7075铝合金高速搅拌摩擦焊材料流动行为及性能研究

目的 针对7075–O铝合金高焊速、高转速搅拌摩擦焊接缺陷多、质量差等问题,研究焊接接头材料流动对焊缝性能的影响。方法 选用焊接速度1 000 mm/min,搅拌转速分别为1 000、1 200、1 600、1 700 r/min的条件对7075–O铝合金板进行搅拌摩擦焊接,分析不同焊接工艺参数下焊接接头的显微组织及力学性能。同时,利用Fluent软件模拟7075–O铝合金搅拌摩擦焊接过程中的材料流动场分布,分析焊接材料流动与缺陷形成的关系。结果 利用7075–O铝合金三维流动模型,预测出高焊速条件下焊缝前进侧形成一个低压区,孔洞等缺陷易出现在此区域,数值模拟预测与试验结果吻合。在高焊接速度1 000 mm/min、焊接转速1 200 r/min时,焊缝表面光滑平整,焊核区域的硬度分布更加均匀。结论 随着搅拌转速从1 000 r/min增大到1 700 r/min,热输入量逐渐增大,孔洞缺陷由隧道型孔洞转变为不连续的小孔。同时,随着搅拌转速的增大,焊缝高硬度区域的宽度先增大而后降低。当搅拌转速为1 200 r/min时得到了优质的焊接接头,焊缝焊核区硬度分布均匀,硬度值最高为176HV。     

铝合金厚板静止轴肩搅拌摩擦焊接头组织及性能

采用8.5 mm厚度2A14-T4铝合金和自主研制搅拌工具进行静止轴肩搅拌摩擦焊（stationary shoulder friction stir welding,SSFSW）实验,探讨焊接工艺参数对接头组织和力学性能的影响规律。结果表明：只有在低转速工艺参数范围内（转速ω=400~600 r/min与焊接速率v=60~120 mm/min）可获得焊缝表面光滑、无缺陷厚板铝合金SSFSW焊接接头。SSFSW焊缝区主要由焊核区（NZ）组成,周围热力影响区（TMAZ）及热影响区（HAZ）宽度明显减小,焊核区与搅拌针形状类似且由两种不同尺寸细小等轴晶构成,前进侧NZ晶粒比后退侧NZ更为细小。接头显微硬度呈"W"状分布,NZ硬度值可达到母材硬度80%~90%,TMAZ与HAZ交界处存在软化区,硬度最低为母材硬度72%左右。在给定ω=500 r/min,v=140 mm/min焊接参数下,SSFSW接头抗拉强度可达到母材的88%,断裂位置多位于后退侧TMAZ与HAZ交界处软化区,具有韧性断裂特征。     

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。     

3003铝合金薄板超高转速搅拌摩擦焊接头的组织与性能

采用超高转速搅拌摩擦焊设备对3003铝合金薄板进行了焊接,研究了焊接接头的微观组织和力学性能。结果表明:在旋转速度为11 000r·min-1、焊接速度为1 000mm·min-1的工艺参数下,可获得焊接变形小、热影响区窄、焊缝表面成型良好的焊接接头;焊核区的显微硬度达到了35HV,且焊接接头的抗拉强度达到了94.7 MPa,焊接接头的微观形貌显示其内部不存在隧道、裂纹、孔洞等缺陷。     

人工时效对7003/7046铝合金搅拌摩擦焊接头组织和力学性能的影响

采用差示扫描量热分析、硬度、室温拉伸实验、背散射电子衍射和透射电子显微镜等手段研究了焊后人工时效对7003-7046异种铝合金搅拌摩擦焊接(FSW)接头的微观组织和力学性能的影响。结果表明：FSW接头后退侧(7046铝合金侧)的硬度明显高于前进侧(7003铝合金侧),两侧平均硬度的差约为30HV;人工时效后接头的硬度提高,两侧平均硬度的差增大到约50HV,接头的屈服强度提高,抗拉强度略有提高,伸长率几乎不变。根据时效前后FSW接头不同区域微观组织的特征,分析了接头力学性能变化的原因。     

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。     

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.     

搅拌针偏移量对A356/6061铝合金搅拌摩擦焊的影响

对6mm厚的A356-T6/6061-T6异种铝合金的搅拌摩擦焊工艺进行了试验研究,采用OM、SEM、万能拉伸试验机、显微硬度仪等分析了搅拌针偏移量对搅拌摩擦焊接头组织和性能的影响。研究结果表明:搅拌针的偏移量在-0.4~0.4mm范围内均可获得外表美观、内部无明显缺陷的搅拌摩擦焊接头;焊核区两种材料的分界线非常清晰,分别由焊核区、热机影响区和热影响区组成,混合区主要分布在前进侧的焊核区;焊核区由晶粒细致的等轴晶组成,随厚度方向从上而下细化程度逐渐增加。搅拌针向6061侧偏移,有利于焊核区面积、接头强度以及延伸率的增加。当搅拌针向6061偏移0.4mm时,焊核区较-0.4mm时面积增大10%,接头强度和延伸率分别达到210MPa和8.8%,分别为A356母材的74.6%和65.2%;同时,接头断裂位置由返回侧逐渐向前进侧转移,断口位置与焊缝区最低硬度区相吻合;向A356侧偏移时,两侧的热影响区宽度变窄,硬度值增大。     

6016-T4铝合金与镀锌IF钢搅拌摩擦焊接头的组织与性能

采用搅拌摩擦焊接对1.2 mm厚的6016-T4铝合金和1.0 mm厚的镀锌IF钢进行搭接试验。通过对接头的力学性能和界面组织进行研究,发现在焊接速度为100 mm/min、旋转速度为800～2 000 r/min的条件下焊缝成形良好,表面无沟槽、孔洞等缺陷;当旋转速度为1 200 r/min时,接头的拉剪强度最高,达到172 MPa,为铝合金母材强度的82%;铝合金硬度值呈"W"型分布,最低值在接头两侧的热力影响区及其与热影响区的交界处,硬度最高值在接头的焊核区,达到69.1HV,镀锌IF钢硬度值呈倒"U"型分布,最高值在焊核区,达到192.3HV;在搅拌针和轴肩的共同作用下,铝和钢搭接接头的界面组织特征呈现机械连接+冶金连接的特点,在搅拌针作用区的两侧界面处各形成一个"钩子"状的结构,扎入铝合金基体中,形成机械连接,钢铝界面处生成的Fe-Al金属间化合物、Al-Zn化合物和Fe-Al的层状组织共同形成冶金连接。     

柱形光头搅拌针搅拌摩擦焊接铝锂合金接头组织及力学性能

采用柱形光头搅拌针搅拌摩擦焊接5mm厚的铝锂合金轧制板,并对接头组织和力学性能进行了分析.焊后接头形成了三个组织差异明显的区域:焊核区,热机影响区和热影响区.焊核区微观组织呈鱼鳞状;热影响区组织在焊接热循环作用下,发生回复反应,形成棒状的回复晶粒;前进侧和后退侧热机影响区内为颗粒较大的等轴晶晶粒,且后退侧晶粒尺寸大于前进侧.力学性能测试结果表明,焊接速度υ＝40mm/min时,接头获得最高拉伸强度(296MPa);焊接速度υ＝80mm/min时,接头获得最大延伸率(8.6%).硬度测试结果表明,焊缝区发生了软化,前进侧和后退侧材料的软化区间大致相同,但后退侧软化程度高于前进侧.     

爆炸焊、熔化焊及压力焊的连接特征

论述和分析了爆炸焊、熔化焊及压力焊的不同连接机理和共同的冶金连接的本质特征 ,用比较和联系的方法阐述了爆炸焊接冶金结合的实质     

CO2角焊中手工与角焊机作业方式的对比研究

利用工作研究的技术和方法对船厂焊接操作中常用的两种CO2角焊工作方式进行了研究,建立了标准化的操作程序,并为两种工作方式建立了评价指标及评价函数,从而得出适用于两种作业方式的选择条件,为合理选择手工焊作业与角焊机作业,提高焊接作业生产效率提供了依据。     

焊接位置对激光-电弧复合焊接底部驼峰的影响

目的 通过改变焊接位置来抑制底部驼峰的形成进而降低生产成本。方法 使用高速摄像机观察平向焊接和横向焊接2种不同焊接位置下熔池的匙孔和底部驼峰的形成过程,并对底部凸起受到的金属蒸气反冲压力、熔融金属重力以及表面张力进行受力分析。结果 在S355J2W耐候钢的激光-电弧复合焊接平焊过程中,受金属蒸气反冲作用力的影响,熔融金属迅速从匙孔底部排出,流入匙孔底部凸起区域,底部凸起的增长速度极快,仅需7.5 ms即可形成大尺寸的驼峰。而在横向焊接中,匙孔前壁凸起数量减少,导致金属蒸气反冲压力减小,匙孔排出的熔融金属量减少,底部凸起的增速减缓,在13.6 ms时才达到最大高度,使驼峰在底部熔池凝固之前难以形成。结论 采用横向焊接的方式可以有效避免驼峰的产生,降低生产成本。同时,该方式在焊缝背部成形效果方面也表现良好,为优化焊接工艺提供了重要参考。     

焊渣对镀锌汽车零件焊接缺陷的影响研究

目的研究白车身点焊过程中凸包缺陷产生的可能原因。方法利用电镜分析了缺陷的形状特征,用能谱分析其化学成分。在此基础上,用金相显微镜观察缺陷处的截面,发现与正常的金相结果比较,晶粒明显长大。结果观察到缺陷本身多呈现为灰褐色疤形,且与正常表面形貌完全不同,其化学成分主要为铁锰的氧化物,区别于正常的锌层表面。点焊过程中焊渣飞溅附着在零件表面上,其虽与零件基体连接并不紧密,却导致与之相接触的钢板基体中的铁素体晶粒尺寸变大,造成零件局部凸包变形。结论通过及时清除附着在零件表面的氧化物焊渣,优化焊接工艺,可有效减少凸包缺陷的产生。     

Welding of dissimilar materials

Abstract

In fossil fuel fired power plants, appropriate materials are required which correspond to the different temperature and oxidizing conditions in the boiler and in the super-heater sections. Pipe steels with (T/P22; T/P23; T/P24) must be welded with 9–12%Cr steels (T/P91; T/P92). In this area, the choice of the appropriate welding filler material is decisive for the quality of the connection. This report highlights the possibilities for achieving optimal qualities in different dissimilar metal welds under conditions of reduced carbon diffusion.     

热塑性树脂基复合材料焊接研究

综述了国内外正在广泛研究的4种焊接方法:电阻焊植入焊,超声焊,感应焊和线性振动焊,介绍了这4种方法的基本原理,并分析了焊接过程中应注意的关键问题,对比了这些方法的优、缺点,并展望了当前的研究动向.     

Welding duplex stainless steels

An account is given of some of the duplex steels now available, their properties and in particular means of welding them.     

焊接参数对TC4薄板焊接过程的影响

目的 揭示焊接参数对TC4薄板焊接过程中温度场、位移场及应力场的影响规律。方法 基于有限元（FEM）模拟方法,运用Fortran语言对焊接热源及焊接参数进行定义,以模拟不同焊接参数下TC4薄板的TIG对接焊过程。结果 在稳弧阶段,温度场为一组以焊接方向为长轴的椭圆,且存在温度梯度,随着焊接速度的增大,温度场峰值、温度场温度梯度、熔池宽度和熔池体积逐渐减小,而焊接效率和焊接电流对温度场的影响与焊接速度刚好相反;随着焊接速度的增大,薄板最大变形量逐渐减小,焊接角变形及挠度变形逐渐得到改善,而焊接效率和焊接电流对位移场的影响与焊接速度刚好相反。在稳弧阶段,焊缝位置的残余应力为拉应力,两侧为压应力,随着焊接速度和焊接电流的增大,纵向残余拉应力逐渐增大,焊缝处高应力集中区的宽度逐渐减小,而焊接效率对应力场的影响与焊接速度刚好相反。在高焊接速度、中等焊接效率、低焊接电流参数条件下,可获得熔池体积小及熔池宽度窄的焊缝,有利于减小焊后残余应力与变形。结论 上述研究结果可为TC4薄板的焊接过程提供一定的理论指导。