母材的80%左右,抗拉强度达到母材的103%,延伸率达到母材的54%;接头的力学性能与微观结构相符.     

焊接旋转速度对搅拌摩擦焊接头性能的影响

以地铁侧墙产品(板厚3.5mm)为实验对象,考察在相同搅拌头、焊接速度、下压量的前提下,改变搅拌头的旋转速度对接头力学性能的影响.通过对焊后试件进行外观、低倍、拉伸、弯曲、硬度检测的实验数据进行对比,结果表明,在旋转速度为1400r/min时,其接头力学性能最佳.     

搅拌摩擦焊成功焊接6013T4铝合金材料

空客公司作为第一个采用搅拌摩擦焊技术制造大型民脂飞机制造的飞机制造商，已将该技术引入A340的制造，并大规模应刚于A350的制造。空客公司把搅拌卒擦焊技术用于A340—500s及A340—600s的机身纵缝连接以取代传统的铆接。这项技术使A350的设计组把纵缝连接机身面板从8块减少到4块，这样做可使重量减轻，并提高飞机的使用寿命及部件的可维护性。     

7020铝合金搅拌摩擦焊接接头微观组织和力学性能

通过显微硬度测试、室温拉伸性能测试、金相观察、扫描观察和高角环形暗场透射电镜观察等手段研究7020合金搅拌摩擦焊接焊缝的微观组织和力学性能。结果表明:合金焊缝处硬度呈W型分布,热机械影响区/热影响区(TMAZ/HAZ)硬度最低。焊接接头的抗拉强度为352 MPa,屈服强度为223 MPa,伸长率为9.8%,焊接系数达86.9%。合金经90℃/8 h+135℃/16 h双级时效处理并焊接后,焊缝处的晶粒组织差异明显,各区域GP区和η'相发生溶解,并重新析出更加细小均匀的GP?区,其尺寸和密度均小于原始基材。     

船用铝合金搅拌摩擦焊

介绍搅拌摩擦焊的焊接方法和基本原理，以及搅拌摩擦焊在铝合金船舶制造业中的应用现状。     

Al-Zn-Mg-Cu合金搅拌摩擦焊接头的显微组织与力学性能

采用光学显微镜、维氏硬度仪和拉伸试验机,研究了Al-6. 6Zn-1. 7Mg-0. 26Cu合金挤压材搅拌摩擦焊接头的显微组织和力学性能。结果表明,搅拌摩擦焊接头的焊缝组织为细小均匀的等轴晶粒,接头的硬度以焊缝为中心呈W形状对称分布,焊缝硬度值在107HV～115HV之间,从焊缝中到母材,硬度先下降再上升,回撤侧热影响区的硬度值最低为104HV,前进侧热影响区的硬度值最低为102HV。接头的抗拉强度为404. 3 MPa,屈服强度为265. 9MPa,延伸率为18. 1%,接头的焊接强度系数为0. 96。     

LY12铝合金的动态形变机制

本文介绍了 LY12工业铝合金高温轧制后的组织变化,并讨论了动态再结晶的形核机制。     

LY12铝合金微弧氧化陶瓷膜的性能研究

以铝合金LY12为试验材料,采用MA0240/750微弧氧化设备、TT260测厚仪和AMARY-1000B扫描电子显微镜,研究了起弧电压、电流密度和氧化时间等参数对陶瓷层性能的影响.结果表明:起孤电压随着Na2SiO3浓度的增加而降低;在相同氧化时间内,随着电流密度的增加,陶瓷膜的厚度也显著地增加,陶瓷膜的致密层显微硬度也在逐渐地增加,但不是线性地增加;在相同电流密度条件下,随着时间的增加,膜层厚度和致密层硬度非线性增加,但致密层所占比例却减小.     

镁合金搅拌摩擦焊接技术

对5mm厚镁合金AZ31B板材的摩擦焊接技术进行了试验研究，结果表明：适合其板材的搅拌摩擦焊接的搅拌头，材料为W6MoSCr4V2高速钢，结构为凹面圆台形，根部直径5．5mm，端部直径为2．5mm，轴肩尺寸为12mm，长度为4．7mm。镁合金搅拌摩擦焊接头的抗拉强度可达母材的90％，延伸率可达母材的50％。搅拌摩擦焊接头焊合区为动态再结晶组织，在接头前进边焊合区与母材有明显的分界线，返回边过渡区有金属微熔的迹象。     

挤压态6060-T5和铸态6061铝合金异种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挤压态6060-T5和铸态6061铝合金板材,在不同的焊接工艺下,对焊接接头的微观组织及力学性能进行研究。结果表明：焊接速度过快会在焊接表面形成少许毛刺,影响表面质量,但焊接接头均没有明显缺陷,焊核区微观组织还能得到显著细化。焊接接头硬度略低于同种铝合金焊接接头硬度,且受两种材料混合影响,焊核区硬度值波动较大。接头抗拉强度随着焊接速度的增大而提高,且均保留了较好的拉伸变形能力,断裂方式是韧-脆混合型。     

ZnO陶瓷/金属Cu钎焊接头残余应力计算

采用热弹塑性有限元分析方法,计算了方形ZnO陶瓷与金属Cu钎焊接头中残余应力的大小和分布。发现结果如下:ZnO陶瓷与金属Cu钎焊后会在接头中产生残余应力,其中ZnO陶瓷侧垂直于钎焊界面方向的轴向拉应力是影响ZnO/Cu接头性能的主要因素,轴向拉应力的最大值出现在ZnO陶瓷表面边缘靠近钎焊界面处,当钎料层厚度为0.3 mm时,拉应力在ZnO陶瓷表面边缘距ZnO/钎料层界面0.6 mm处有最大值69.75 MPa。通过钎料层不同厚度的比较计算得出,合适的钎料层厚度能降低ZnO/Cu接头的残余应力,钎料层厚度为0.1 mm时,ZnO陶瓷侧拉应力峰值最小,为30.82 MPa。此外,采用单一缺陷模型计算了钎料层中气孔缺陷的存在对ZnO陶瓷与金属Cu钎焊接头残余应力的影响。计算结果显示,气孔缺陷位于ZnO/钎料层界面时残余拉应力峰值为95.5 MPa,气孔缺陷位于Cu/钎料层界面时残余拉应力峰值为107.2 MPa,拉应力峰值相对无缺陷模型均有大幅升高。     

深冷处理消除铝合金残余应力的研究

本文介绍了铝合金消除残余应力的深冷处理技术,分析了深冷处理过程的应力状态,给出了残余应力消除的机理是应力反转、晶粒细化和原子间的动能转移。     

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.