超声振动对6061-T4铝合金搅拌摩擦焊接头组织和性能的影响

利用自主研制的试验装置,通过工具头将超声振动能量施加在搅拌头前方的待焊工件上,研究了超声振动能量对减少焊接缺陷、改善搅拌摩擦焊接头组织和力学性能的影响.对6 mm厚度6061-T4铝合金板进行了超声振动强化搅拌摩擦焊工艺试验,并与相同工艺条件下的常规搅拌摩擦焊进行了对比.结果表明,超声振动能够减小焊速/转速比较大时的焊缝内部隧道型缺陷,增大材料对接混合区宽度和焊核区体积,细化焊核区和热力影响区微观组织,提高接头抗拉强度和焊核区显微硬度.     

超声振动对6061-T4铝合金搅拌摩擦焊接头组织和性能的影响

利用自主研制的试验装置,通过工具头将超声振动能量施加在搅拌头前方的待焊工件上,研究了超声振动能量对减少焊接缺陷、改善搅拌摩擦焊接头组织和力学性能的影响.对6 mm厚度6061-T4铝合金板进行了超声振动强化搅拌摩擦焊工艺试验,并与相同工艺条件下的常规搅拌摩擦焊进行了对比.结果表明,超声振动能够减小焊速/转速比较大时的焊缝内部隧道型缺陷,增大材料对接混合区宽度和焊核区体积,细化焊核区和热力影响区微观组织,提高接头抗拉强度和焊核区显微硬度.     

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。     

钢构桥梁钢的搅拌摩擦焊组织与性能研究

采用搅拌摩擦焊对Fe-Mn-Cr-N系奥氏体桥梁钢进行了焊接,研究了压下量和焊后热处理对焊接接头成形、显微组织和力学性能的影响,并分析了焊接接头的组织梯度特征及其对力学性能的影响。结果表明,当搅拌摩擦焊压下量为0.8 mm时,焊缝表面较为平整,成形性较好,焊核区中未见明显孔洞等缺陷存在,焊核区(NZ)呈现出标准"碗型"特征。焊态和热处理态焊接接头的屈服强度和抗拉强度都相对母材有所提高,但是断后伸长率都低于母材,断裂位置都处于远离焊核区的母材。热处理可以基本消除母材、NZ顶层和NZ底层的小角度晶界和孪晶界梯度,但是晶粒尺寸的梯度分布特征仍然存在。强度匹配因子的减小有助于提升焊接接头的塑性变形能力,但是匹配因子的变化对焊接接头强度的影响较小。高的匹配因子和较低的NZ比例共同作用下可获得具有良好强塑性的焊接接头。     

机械振动加速度对Q460D钢埋弧焊接接头组织与性能的影响

研究了振动加速度对不同焊接线能量下Q460D钢埋弧焊焊接接头组织、显微硬度和冲击性能的影响,分析了振动加速度的作用机理。结果表明,机械振动可以改善Q460D钢埋弧焊焊接接头焊缝区显微组织,使得铁素体更加细密,组织均匀性提高;不同焊接热输入下Q460D钢埋弧焊焊接接头的显微硬度峰值出现在热影响区粗晶区内,而焊缝区的硬度偏低,且振动加速度在8 m/s~2时,焊缝区和粗晶区的显微硬度相对较高;较小的焊接线能量(30.4 kJ/cm)与较高的振动加速度(12 m/s~2)以及较大的焊接线能量(35.5 kJ/cm)与较小的振动加速度(4 m/s~2)可以使得Q460D钢焊接接头具有较高的冲击功。     

LF21超声搅拌摩擦焊接头组织及性能分析

利用超声波对金属塑性成形作用对LF21铝合金进行了超声搅拌摩擦焊接试验,并对常规搅拌摩擦焊与超声搅拌摩擦焊接头的微观组织、断口形貌进行了对比分析.结果表明,超声能量通过搅拌头有效地导入焊缝底部,在增加焊缝底部搅拌强度的同时,提高了搅拌针周围金属原子的运动和扩散能力,焊核区的金属组织有明显的晶粒细化和组织均匀化.超声搅拌摩擦焊断口韧窝数量与深度均不及常规搅拌摩擦焊,撕裂棱不明显;超声搅拌摩擦焊可以提高接头力学性能,但平均断后伸长率相比常规搅拌摩擦焊有所下降.     

铝合金与钢的搅拌摩擦焊焊缝成形及接头性能

用搅拌摩擦焊方法焊接了异种材料铝合金与低碳钢,分析了接头的截面形貌及力学性能.结果表明,当焊接工艺参数合适时,可以获得表面成形良好、无变形的铝合金与钢的对接接头和搭接接头.对于对接接头,金相分析表明,在焊缝横截面,低碳钢与铝合金呈较好的混合状态,在平行焊缝表面的平面内,两种材料呈交叠分布.力学性能试验表明,焊核内局部区域具有较高的显微硬度,可能是形成了钢与铝的金属间化合物,拉伸试样断裂在焊核区边缘偏低碳钢一侧.对于搭接接头,接合面处的钢呈形似"钳子"或弯钩状的分布,钢铆进了铝合金焊缝中,两种材料能有效地达到塑性结合,接头的抗剪切性能较好.     

Q235钢搅拌摩擦焊接头微观组织与力学性能分析

在焊接速度为100 mm/min和搅拌头转速为450 r/min的工艺参数下,采用钨铼合金搅拌头对3 mm厚Q235钢进行了搅拌摩擦焊试验,并对接头的微观组织及力学性能进行了研究. 结果表明,在该工艺参数下可以获得表面无缺陷、成形良好的焊缝. 焊后搅拌头表现出一定程度的磨损及氧化. 接头截面各区域承受不同的热力联合作用,经历了不同的组织转变过程,但均保持铁素体和珠光体组织. 接头显微硬度最大值位于焊核区. 接头拉伸断裂位置处于热影响区,拉伸断口呈韧性断裂特征.     

焊接工艺参数对6061-T6铝合金静止轴肩搅拌摩擦焊组织及力学性能的影响

采用不同的压入量、旋转速度和焊接速度对6061-T6铝合金进行静止轴肩搅拌摩擦焊,研究了焊接工艺参数对接头组织及力学性能的影响。结果表明,所有试验参数下,焊缝表面光滑、几乎不产生飞边,焊接工艺参数能够影响材料的流动性,进而对接头成形、组织和力学性能产生影响。焊接工艺参数显著影响焊核区形态,当焊核区为球状,焊缝显微组织硬度呈W形对称分布;而当焊核区为碗状时,前进侧显微硬度略高于后退侧。在最优参数下,即压入量为0. 08 mm、旋转速度为1 600 r/min和焊接速度为500 mm/min,接头抗拉强度为224 MPa,达到母材的75. 6%。     

焊接速度对7075铝合金搅拌摩擦焊接头强度和微观组织的影响

采用搅拌摩擦焊方法对7075铝合金板进行了焊接实验,探讨了焊接速度对接头强度和微观组织的影响.结果表明,焊速对焊接接头的焊核区、热机影响区及晶界沉淀相均有较大的影响.随着焊速的提高,焊核区的晶粒和沉淀相大小、形状、分布密度均发生较大变化,热机影响区的变形程度和形貌也发生了较大改变.组织和力学性能综合分析表明,选择合理的焊接速度有利于细化焊核区的晶粒组织,改善焊缝成型,提高焊接接头强度.     

Macrostructures and mechanical properties of ultrasonic-assisted friction stir welding joint of 2024-T3 aluminium alloy

In friction stir welding of aluminum alloys, tunnel defect may occur due to insufficient plastic material flow caused by lower heat input in the weld region. The inadequacy in heat input is due to improper selection of friction stir welding tool and process parameters. Ultimately, such defects degrade the properties of weld and may pose serious concerns towards the integrity and safety of the weld component. In order to improve the properties of weld joints, an ultrasonic-assisted friction stir welding device has been configured where ultrasonic energy is transferred from an ultrasonic unit directly into one of the workpieces near the tool. Using this configuration, ultrasonic-assisted friction stir welding was conducted on 6 mm thick 2024-T3 aluminum alloy sheets. The macrostructure and mechanical properties of these welds were compared with the welds of this alloy prepared by conventional friction stir welding using identical process parameters. The results show that the welding speed can be increased while satisfactory weld quality is still ensured. The ultrasonic energy transferred in this configuration could enlarge the volume of weld nugget zone. Also, the influence of ultrasonic energy on the suppression or elimination of the tunnel defect is quite apparent. However, any beneficial effects of ultrasonic vibration on the tensile strength and the elongation of the joint were less obvious in this configuration.     

异种钢电阻塞焊工艺优化及接头性能分析

采用一种新型复合焊接工艺——电阻塞焊对1.5 mm等厚TRIP980高强钢/SPCC低碳钢板进行焊接,利用正交试验优化其焊接参数,随后增加焊前预热,分析对比无预热和焊前预热两种条件下较优焊接参数时接头的力学性能及组织、硬度特点.结果表明,各焊接参数对接头的拉剪载荷影响程度由大到小依次为焊接电流、填充物直径、焊接时间及电极力;在电极头端面直径为8 mm的条件下,填充物直径为5.5 mm时的接头力学性能优于其它直径;相同焊接参数时,焊前预热塞焊接头的拉剪载荷比无预热提高7%以上;两种条件下较优焊接参数时,焊前预热塞焊接头的熔核偏移量小于无预热,熔核和熔合区的硬度比无预热时有所下降,熔合区脆硬马氏体组织比无预热少;焊前预热塞焊接头断口为韧性断裂,无预热塞焊接头断口为脆性断裂;其主要机理是,预热减小了熔核区金属过热倾向,使熔核扩展均匀,熔合区脆硬组织减少,有利于接头强度的提高.     

铝和镀锌钢板的搅拌摩擦焊搭接分析

对异种材料DP600镀锌双相钢板和1060工业纯铝进行了搅拌摩擦焊搭接试验（铝板在上,钢板在下）．从接头横截面的金相形貌可以发现,在前进侧和返回侧,钢像两个钉子一样进入铝中．在微观上,钢和铝以河流状的形式充分地混合在一起．在焊核区和热力影响区,钢和铝之间形成了一层有一定宽度的由两种材料呈带状交错分布组成的过渡层．力学性...     

随焊超声施加方法对铝合金TIG焊缝成形影响

在铝合金TIG焊接的过程中,超声能量处理熔池可以改善焊缝成形、组织与接头力学性能.文中研究了随焊超声施加方法对铝合金TIG焊缝成形的影响,结果表明,连续施加超声会导致熔池熔体飞溅,焊缝成形不佳;间断施加超声可以有效避免熔体飞溅,焊缝成形良好.随焊超声冲击及随焊滚动超声技术均可实现间断施加超声,结果表明,尽管随焊超声冲击使熔宽变小,但是低频冲击作用对TIG焊缝成形具有副作用,会减小熔深.而采用随焊滚动超声技术,可以有效避免低频机械冲击的不利影响,焊缝熔宽变小的同时熔深也增大.     

Comparison of 2A12 aluminium alloy joint by ultrasonic assisted friction stir welding and friction stir welding

Ultrasonic assisted friction stir welding （UAFSW） is a recent modification of conventional friction stir welding, which adds ultrasonic energy directly into the friction stir welding area by the pin. In this study, 2A12 aluminum alloy was welded by this process and conventional, respectively. The tensile tests, microstructure and fracture surface of FSW joint and UAFSW joint were analyzed. The research results show that the surface forming texture of ultrasonic assisted friction stir welding joint, compared with conventional, is finer and more uniform, showing metallic matte color. The grains are much finer in weld nugget zone, thermo-mechanically affected zone and heat-affected zone; S-phase particles size is much smaller and distribution is more homogeneous in the matrix. The tensile strength of UAFSW joint is 94. 13% of base metal, and the elongation is 11.77%. The tensile strength of FSW joint is 83.15% of base metal, and the elongation is 8.81%. The tests results reveal that ultrasonic vibration can improve the tensile strength and the elongation of welded joints.     

On the resistance spot welding of four-sheet stack of unequal sheet thickness

There is a lack of sufficient understanding regarding resistance spot welding behaviour of multi-layer structure. This paper investigates the weld nugget development and failure characteristics of four-sheet joint of dissimilar sheet thickness (0.7/1.2/1.2/0.9?mm) made on low carbon steel. The heat dissipation via water-cooled electrode hinders the weld nugget penetration into the thin/thick sheet interface. It was shown that increasing heat input led to bonding mechanism transition from solid-state welding to fusion welding at thin/thick sheet interface. Increasing welding current beyond a critical value changed the failure mode from interfacial to pullout leading to improvement of energy absorption of the joint. Fusion zone size along middle sheet/sheet interface proved to be the most important controlling factor for mechanical properties of four-sheet resistance spot welds.     

焊接速度对高强铝合金搅拌摩擦焊接头组织及力学性能的影响

焊接速度对搅拌摩擦焊接头内焊核区、热机影响区和热影响区组织和晶界沉淀相均有较大的影响。随着焊接速度的提高,焊核区和热影响区内的晶粒尺寸和沉淀颗粒大小、分布密度变化均较大;热机影响区内组织的变形程度变化明显。组织和力学性能综合分析表明,控制焊接速度。获得优良的焊核区组织有利于提高接头的力学性能。性能测试结果表明,焊接速度v=37．5mm／min时,2Al2CZ铝合金接头强度达到最大值(331MPa)。