铝合金双面搅拌摩擦焊初步研究

提出了双面搅拌摩擦焊这种新的焊接方法，对比研究了6K32-T4铝合金搅拌摩擦焊与双面搅拌摩擦焊接头的组织和硬度，并对双面搅拌摩擦焊焊缝进行了XRD分析。研究发现：铝合金双面搅拌摩擦焊与搅拌摩擦焊焊缝组织分区相同；双面搅拌摩擦焊焊缝的硬度略低于搅拌摩擦焊，且焊缝硬度下降区域范围更大；双面搅拌摩擦焊后焊缝依然保持为原有相组成；双面搅拌摩擦焊比搅拌摩擦焊焊接线能量更大，采用双面搅拌摩擦焊代替搅拌摩擦焊有利于提高焊接效率并消除焊缝隧道型缺陷、改善焊缝的性能。     

搅拌摩擦焊焊接速度对AZ31镁合金焊接接头性能的影响

选用单板搅拌摩擦焊方法对AZ31镁合金进行焊接试验,利用光学显微分析、微观硬度分析、拉伸性能测试等方法,对焊接接头的微观组织和力学性能进行研究。结果表明,搅拌摩擦焊对AZ31镁合金焊接接头有明显的细化晶粒效果,且焊缝区硬度分布也随晶粒尺寸的降低而呈逐渐升高的趋势。经搅拌摩擦焊后,AZ31镁合金抗拉强度明显提高。     

Microstructure and Properties of Friction Stir Welded Joints of Al-Mg-Sc Alloy Plates

采用搅拌摩擦焊对铝镁钪合金热轧板和冷轧-退火板进行焊接。测定焊接接头的硬度分布和拉伸力学性能,采用金相和透射电子显微技术分析焊缝区显微组织特征和力学性能的关系。结果表明,热轧板和冷轧-退火板搅拌摩擦焊焊接系数高达92%;焊接接头上焊核区硬度最低、拉伸断口位于焊核区;焊核区在热循环作用下发生部分再结晶导致的亚结构强化的减弱以及Al3(Sc,Zr)粒子共格强化作用的消失是搅拌摩擦焊焊核区强度下降的主要原因。     

ZK61镁合金搅拌摩擦焊的焊缝组织及力学性能

通过金相观察、显微硬度测试及拉伸力学试验等研究了ZK61镁合金搅拌摩擦焊的焊缝组织、显微硬度及力学性能。结果表明:焊核区组织细小,焊缝整体形貌呈对称分布;焊缝区显微硬度相差不大,焊核区硬度最低;焊接接头的屈服强度、抗拉强度、伸长率分别达到原始板材的90.4%、79.3%、35.6%。     

2219-T4铝合金双轴肩FSW与常规FSW接头性能对比研究

对常规搅拌摩擦焊和双轴肩搅拌摩擦焊技术进行了比较,试验材料为6 mm厚2219-T4铝合金.对两种焊缝的微观结构、显微硬度和力学性能进行了测试.结果表明双轴肩焊缝的宏观形貌与常规搅拌摩擦焊焊缝的不同,呈哑铃型.且由于双轴肩焊接的热输入量较高,其接头的显微硬度和力学性能普遍低于常规搅拌摩擦焊接头.双轴肩搅拌摩擦焊接头的抗拉强度可达到常规搅拌摩擦焊接头的90%.     

7075铝合金搅拌摩擦焊研究

使用搅拌摩擦焊对8mm厚的7075-T7351铝合金进行了单道平板对接。结果表明,在工艺参数为搅拌头旋转速度为1180r/min、焊接速度为37.5mm/min时,可获得较好的接头,抗拉强度达到390MPa,是母材强度的78%;7075-T7351铝合金搅拌摩擦焊接头微观组织为典型的搅拌摩擦焊接头组织,焊核区为细小的等轴晶,晶粒大小为6~7μm,母材组织中的强化相在此区域消失;接头显微硬度值分布趋势沿焊缝中心两侧基本对称,热机影响区-热影响区过渡区及焊核区硬度低于母材,是焊件的薄弱环节。     

焊接工艺参数对2024铝合金搅拌摩擦焊接特性影响的研究

采用搅拌摩擦焊对2024铝合金进行焊接试验,研究了其焊接工艺参数中添加不同环氧树脂含量的碳化硅粉末、搅拌头旋转速度对焊缝成形、宏观组织、微观组织和力学性能的影响规律。结果表明:当添加剂为碳化硅+20wt%环氧树脂时,能够较好地成形,焊缝硬度较高,具有更佳的性能;同时搅拌摩擦焊搅拌头的转速对焊件影响较大,转速越高时焊缝表面越光滑,"洋葱瓣"越不明显,本试验中当搅拌头转速在800 r/min时,碳化硅粉末与母材混合较好,分布均匀。研究结果为改善铝合金搅拌摩擦焊焊接接头的力学性能提供了必要的理论依据和试验依据。     

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FSW接头与MIG焊接头对比试验

采用搅拌摩擦焊(FSW)和MIG焊分别对6061铝合金板进行了焊接试验,测试了焊接接头的强度,观察了焊接接头的金相组织,并进行了接头的硬度分布测试.结果表明,搅拌摩擦焊接头抗拉强度高达212.05 MPa,是母材抗拉强度的86％,比MIG焊的接头强度略高.焊接接头软化区宽度比MIG焊接头软化宽度窄.6061铝合金母材为典型的轧制组织,焊核区为细小的等轴晶组织,MIG焊接头焊缝为柱状晶组织.     

409L铁素体不锈钢搅拌摩擦焊接接头的组织及力学性能

采用W-Re合金搅拌工具对4 mm厚409L铁素体不锈钢板进行搅拌摩擦焊(FSW),利用光学显微镜、扫描电镜、电子万能试验机和显微硬度仪等研究了焊接接头的焊缝形貌、微观组织和力学性能。结果表明：采用转速为1000 r/min,焊速为80 mm/min的工艺参数可以获得力学性能良好、无缺陷的409L铁素体不锈钢搅拌摩擦焊接接头。接头焊核区组织为高度细化的等轴铁素体晶粒，平均晶粒尺寸为17.3μm,并形成了大量的小角度晶界，是母材的3.66倍。焊缝的显微硬度分布呈“抛物线”形态，焊核区的硬度最高，为143 HV0.2,焊缝各区域的力学性能均高于母材。焊接接头的拉伸断裂在母材处，断裂形式为韧性断裂。     

工艺参数对紫铜搅拌摩擦焊焊接接头成形及力学性能的影响

对T2紫铜的搅拌摩擦焊工艺进行了试验研究,并分析了焊接工艺参数对接头成形和力学性能的影响。结果表明,搅拌头形状和焊接速度、搅拌头转速、搅拌头偏转角度等工艺参数对焊缝成形有重要的影响。当焊接规范合适时,可以得到成形美观、内部无缺陷、力学性能良好的接头。焊接接头的硬度分布沿焊缝中心基本对称,焊核区硬度较高,热影响区硬度最低。     

焊接速度对7A04铝合金搅拌摩擦焊接头组织与性能的影响

采用不同焊接速度焊接7A04铝合金板材,并对搅拌摩擦焊接头进行微观组织和力学性能分析研究。结果表明,接头焊核区由于搅拌头的搅拌作用及发生动态再结晶,形成细小等轴晶,尺寸远小于母材;机械热影响区处于搅拌头外缘,在搅拌头搅拌作用下发生明显的拉伸变形;热影响区晶粒发生明显粗化。不同焊接速度下焊缝区的硬度分布整体上呈"W"形分布,接头软化,焊缝区硬度低于母材,硬度最高值出现焊核区,最低值出现在热影响区。当旋转速度为800 r/min,焊接速度为120 mm/min时,接头成型性最佳,其抗拉强度为410 MPa,达母材强度的75%。     

动车组连接板搅拌摩擦焊及熔化焊接头性能研究

对分别采用搅拌摩擦焊和熔化焊的连接板焊接接头的金相、拉伸、弯曲、硬度及疲劳性能等方面进行对比研究。两种焊接方式金相均合格;采用搅拌摩擦焊的连接板接头抗拉强度为275.67 MPa,比熔化焊(263.8 MPa)高约4.5%;搅拌摩擦焊接头弯曲性能侧弯180°均合格,熔化焊接头侧弯试件在110°左右时由于存在气孔导致裂纹出现;搅拌摩擦焊接头的硬度分布近似W形,中心层焊核区显微硬度值约为79~104 HV,在-18~-6 mm和6~18 mm范围内出现软化现象,最低硬度为69 HV,熔化焊接头的中心层焊缝区显微硬度值约为92~97 HV,在3~9 mm范围内出现软化现象,最低硬度为71 HV;搅拌摩擦焊接头中值疲劳极限为137 MPa,比熔化焊(117 MPa)高约17%。     

316L不锈钢搅拌摩擦焊与氩弧焊接接头组织性能比较

对316L不锈钢分别进行了搅拌摩擦焊接和钨极氩弧双面焊接,研究了不同焊接方法所得焊接接头组织性能的变化。结果表明:搅拌摩擦焊接过程中,由于焊缝金属受到了剧烈的机械搅拌和塑性变形促使母材粗大的晶粒破碎,组织晶粒明显细化;钨极氩弧焊接过程中,焊缝区域温度超过了焊件材料的熔点,整个焊接过程属于小熔池的凝固,焊缝呈现出典型的铸态组织。在焊接工艺参数选择合适的情况下,搅拌摩擦焊接接头的显微硬度与母材和钨极氩弧焊接接头相比显著提高。细晶强化作用对搅拌摩擦焊接接头显微硬度的提高起到了至关重要的作用。     

2519铝合金角接结构的搅拌摩擦焊

利用自行研制的搅拌摩擦焊机采用一种搅拌摩擦焊外侧角接的新方法对厚度为22 mm的2519铝合金进行了角接焊接试验,并对焊缝的微观组织、硬度等进行了分析.分析了搅拌针断裂原因及得出其断裂方式为剪切断裂.结果表明,搅拌摩擦焊外侧角接焊接的方法能够有效地进行角接焊接;合理的焊接工艺和搅拌针形状是焊接的关键;旋转频率在30～4...     

基于正交试验的2024-T4铝合金超声辅助搅拌摩擦焊的研究

采用正交试验研究了超声辅助搅拌摩擦焊工艺参数对1.8 mm厚的2024-T4铝合金板接头组织与力学性能的影响。结果表明:焊接速度对接头抗拉强度的影响最大,而旋转速度和超声频率的作用依次减弱;采用最优参数焊接,即当转速为1600 r/min、焊速为240 mm/min、频率为25 k Hz时,其接头的抗拉强度可达397 MPa,比搅拌摩擦焊强度提高了6%。通过对比焊缝宏观及微观纹理、力学性能、金相组织和显微硬度等,均发现超声搅拌摩擦焊焊缝性能要优于搅拌摩擦焊。     

6061铝合金厚板搅拌摩擦焊接头组织与耐蚀性

采用搅拌摩擦焊对30 mm厚的6061铝合金进行了双面对接焊,分别采用金相显微镜、显微硬度仪和电化学工作站对焊接接头的组织、硬度和耐蚀性能进行观察、测量和研究。金相观察显示,双面搅拌摩擦焊焊缝前进侧与母材有明显的分界,后退侧分界模糊;焊核区呈均匀细小的等轴晶。硬度测试表明,搅拌摩擦焊接接头硬度呈"W"形特征分布,硬度最低值出现在前进侧热影响区。腐蚀试验表明,双面焊焊核重叠区腐蚀电流(2.396 3×10~(-5)A/cm~2)较大,一旦开始腐蚀,腐蚀速度很快,耐腐蚀能力相对较差。     

2024-T4铝合金超声辅助搅拌摩擦焊接头组织与性能研究

沿搅拌头方向将超声能量引入对接焊焊缝,利用超声波的振动作用,促进搅拌针周围金属原子的运动和扩散能力,能有效地细化和均匀化焊核区的金属组织,改善焊缝材料的塑性流变行为,增强焊缝底部的搅拌强度,提高搅拌摩擦焊焊接质量和焊接效率。通过对1.8 mm厚2024-T4铝合金进行平板对接焊试验,对比研究了搅拌摩擦焊焊接接头组织与性能。结果表明,超声辅助搅拌摩擦焊能有效减少焊接缺陷,并且接头强度提高了10%,超声辅助搅拌摩擦焊优越性效果明显。     

搅拌摩擦焊中动态再结晶及硬度分布的数值模拟

使用率相关弹粘塑性本构模型模拟了搅拌摩擦焊接过程,并着重研究了过程参数对搅拌摩擦焊接动态再结晶过程以及搅拌区内材料硬度的影响．结果表明,在搅拌区内焊接构件上、下表面沿垂直于焊缝方向的硬度分布规律不同．焊接构件顶部材料的硬度分布符合实验得到的结果,即焊缝中心线附近材料硬度较低,热力影响区外材料硬度逐渐升高并最终达到母材的硬度;但是在焊接构件下表面并不显示这一硬度分布规律．搅拌区内材料的硬度与搅拌头转速无明显关系,但随焊速的增加而增加．焊接构件中部材料的晶粒尺寸大于焊接构件底部材料的晶粒尺寸,且搅拌区内晶粒尺寸随搅拌头转速的增加趋于均匀．     

1420铝锂合金搅拌摩擦焊接力学性能

针对厚度为2.8 mm的1420铝锂合金进行搅拌摩擦焊接研究,了解搅拌摩擦焊工艺参数对接头组织和性能影响.结果表明,在优化焊接参数条件下,1420铝锂合金的搅拌摩擦焊接头抗拉强度和断后伸长率均能够达到母材的90%,并且较大的焊接热输入有利于进一步提高搅拌摩擦焊接头的强度系数.通过拉伸断口扫描及显微硬度观察,1420铝锂合金搅拌摩擦焊接头拉伸断口主要为准解理和韧窝断裂的复合断口,对比各个区域的显微硬度,焊缝区域硬度高于母材,且后退侧热力影响区硬度最高,而且搅拌摩擦焊接头中存在典型的"S"线特征.