旋转速度对6063铝合金搅拌摩擦焊接头力学性能的影响

搅拌摩擦焊是一项固相焊接技术．在航空航天、高速列车、汽车以及船舶等行业均得到不同程度的应用。在此以工艺试验为基础。研究了旋转速度及其与焊接速度的匹配对6063铝合金搅拌摩擦焊接头形貌以及力学性能的影响。研究表明，在高旋转速度、高焊接速度匹配每件下能够获得优质6063铝合金搅拌摩擦焊接头。     

铝合金搅拌摩擦焊接头行为分析

详细介绍了搅拌摩擦焊（FSW）接头塑性流变数值模拟所得到的结果，并且利用搅拌摩擦焊的“插入试验”，测量了搅拌头旋转着插入铝合金材料过程中作用在搅拌头上的作用力，并将之转化为有效的粘度值和温度输出，确定了搅拌摩擦焊过程中充分塑化区（FPZ）的材料粘性，3－D数值模拟结果显示了搅拌头肩台下大约1.5mm的紊流区域的形成；解释了在异种金属搅拌摩擦焊接过程中无序混合产生的间混薄层结构，以及局部液相形成（初始熔化）引起的搅拌头的瞬间滑移导致了在特定的温度下（Tcrit）的材料粘性迟滞。     

6063铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头组织性能研究

进行了3 mm厚6063-T4铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接。结果表明,当搅拌头转速为600 r/min,焊速在100～300 mm/min的范围内,可获得表面成形美观、内部无缺陷的优质接头。在接头搅拌区内,上、中、下各层硬度分布较为均匀,在热机影响区及热影响区内,上、下层硬度值高于中间层。热机影响区靠近搅拌区的位置以及热机影响区与热影响区的交界处为接头的两个薄弱位置。随着焊接速度的增加,接头各区域硬度值以及抗拉强度有着先增大后减小的趋势,所得最优接头抗拉强度为174 MPa,达到母材的87%,断裂位置位于热影响区。     

2219铝合金搅拌摩擦焊接头断裂性能试验研究

对2219铝合金搅拌摩擦焊接头各区域的断裂性能进行了研究。完成了接头的夏比冲击试验,并对接头各区域冲击断口进行了分析。研究结果表明,2219铝合金搅拌摩擦焊接头的断裂呈韧性,焊核区断裂韧性最好,热影响区和热机影响区断裂韧性无显著差异,低于焊核区断裂韧性,但均高于母材的断裂韧性。     

铝合金船舶的搅拌摩擦焊接工艺

0 引言 由英国焊接研究所(TWI)发明的搅拌摩擦焊(Friction Stir Welding简称FSW),是用一种利用耐磨的旋转工具将铝、镁和铜的板材或型材材料连接的工艺.     

2014铝合金搅拌摩擦焊接头缺陷分析

采用搅拌摩擦焊方法对8mm厚的2014铝合金进行了焊接，分析了接头缺陷的种类及形成原因。研究结果表明：搅拌头形状及焊接工艺参数对接头缺陷的形成具有重要影响；缺陷主要有孔洞、裂纹、飞边和沟槽四种；焊接缺陷的产生是由于在搅拌摩擦焊接过程中焊缝金属经历了不同的热机过程所致，过热或者塑性材料流动不足都会导致焊接缺陷的形成。     

2219铝合金搅拌摩擦焊接头晶间腐蚀分析

采用晶间腐蚀试验研究了2219铝合金搅拌摩擦焊接头的晶间腐蚀行为,结合接头显微组织、微观硬度、腐蚀形貌及腐蚀深度,分析母材与焊核区的差异,并对接头晶间腐蚀机理进行了初步的探讨.结果表明,焊核区为细小的等轴晶组织,且接头上表面焊核区的晶粒要大于下表面焊核区的晶粒;母材区硬度最高,下表面焊核区硬度最低;焊核区的耐蚀性优于母材,且上表面焊核区耐蚀性优于下表面焊核区,母材最大腐蚀深度为145.9 μm,上表面焊核区及下表面焊核区最大腐蚀深度为46.3 μm和84.1 μm.     

5mm厚6063铝合金搅拌摩擦对焊焊缝组织分析

通过6063铝合全的搅拌摩擦焊试验,分析了其焊缝横截面组织的宏观形貌和金相图,并对焊缝进行横向拉伸性能试验.试验表明:带梯形螺纹的圆锥形搅拌针及凹端面搅拌头,能有效增加焊缝塑化材料的流动性,易于形成内部无缺陷的焊缝;焊缝横向组织可分为母材区、热影响区、热机影响区、焊核(动态再结晶区)等4个区域;焊核区塑性变形剧烈,组织为动态再结晶的细小等轴晶;热机影响区为回复晶粒组织,以大弯曲变形结构为特征;热影响区仅发生组织晶粒粗化现象,晶粒与母材相似,没有发生明显的塑性变形;各区之间的分界面明显,尤其是前进侧的焊核区与热机影响区的分界面,该分界面易于出现空洞和沟槽缺陷;焊接质量取决于诸多焊接工艺参数,可以通过工艺参数优化试验来找到最佳焊接参数匹配区间.     

铝合金搅拌摩擦焊接缺陷的研究进展

搅拌摩擦焊接技术是一种利用高速旋转的搅拌探头与工件摩擦产生的热量使被焊材料局部塑化的新型固相连接工艺.为提高铝合金搅拌摩擦焊接接头质量,对工艺参数的波动、装配和表面状态等原因产生的铝合金搅拌摩擦焊接特有的缺陷(包括缺陷的种类、特征及形成原因)进行分析.总结了缺陷对接头拉伸、疲劳性能的影响以及焊接缺陷的检测和修补方法.对改善铝合金搅拌摩擦焊接接头性能和提高焊接生产效率具有重要的理论意义和实际参考价值.     

铝合金搅拌摩擦焊接头微观组织分析

对4mm厚的铝合金板材进行搅拌摩擦焊接,用光学显微镜观察了焊缝截面的显微组织。由于温度和变形程度不同,焊缝不同位置的组织有所不同,母材区晶粒组织明显比过渡区和搅拌区的晶粒组织细小而均匀。过渡区的材料由于受到搅拌头的剪切作用,发生了大的弯曲变形,呈板条状组织。     

20mm厚6063铝合金搅拌摩擦焊焊缝S曲线控制

针对6063铝合金搅拌摩擦焊缝中易出现"S"曲线的问题,在采用搅拌摩擦焊焊接20 mm厚6063铝合金散热器的过程中,使用气体保护,成功消除了6063铝合金搅拌摩擦焊中易形成的"S"曲线,获得了成形良好的焊缝组织,焊缝的平均抗拉强度达到148.83 MPa,焊接强度系数为母材的81.9%.通过分析焊缝的微观组织,发现焊核区发生了完全动态再结晶,组织为细小的等轴晶粒.热力影响区发生明显塑性变形,发生不同程度的动态再结晶,晶粒发生明显长大.热影响区受焊接热循环影响,发生了微观组织和力学性能变化,但没有发生塑性变形,晶粒发生粗化.     

铝合金平板搅拌摩擦焊接应力变形分析

针对6056-T6铝合金平板进行搅拌摩擦焊接和试板变形检测试验.并用数值方法对试板变形进行模拟,考察了模拟温度、应力场分布和试板变形情况,对试验和模拟温度、变形进行比较.结果表明,在文中条件下,沿焊缝长度方向试板产生下挠,最大变形量6.3 mm;沿试板宽度方向试板相对发生上拱,最大变形量4.5 mm,模拟与实测变形趋势非常吻合.纵向残余应力在焊缝中心线两侧非对称性分布,前进侧大于回转侧.     

铝合金搅拌摩擦焊技术研究存在的问题及趋势

搅拌摩擦焊(Friction Stir Welding-FSW)是目前铝、镁、铜及有色金属等轻合金连接的最先进连接技术之一,FSW与传统熔焊相比,在工艺过程、接头性能等方面具有许多优势.在讨论FSW技术特征、工艺特点及应用研究的基础上,对目前国内外有关FSW技术的研究现状、发展趋势及存在问题进行了详细综述,所涉及的问题是在工业化铝合金结构制造领域(如飞机机身结构、高速客车及汽车车体结构等)大规模推广应用FSW技术必须解决的基础性问题;其次讨论基于FSW研究开发的新思路及新工艺,尤其是搅拌摩擦点焊技术(Friction Stir Spot Welding-FSSW)的原理、特点及在汽车车体轻量化开发中的巨大应用前景.     

6061铝合金搅拌摩擦焊工艺

采用搅拌摩擦焊方法对板厚6mm的6061铝合金板在不同参数下进行焊接,研究6061铝合金搅拌摩擦焊工艺以及主要参数对焊缝成形和接头力学性能的影响,观察焊接接头的金相组织,通过硬度分布测试分析焊接接头的力学不均匀性.结果表明:压入量过大或过小时容易造成焊接接头成形差等缺陷,压入量为0.3 mm时可以获得优质的焊缝成形;搅...     

6061铝合金搅拌摩擦焊接头组织及性能

对厚度6 mm的6061铝合金进行了搅拌摩擦焊对接焊,采用光学显微镜、扫描电子显微镜、拉伸试验机及电化学工作站等设备对焊接接头的金相组织、断口形貌、拉伸性能和腐蚀性能进行了测试和分析。结果表明,当焊接速度为80 mm/min、旋转速度在600～1 500 r/min之间时,焊接接头的外观良好,无明显缺陷。随着旋转速度的增加,焊核区晶粒呈现出先减小后增大的现象。当旋转速度为1 200 r/min时,焊核区的晶粒最细小,焊接接头的抗拉强度和断后伸长率最高,分别为168 MPa和14.7%,焊缝强度达到了母材的81.9%,焊接接头的断裂形式为以韧性断裂为主的韧-脆混合断裂模式。随着旋转速度增大,搅拌摩擦焊接头的耐腐蚀性能呈现先上升后下降的趋势,当搅拌头旋转速度为1 200 r/min时,焊接接头的耐腐蚀性能最好,其腐蚀电流密度最小为2.4×10-5 A/cm2。创新点： 研究了旋转速度焊接工艺参数与搅拌摩擦焊焊接头耐腐蚀性能之间的关系。     

挤压速度对双坯料连续挤压6063铝合金焊合性能的影响

在双坯料连续挤压过程中,由于两根坯料汇合而形成挤压焊缝.通过显微组织观察、拉伸试验、扫描电镜研究挤压轮转速对6063铝合金焊缝显微组织形貌和性能的影响,并通过有限元仿真分析焊合参数.结果表明,在连续挤压过程中,坯料外表面的氧化物对金属焊合有显著影响,随着挤压速度的增加,等效应变速率明显增加,造成焊合面上的氧化物的破碎程...     

2219铝合金FSW-VPPA交叉焊缝组织与力学性能

采用搅拌摩擦焊(FSW)和变极性等离子弧焊(VPPA),在2219铝合金6 mm板上沿着相互垂直的方向施焊以形成FSW-VPPA交叉焊缝.对交叉焊缝的组织形貌进行了观察分析,并对交叉焊缝和单一VPPA焊缝的拉伸力学性能及断口形貌进行了对比研究.结果表明,交叉焊缝微观组织呈现不对称、不均匀的特征,其焊缝区组织主要由α-Al基体和(α-Al+CuAl2)共晶组成,熔合区以及近熔合区的热影响区易于出现聚集性气孔;熔合区附近气孔发生率增加导致交叉接头抗拉强度及断后伸长率明显下降.     

7050铝合金搅拌摩擦焊接头超高周疲劳性能

采用超高周疲劳试验系统研究7050-T7451铝合金搅拌摩擦焊接头的超高周疲劳性能. 试验结果表明,焊接接头在10⁷周次以上仍然会发生疲劳失效,S-N曲线在10⁸周次左右出现转折点,呈折线型下降;通过SEM对超高周疲劳断口形貌进行观察发现,当应力范围较高时,试件的疲劳裂纹往往在表面萌生,随着应力范围的降低,裂纹有亚表面和内部萌生的倾向;裂纹萌生位置取决于表面起裂和内部起裂相互竞争的结果;试件的断裂位置多为焊接接头的热力影响区和热影响区,EBSD和接头硬度的分析结果表明断裂位置与接头组织不均匀密切相关.