AA6061-T6铝薄板无针搅拌摩擦点焊接头结构及性能分析

以车身覆盖件用1.5 mm厚AA6061-T6铝薄板为研究对象,采用Box-Behnken试验设计分析了不同焊接参数对无针搅拌摩擦点焊（PFSSW）接头力学性能及断裂模式的影响规律。通过响应面方法（RSM）对PFSSW接头的拉剪性能进行优化。结果表明：焊点的金相呈现“盆形”结构,当搅拌头转速为2950 r/min、下压量为0.6 mm和停留时间为7 s时,接头的最高拉剪失效载荷为6.41 kN。PFSSW焊点断口呈现3种断裂模式。其中,焊核拔出模式下接头的平均失效载荷最高（6.26 kN）,界面分离断裂模式最低（4.89 kN）,混合断裂模式居中（5.60 kN）。     

2219铝合金搅拌摩擦焊接头裂纹尖端张开位移（CTOD）试验研究

采用裂纹尖端张开位移(crack tip opening displacement,CTOD)试验研究了2219铝合金搅拌摩擦焊(friction stir welding,FSW)接头各区域的断裂性能,分析了搅拌摩擦焊接头组织结构对接头断裂性能的影响.研究结果表明,2219铝合金搅拌摩擦焊接头的断裂呈韧性,但接头各区域韧性分布呈现明显的不均匀性,焊核区断裂韧性最好,热机影响区和热影响区次之,但均高于母材的断裂韧性.     

热冲压22MnB5硼钢中频电阻点焊接头组织及力学性能研究

对2mm热冲压22MnB5硼钢试样采用中频电阻点焊连接技术,利用合适的焊接参数开展了热冲压硼钢中频电阻点焊工艺研究.对比分析了其组织及力学性能,并对试样接头进行拉剪实验、十字拉伸实验,横截面进行了微观组织、硬度分布、断裂模式分析,初步找到热冲压硼钢中频电阻点焊不同焊接规范对焊接接头力学性能的影响规律.结果表明:合理的中频电阻点焊工艺下的焊接接头具有良好的力学性能,能满足实际生产需求.     

搅拌头结构尺寸变化对接头力学性能的影响

采用不同轴肩结构、轴肩尺寸及搅拌针结构的搅拌头,对4mm板厚6082-T6铝合金板材对接接头实施了搅拌摩擦焊接,对焊后搅拌头形貌及接头力学性能进行了对比分析,试验结果表明,选用不同结构尺寸的搅拌头焊接后,均能获得成型良好、表面光滑、无焊接缺陷的焊缝,接头抗拉强度均大于250 MPa;使用设计制造的轴肩为同心圆,搅拌针为三截面结构的搅拌头,在旋转速度为1 400r/min和焊接速度为1 000mm/min的工艺条件下,获得的接头抗拉强度可达285MPa,断裂位置发生在焊缝前进侧的热影响区。     

基于灰色关联的DP1180/DP590异质点焊接头工艺参数优化

以正交试验为基础,利用灰色关联度研究了不等厚异质点焊接头的多目标优化,通过极差分析得到以熔核直径、压痕率和最大拉剪力为衡量因子的最优参数,通过方差分析研究了各点焊参数对衡量因子的影响程度。结果表明:1.2mm的DP1180和1.5mm的DP590异质点焊接头最优工艺参数是:焊接电流为9.5kA、焊接时间为22cycles、电极压力为8.48kN,此时点焊接头的熔核直径为6.76mm、压痕率为17.70%、最大拉剪力为19.49kN,在保证点焊接头强度的同时降低了压痕率。点焊参数对衡量因子影响的主次顺序为焊接电流、焊接时间和电极压力。     

超高强度钢与微合金钢点焊接头的组织与性能

以超高强度钢EN 10 292 TL4225和微合金钢H340 LAD为研究对象,采用先进的中频点焊连接技术,利用合适的焊接参数实现了超高强度钢与微合金钢的优质连接。对中频点焊接头横截面进行微观组织分析和硬度分布实验,并对中频点焊接头进行拉伸实验,采用扫描电镜对拉伸断口进行研究和分析。结果表明,中频点焊接头熔合良好、组织均匀,没有发现气孔、裂纹等缺陷,具有良好的中频点焊性能,能够满足实际生产需求。     

镀锌钢板点焊焊接接头组织与性能

采用了合理的电阻点焊焊接参数对镀锌钢板进行焊接,研究了点焊参数对焊接接头组织和性能的影响,分析了焊接接头的硬度分布和拉伸断口断裂机理。结果表明,焊接接头的抗拉强度随着焊接电流和焊接时间的增加均呈先增大后减小趋势;焊缝区铁素体组织随着焊接电流的增大现象明显,而焊缝区铁素体组织却随着焊接时间的增加而变得细密;焊接接头的焊缝区的硬度均匀,且高出母材很多;焊接接头断口表现出明显的延性断裂特征。     

电阻点焊接头超声波C扫描检测分析

运用超声波扫描显微镜对点焊接头进行超声波C扫描检测,分析了不同焊接工艺条件下的C扫描图像及其演变特征,同时研究了C扫描图像各特征区域A扫描信号的变化特征;通过拉剪试验获得了接头抗拉强度、峰值位移以及能量吸收值等力学性能参数,探讨了点焊接头C扫描图像与各力学性能参数之间存在的对应关系.结果表明:超声波C扫描图像能够反映点焊接头内部形貌特征;通过A扫描信号可以甄别C扫描图像的特征区域;当供给压力为0.15 MPa时,超声波C扫描图像可以呈现飞溅、过烧等焊接缺陷;随着供给压力的增大,焊核直径逐渐增大,接头能量吸收值、峰值位移与抗拉强度等力学性能均呈现先增大后减小的变化趋势.     

弹簧钢点焊熔核温度场的有限元模型

在充分考虑接触电阻、液态熔核温度、相变潜热等因素对点焊熔核温度场影响的条件下 ,建立了 65Mn弹簧钢点焊熔核温度场的有限元模型。利用该模型可以系统地研究弹簧钢的点焊热过程 ,为正确选择点焊工艺参数提供了理论依据 ,并可进一步实现弹簧钢点焊接头组织及性能的数值预测。验证表明 ,理论计算与实测结果吻合得较好。     

Cu对铝/钢异种金属电阻点焊接头组织及性能的影响

研究了Cu对铝/钢异种金属电阻点焊的影响。结果表明,铝/钢接头具有熔-钎焊的特点,主要由熔核区和铝/钢界面区组成。熔核区主要为α-Al固溶体;界面区主要由Fe_2Al_5层和Fe_4Al_(13)层组成,是接头最薄弱的区域。Cu对界面区微观组织及接头力学性能具有明显的影响。随着纯Cu中间层厚度(0、50、100μm)增加,界面区宽度减小,接头拉剪力提高。这主要归因于Cu抑制了Al-Fe金属间化合物生长,改善铝/钢界面区的综合力学性能。因此,采用纯Cu中间层是提高铝/钢电阻点焊接头力学性能的有效途径。     

弹簧钢电阻点焊接头组织与硬度数值预测

基于弹簧钢连续冷却转变曲线,建立了弹簧钢电阻点焊接头组织连续冷却转变过程的数值计算模型。考虑电阻点焊温度场的特点,建立了基于回火参数λ的弹簧钢电阻点焊接头随机回火组织转变数值计算模型,实现了弹簧钢点焊接头硬度分布的数值预测。结果表明,弹簧钢点焊接头硬度分布计算结果与实测结果吻合良好。     

材料性能对搅拌摩擦焊接头组织和性能的影响

对2.88mm厚2024-O和2024-T6铝合金进行搅拌摩擦焊实验,并对2024-O接头进行焊后T6处理,研究材料性能对铝合金搅拌摩擦焊接头微观组织和力学性能的影响。结果表明:所有焊态接头试样分为4个区,即焊核区、热机影响区、热影响区和母材,焊后T6处理接头焊缝部分发生异常晶粒长大,而且焊后T6处理高焊速接头出现了"S"线缺陷。2024-O接头焊缝硬度高于母材,而2024-T6接头焊缝硬度低于母材,2024-O接头T6处理后焊缝和母材硬度趋于一致。拉伸试验中,2024-O接头焊后T6处理无缺陷接头的抗拉强度相对2024-T6焊态接头高,说明2024-O接头焊后热处理能很好地提高接头强度。     

半固态温度区电磁搅拌对Al-25%Si合金显微组织影响

在半固态温度区域对Al-25％Si合金施加电磁搅拌,从组织形貌上看,随搅拌时间的延长初晶Si的边角逐渐钝化;初晶Si的分布变得更均匀．搅拌时间为30min时,初晶Si微观形貌最圆整,分布最均匀．金属型抗拉试棒断口基本上为解理性断口,半固态铸造合金试棒断口中出现了较多的韧性断裂区带和韧窝．     

球墨铸铁异质电弧冷焊接头性能的初步研究

600MPa级镍铁高碳型铸铁焊条电弧冷焊QT60-2球铁,接头强度较低。本文通过力学试验方法探讨了焊接接头低应力破坏的原因;利用扫描电子显微镜对接头各区进行了微观分析,观察了各区的组织形貌,并成功地进行了焊接接头动态拉伸试验,发现裂纹起源于焊缝根部,断口上有大量的球状物,对接头性能不利。这一结果对于获得良好组织和性能提供了很有价值的理论和实践依据。     

6082-T6铝合金搅拌摩擦焊接头疲劳性能及断口特征研究

对84mm轨道客车用6082-T6铝合金搅拌摩擦焊接头疲劳性能以及断口特征进行试验研究。结果表明,搅拌摩擦焊接头疲劳循环次数随施加载荷减小而增加,当N=107时,疲劳极限值为110MPa,且疲劳断裂主要发生在前进侧热机械影响区。在预制缺口、相同载荷应力条件下,焊核区疲劳循环次数达7.4万次,断口表现为沿晶断裂,裂纹由疲劳源向四周扩展,晶粒细化提高了焊核区疲劳寿命;而前进侧热机械影响区疲劳循环次数最少为2.5万次,裂纹沿晶界向焊核区方向扩展,扩展方式为沿晶和穿晶混合断裂,晶粒发生弯曲变形以及第二相粒子剥离是接头ATMAZ疲劳性能下降的主要原因。     

铜钢板压印-粘接复合连接的静力学性能及失效机理分析

为深入研究铜钢板压印-粘接复合连接的静力学性能和失效机理,本文选取铜合金H62同种组合及与镀锌钢的异种组合进行单搭及T型试件压印-粘接复合连接,借助MTS材料试验机对试件进行拉伸-剪切试验及剥离试验,采用SEM扫描电镜对典型失效断口进行微观分析,分析试件的失效强度及失效模式,测试铜合金压印-粘接复合连接接头的静力学性能,结果表明:铜钢板压印-粘接复合连接的抗剪切强度远优于抗剥离强度,且其接头强度主要由粘接剂决定,失效模式取决于压印结构成型情况.H62-H62压印-粘接复合接头的抗剪切力强度均值为5 021.52 N,抗剥离强度均值为943.05 N,接头为拉脱失效伴随轻微擦伤;H62-镀锌钢压印-粘接复合接头的抗剪切强度为H62-H62接头的1.2倍,失效模式为颈部断裂;抗剥离强度为H62-H62接头的2.3倍,接头为"上板撕裂"失效.     

铝-铝板和铝-镀锌钢板的电阻点焊研究

用电阻点焊方法实现了铝合金+铝合金薄板、铝合金+镀锌钢薄板在同种工艺参数下的有效连焊.通过对焊接接头进行力学性能、显微硬度、金相组织、界面成分的观察和测试,分析点焊接头形成机理和存在的各种质量问题,同种工艺下铝-铝接头与铝-镀锌钢接头相比,熔核尺寸较小,强度却大很多,从铝-铝点焊接头金相组织的观察可以看出焊缝和热影响区存在裂纹、未熔合、未完全融合、未焊透、夹渣和气孔等缺陷,而铝-镀锌钢接头中存在的缺陷较少.     

SUS304不锈钢点焊接头的超声C扫描及力学性能研究

针对SUS304不锈钢点焊接头进行静力学和疲劳试验,采用三参数幂函数方法建立点焊接头的载荷-寿命曲线;采用超声扫描显微镜对接头点焊区域进行超声波C扫描成像,分析焊接电流对点焊熔核直径及抗拉强度的影响.结果表明:基于熔核C扫描图像的灰度值分布特征,可清晰甄别点焊接头熔核直径以及过烧、飞溅等熔核内部缺陷,实现点焊接头的无损检测;当焊接电流为8.5~10.5 k A时,点焊接头熔核直径从4.03 mm增至5.04 mm,接头抗拉强度呈先增大后减小的变化趋势,在焊接电流10.0 k A时,抗拉强度值出现拐点,接头最大抗拉强度为12.91 k N.在30%载荷水平时,点焊接头疲劳断裂形式为纽扣断裂;在20%和15%载荷水平时,基板呈眉状裂纹疲劳断裂.     

1060铝板搅拌摩擦焊工艺参数与接头力学性能间的关系

为研究3 mm厚1060铝板的搅拌摩擦焊工艺参数和接头力学性能之间的关系,使用经典函数关系式对焊接温度、晶粒大小和力学性能数据进行拟合.首先对厚度为3 mm的1060铝板进行搅拌摩擦焊试验,焊接过程中采用热电偶测量温度,然后利用显微镜分析接头组织形貌,最后对接头试样进行拉伸试验和硬度试验,并用扫描电镜分析断口特征.研究...     

Static Performance and Fracture Numerical Analysis of 301L/Q235B Dissimilar Steel Resistance Spot Welded Joints

301L/Q235B异种钢电阻点焊接头静力学性能及断裂数值分析

王昌坤1,2*,刘慧玉1,范佳斐1,左银龙3,胡立国4

（1.北京交通大学 机械与电子控制工程学院,北京 100044;2.中铁上海设计院集团有限公司,上海 200070;3.中车唐山机车车辆有限公司,唐山 063000;4.中车长春轨道客车股份有限公司,长春 130062）

摘 要：对301L-DLT/Q235B异种钢2.0 mm板不同熔核尺寸的电阻点焊拉剪试样进行静拉伸试验。用有限元软件模拟出了点焊接头的力-位移曲线,分析了点焊接头拉伸断裂过程的应力应变分布和断裂演变过程。熔核硬度高于板材和热影响区。在静拉伸载荷作用下,电阻点焊接头拉伸过程的应力、应变随位移增大呈指数关系增长,301L板加载侧熔核边缘的应力值最大。点焊接头以熔核拔出断裂失效试样的静拉伸强度和塑性变形量优于以界面断裂模,由熔核界面断裂向拔出断裂转变的搭接面临界熔核直径为7.12 mm,约5 .

关键词：301L/Q235B异种电阻点焊;静力学性能;断裂模式;有限元分析