搅拌摩擦焊工艺参数对超薄铝合金板/高强钢搭接焊接头组织及性能的影响

采用复合式搅拌头对0.7 mm厚6010铝合金板和2.0 mm厚DP600钢板进行搅拌摩擦搭接焊,在不磨损搅拌头的同时获得了性能优良的焊接接头。研究了不同焊接工艺参数对铝合金/高强钢焊接接头界面结构及力学性能的影响。结果表明,在搅拌针未进入钢板的情况下,顶锻力是搅拌摩擦焊过程中的关键参数,存在一个实现铝合金/高强钢异种材料搅拌摩擦搭接焊的最小顶锻力。在恒定顶锻力5.0 kN,转速1 200 r/min的焊接条件下得到了最佳性能的焊接接头,拉伸强度达到260 MPa,且断裂发生在铝合金母材区。铝合金/高强钢界面存在一层厚2.0μm的过渡层。     

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。     

旋转速度对（WC+B4C）p/6063Al复合材料搅拌摩擦焊接头力学性能和微观组织的影响

搅拌摩擦焊的旋转速度对接头焊缝形貌、微观组织和力学性能均有较大的影响。采用搅拌摩擦焊方法对5 mm厚的(WC+B4C)p/6063Al复合材料进行焊接试验,固定焊接速度为100 mm.min-1,旋转速度分别为900,1100,1300和1500 r.min-1,焊后观察焊缝宏观形貌和各种缺陷,并对接头的微观组织和力学性能进行了分析。焊缝宏观缺陷研究结果表明,随着旋转速度的升高,焊接热输入量增大,金属流动性得到改善,飞边、沟槽等宏观缺陷显著增多,焊缝形貌越来越粗糙;接头微观组织研究表明,由于搅拌头的搅拌作用,相比于母材,在焊核区增强相颗粒分布更加均匀,更多增强相颗粒发生破碎,且随着旋转速度的增加,这种趋势增强。对接头的抗拉强度研究表明,在1300 r.min-1以内时,随着旋转速度增加,接头抗拉强度随之增加,最大值为166 MPa,进一步增加到1500 r.min-1时,强度又有所降低,为154 MPa。     

7005-T6铝合金搅拌摩擦焊焊接工艺与接头组织性能研究

通过固定搅拌头旋转速度,改变焊接速度对8 mm厚7005-T6铝合金板材对接接头进行搅拌摩擦焊,分析了在搅拌摩擦焊过程中不同焊接速度对焊接接头力学性能、焊缝微观组织和硬度的影响.研究表明,当焊接速度在200～350 mm/min时,接头的抗拉强度先减小后增大,当焊接速度为350 mm/min时焊接接头抗拉强度最高.由于...     

搅拌针形状及旋转速度对搅拌摩擦焊搭接接头迁移界面的影响

采用圆台形搅拌针和倒圆台形搅拌针分别对2 mm厚的AZ61B镁合金材料进行了搅拌摩擦焊(FSW)搭接试验,研究了搅拌针形状及旋转速度对搭接接头迁移界面的影响。研究结果表明,倒圆台形搅拌针作用下的搭接接头焊核区出现明显的分层现象,而圆台形搅拌针作用下的搭接接头焊核区分层现象不明显,并且前者的接头界面迁移高度较后者的低。旋转速度对接头的焊核区形貌及界面迁移高度也有重要的影响:随着旋转速度的增大,焊核区尺寸也逐渐增大;当焊速为定值时,随着旋转速度的增加,界面迁移高度也随之增加,当旋转速度超过一定值时,即圆台形搅拌头的旋转速度大于1200 r·min~(-1)或倒圆台形搅拌头的旋转速度大于1100 r·min~(-1)时,界面迁移高度将保持恒定或减小。剪切拉伸性能测试结果表明,断裂均起源于迁移界面,然后沿着垂直于载荷方向断裂;界面迁移高度越低,接头抗剪强度越高;与圆台形搅拌针相比,倒圆台形搅拌针获得的接头最大抗剪强度提高了10%。     

MIG预焊6005A-T6铝合金FSW组织性能研究

以6005A-T6为母材采用MIG焊接方法将待焊零件点固预焊,以保证装配需求,并研究了点固预焊对搅拌摩擦焊焊缝组织性能的影响。结果表明:搅拌摩擦焊在通过MIG点固预焊区时可以形成无缺陷焊缝,焊缝组织分布不均匀,接头强度系数为0.86。     

转速、焊速对6061-T6铝合金搅拌摩擦焊性能的影响

对3 mm厚6061-T6铝合金板材的搅拌摩擦焊工艺进行试验研究,分析了在搅拌摩擦焊焊接过程中不同搅拌头转速、焊接速度对焊接接头力学性能和焊缝中"S"线缺陷的影响。研究结果表明,当搅拌头转速保持在1 200 r·min~(-1)时,焊接工艺窗口较宽;当焊接速度为700 mm·min~(-1)、搅拌头的旋转速度为1 200 r·min~(-1)时焊缝的强度最高,为251.608 MPa,焊缝强度达到了母材的81.16%。焊接过程中提高搅拌头的旋转速度、减小焊接速度能够减少焊缝中"S"线缺陷的产生。     

异种铝合金搅拌摩擦焊的流动行为及补焊对焊核区组织性能的影响

通过搅拌摩擦焊对不同热处理状态的7B04铝合金与退火态5083铝合金进行固相连接,并分析了搅拌摩擦焊过程中金属的流动行为.采用搅拌摩擦补焊技术对接头内部缺陷进行修复,检测对比了补焊前后接头焊核区的微观组织和力学性能,揭示了搅拌摩擦补焊对接头金属结合及组织性能演变的作用规律.研究表明,搅拌摩擦补焊对焊核区微观组织的影响较小,但补焊有助于促进焊核区内部金属的混合,并对焊核区内异种金属的占比造成影响:补焊可以进一步增加退火态7B04铝合金在接头焊核区的占比,而对时效态7B04铝合金在焊核区占比变化的影响并不明显.     

镁合金搅拌摩擦焊的研究现状与展望

镁合金具有密度低、比强度高、导热性好等显著优点,在汽车、轨道交通和兵器等行业中的应用前景非常广阔,而传统的铆接和熔化焊等连接方法质量较差,从而限制了其应用。作为有色金属"焊接专家"的搅拌摩擦焊,相比传统的连接方法有着不可比拟的优势,因此镁合金搅拌摩擦焊已经引起国内外学者的广泛重视。介绍了搅拌摩擦焊的基本原理和接头质量影响因素,详细总结了国内外镁合金搅拌摩擦焊在微观组织、力学性能和塑性流动方面的研究现状,指出了国内外学者已取得的研究成果和不足,点明了焊接接头力学性能的检测标准和材料的真实流动还需进一步地研究与探讨,最后在异种材料的焊接、搅拌头的优化设计和数值模拟等方面对镁合金搅拌摩擦焊的发展前景进行了展望。     

Mg-1Al-3Sn镁合金搅拌摩擦焊接试验研究

为了研究Mg-1Al-3Sn镁合金搅拌摩擦焊工艺性能,采用不同的旋转速度和焊接速度进行了平板对接搅拌摩擦焊接试验。结果表明,在较宽的焊接工艺参数范围内,可以获得无缺陷的焊接接头,接头效率在80.5~91.9%之间。     

镁-钢无匙孔搅拌摩擦点焊接头机械连接状态分析

采用无匙孔搅拌摩擦焊对DP600镀锌钢和AZ31镁合金进行点焊搭接试验,利用扫描电镜观察其微观组织,分析拉伸断口推断其断裂过程.结果表明:镁-钢接头成形受转速与轴肩下压量影响敏感,可施焊工艺参数窗口小;在最优工艺参数下,接头成形良好,镁和钢相互嵌入锁合充分明显,具有典型"机械连接"特征;接头宏观形貌上,镁和钢分别呈多钩状互相嵌入对方并呈涡流状缠绕在一起;微观形貌上,由于搅拌针直接穿过钢板,钢侧搅拌针作用部分区域被撕裂与搅碎,镁、钢层叠交错分布,流向性明显,并存在少量由于镁蒸发造成的微观孔洞;拉断试验中,镁、钢分离起始于搅拌区外围不存在机械连接作用的区域,直至裂纹扩展至焊核区镁、钢互相缠绕部分钢的裂纹处,沿裂纹发生撕裂将钢板从镁板上剥离,断后在钢板的搅拌区域形成较大孔洞;接头横截面显微硬度显示,无论镁层钢层,其硬度分布均呈"W"型,符合普遍搅拌摩擦焊接头硬度分布特征.     

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。     

汽车用新型钛合金的搅拌摩擦焊研究

进行了6 mm厚汽车新型钛合金Ti-6Al-4V-0.2Y板材的单面对接搅拌摩擦焊试验,并对接头的宏观形貌、X光无损探伤、显微组织、表面硬度和力学性能进行测试与分析。结果表明,钛合金Ti-6Al-4V-0.2Y板材的焊接接头成形好、表面光亮、无明显缺陷、力学性能较佳;接头的室温抗拉强度达到900 MPa、接头系数高达96%;接头硬度最大值位于焊核区、最小值位于前进侧热影响区。     

温度对2219铝合金及搅拌摩擦焊焊接接头性能的影响

通过拉伸试验,测定了2219-T87铝合金母材及其搅拌摩擦焊（FSW）焊接接头不同温度下的力学性能。利用扫描电镜与光学显微镜等手段,对母材和焊接接头的微观组织及断口形貌进行了观察和分析。试验结果表明,该铝合金及其焊接接头具有低温增强增韧现象,适合在低温下工作;同时表明FSW是一种非常优异的焊接工艺。     

铝锂合金的搅拌摩擦焊接技术研究与应用现状

对铝锂合金搅拌摩擦焊的焊接区宏观形貌、析出相等微观组织和拉伸、疲劳等力学性能进行了综述和分析,介绍了铝锂合金搅拌摩擦焊接在航空航天领域的最新应用,提出了下一步铝锂合金搅拌摩擦焊的发展方向。     

地铁车辆铝合金车体搅拌摩擦焊浅析

针对铝合金轨道车辆车体焊接难题,对熔焊、激光焊与搅拌摩擦焊等焊接工艺的接头性能、焊接效率与工作环境等进行了比较研究。重点讨论了低成本、高质量的搅拌摩擦焊在铝合金车体焊接大规模工业化生产中的可行性,对于提升我国现今轨道交通车辆装备制造水平具有一定的借鉴意义。     

新能源汽车用铝合金焊接结构高温服役性能分析

采用熔化极惰性气体保护焊(MIG)、搅拌摩擦焊(FSW)两种常用的焊接制造方法,对现阶段新能源汽车使用频率较高的5052-H32、6082-T6、6005A-T6、6061-T6铝合金板材进行焊接,并对焊接接头进行高温力学性能测试及断口SEM检测。结果表明,无论MIG焊还是搅拌摩擦焊焊接接头,随着温度的升高,力学性能均呈现下降趋势,不可热处理强化型5xxx系铝合金与热处理强化型系铝合金MIG焊后断后伸长率变化相反。     

镁-铝异种合金搅拌摩擦焊的研究现状及展望

镁合金具有高的比强度和比刚度,被广泛应用于各种工程领域。然而镁合金存在易腐蚀和成形性能差等缺点,极大地制约了镁合金的广泛应用。铝合金密度低,强度高,接近或超过优质钢,塑性好,可加工成各种型材,具有优良的导电性、导热性和抗蚀性,在工业上得到了广泛使用,使用量仅次于钢。在航空航天、轨道交通及汽车等精密工业中,异种合金间的焊接被认为是最复杂的工程之一。通过镁-铝异种合金的焊接,有效结合两种合金的优点,从而满足一些特殊工作环境对零件的使用要求。与此同时,镁-铝异种合金的焊接可显著节省材料从而降低成本,极大拓展了镁合金和铝合金的应用。搅拌摩擦焊可以显著改善传统熔焊工艺中存在的许多冶金问题,从而获得高质量的焊接接头。因此,不同牌号的镁-铝搅拌摩擦焊既有重大的科学研究价值又有巨大的工业应用价值。本文总结了镁-铝合金搅拌摩擦焊的研究进展,特别关注了搅拌摩擦焊工艺参数对微观组织演变、力学性能及相关缺陷的影响,并对后续的研究热点进行了展望。     

厚板2195铝锂合金搅拌摩擦焊缝组织及性能研究

采用搅拌头转速800r/min、焊接速度150mm/min、搅拌头倾角2.5°的工艺参数焊接了10mm厚2195铝锂合金,并对接头组织及性能开展分析研究。结果表明:厚板2195铝锂合金搅拌摩擦焊接头组织分为焊核区、热机影响区、热影响区及轴肩影响区四个区域,且焊核中心也有明显的"洋葱环"结构;接头抗拉强度及延伸率分别达到母材的70%与60%,力学性能良好;接头各区域受搅拌作用及热循环影响的不同,晶粒组织尺寸存在差异,焊核区硬度最低,热机影响区次之,母材区硬度最大;接头断口以等轴韧窝为主,属于典型韧性断裂。     

铝合金氧化膜厚度对搅拌摩擦焊接接头组织和性能的影响

对表面氧化膜厚度不同的6005A-T4铝合金挤压板材进行搅拌摩擦焊接,观察接头宏观形貌、显微组织,并测试拉伸力学性能,研究氧化膜厚度对焊接后接头组织和力学性能的影响。试验结果表明:在搅拌头转速1 200 r·min-1和焊速750 mm·min-1时,可获得质量良好的接头;通过表面处理改变母材焊接前氧化膜厚度,由自然状态下5μm增至30μm,可使焊接接头抗拉强度由194.9 MPa下降至177.1 MPa,接头强度系数由82.56%下降到72.38%,说明氧化膜厚度对接头强度有极大影响;通过对接头处断口进行扫描电子显微镜和能谱分析,确定S曲线中"黑色物质"主要成分为Al2O3,而且大量氧化物颗粒形成的弱连接是导致接头抗拉强度下降的主要原因。