铝合金搅拌摩擦点焊的研究现状与发展

介绍了国内外搅拌摩擦点焊最新的焊接方法,以及各种方法的原理及优缺点.国内外研究表明,搅拌摩擦点焊可以很好地焊接铝合金,其接头性能优于电阻点焊.搅拌摩擦点焊的方法有很多,各有优缺点,需要根据具体的情况进行选用.搅拌摩擦点焊的工艺参数对性能影响较大,每个参数都有最佳范嗣,需要综合进行考虑.并对搅拌摩擦点焊的发展趋势进行了分析.     

工艺参数对复合搅拌摩擦点焊接头力学性能的影响

采用LF21铝合金研究了复合搅拌摩擦焊时焊接工艺参数(旋转速度、旋转半径)对焊接接头力学性能的影响.结果表明,当其它焊接参数一定时,焊点的力学性能随着搅拌头旋转速度的增加而增加,当搅拌头的旋转速度增加到1 200 r/min时,焊点的剪切力达到最大值为3.47 kN,随着搅拌头旋转速度的进一步增加,焊点的力学性能开始降低.改变旋转半径,焊点的力学性能随着旋转半径的增加而增加,当旋转半径达到0.5 mm时,焊点的剪切力达到最大值为3.47 kN,然后,随着旋转半径的继续增加,焊点的力学性能开始降低.LF21铝合金的复合搅拌摩擦点焊焊点的微观组织与直插式搅拌摩擦点焊不同的是,在塑性环的边上形成了一个由第二层塑性环形成的"耳朵形"区域.     

MB3镁合金搅拌摩擦连接工艺研究

针对工业用MB3镁合金进行了搅拌摩擦焊接试验。分析了各工艺参数及搅拌头形状对焊缝质量的影响。经过力学测试表明；对于3mm厚的MB33镁合金，采用搅拌头旋转速度为1500r／min，焊速48mm/min时焊接接头成形良好，性能优良。     

铝合金连续进给搅拌摩擦增材制造技术

为解决固相增材制造过程送料不连续及层间界面弱连接的难题,提出了连续进给搅拌摩擦增材制造的方法,设计了一个带孔的储料腔和一个可对丝材进行热塑化并连续挤压的螺杆拓扑结构搅拌头. 结果表明,Al-Si合金丝材经由送丝孔进入储料腔,搅拌头连续热塑化并向下挤压材料,搅拌针在堆积层间的搅拌作用有效地提高了堆积层间的界面结合能力,成功实现了铝合金连续进给搅拌摩擦增材制造成形并解决了层间界面弱连接的难题. 单层增材制造堆积层厚度平均为1.2 mm,Al-Si合金增材制造成形件沿堆积方向的抗拉强度和断后伸长率分别为207.1 MPa ± 3.2 MPa和19.6 % ± 5.3%,该技术为实现大型铝合金构件全固相增材制造提供了一种可行性方案.     

工艺参数对载流搅拌摩擦点焊修复模具性能的影响分析

采用不同工艺参数进行H13钢热作模具的载流搅拌摩擦点焊修复,并进行显微组织、力学性能和耐磨损性能的检测与分析。结果表明,随搅拌头旋转速度、焊接电流、焊接时间的增大,修复后模具的力学性能和耐磨损性能均先增大后减小;与全新模具相比,修复后模具的抗拉强度、延伸率可增大27 MPa和2.1%,磨损体积减小37.9%。     

高效、固相焊接新技术--搅拌摩擦焊

在介绍搅拌摩擦焊（FSW）技术特点的基础上,对发达国家在搅拌摩擦焊接技术的工业化应用进行了综述,并且对中国搅拌摩擦焊中心在镁合金、铜合金、钛合金、塑料等材料的搅拌摩擦焊工艺研究、复杂铝合金构件开发以及搅拌摩擦焊设备制造等方面进行了较全面的介绍.搅拌摩擦焊接技术是一项高效、固相焊接新技术,在铝合金结构焊接方面具有广阔的应用前景.     

5052铝合金薄板搅拌摩擦焊工艺

针对5052-H34铝合金薄板进行了搅拌摩擦焊工艺试验,分析了工艺参数对接头表面成形的影响,测试了接头的力学性能.研究表明,搅拌头转速达到1 600 r/min以上时,能够获得成形美观的接头;在搅拌头转速w和焊接速度v较低时,随着w/v值的增加,接头外观成形逐渐得到改善.接头力学性能测试结果显示,接头断裂在焊缝中心,在序号7参数下获得的接头平均抗拉强度(212.6 MPa),达到母材强度(261.1 MPa)的81.4%;平均断后伸长率(19.05%)是母材(14.01%)的1.36倍;在正弯角和背弯角达到180°时均无开裂.     

铝合金搅拌摩擦焊-交叉点焊工艺

在铝合金传统搅拌摩擦点焊的基础上,以提高点焊接头力学性能为目标,提出"搅拌摩擦焊-交叉点焊"技术.其基本工艺原理是,搅拌头沿交叉轨迹做极短距离的往复式搅拌摩擦焊,以实现高性能的点焊连接.对4mm板厚5A02-H14铝合金进行"搅拌摩擦焊-交叉点焊"试验及分析.结果表明,该工艺可大大拓宽点焊接头的连接面积,并显著降低搭接界面畸变和匙孔处材料缺失的不利影响,与传统搅拌摩擦点焊相比,该工艺能够显著提高铝合金点焊接头的抗剪切性能.     

机器人搅拌摩擦点焊系统设计

搅拌摩擦点焊是一种新型固相焊接技术,机器人焊接是焊接制造业的主要发展方向,将搅拌摩擦点焊与机器人相结合,通过加工相应的焊接装置以及增加机器人的承载能力,设计完成机器人搅拌摩擦点焊装置,实现对搅拌针的精确控制。机器人搅拌摩擦点焊的控制系统是将机器人控制系统和搅拌摩擦点焊控制系统结合,在焊接过程中二者既能独立运行,又相互联系,实现搅拌摩擦点焊装置与机器人协同工作模式,从而实现无间断循环的焊接过程,提高焊接效率。通过实验对比分析机器人搅拌摩擦点焊与传统龙门式搅拌摩擦点焊焊接的工件表面成形和焊点力学性能,结果表明:机器人搅拌摩擦点焊系统实现了复杂结构工件的焊接,表面成形良好,无明显的焊接缺陷,且焊点结合强度与龙门式相当,机器人搅拌摩擦点焊系统具有良好的焊接性能。     

塑料板的搅拌摩擦焊工艺研究

主要对塑料板的搅拌摩擦焊工艺进行了探索,研究了主要的工艺参数（包括搅拌头的形状、搅拌头的旋转速度、焊接速度、轴肩下压量和主轴倾角）对塑料焊缝成形的影响,并对焊后成形较好的试样进行了力学性能试验和焊缝横截面的宏观分析.结果表明,当工艺参数选择合适时,可以得到光滑、美观和无缺陷的焊缝,接头的抗拉强度可达到母材的90%以上.     

搅拌摩擦焊的研究现状及前景展望

对搅拌摩擦焊的研究现状作了介绍,总结了其问世以来20年的研究成果,涉及焊接材料、材料的塑性流动机理、焊接工艺参数、数值模拟、焊接设备及搅拌摩擦焊的新技术几方面,并对未来的研究方向作了探讨。     

Repair welding process of friction stir welding groove defect

The groove defect formed in the friction stir welding dramatically deteriorates weld appearances and mechanical properties of the joints owing to its larger size and penetration. Therefore, the friction stir repair welding was utilized to remove such a groove defect, and the focus was placed on the mechanical properties and microstructural characteristics of the repair joints so as to obtain an optimum repair welding process. The experimental results indicate that the groove defect can be removed by friction stir repair welding, and the offset repair welding process is superior to the symmetrical repair welding process. In the symmetrical repair welding process, a large number of fine cavity defects and an obvious aggregation of hard-brittle phase Al2Cu occur, accordingly the mechanical properties of the repair joint are weakened, and the fracture feature of repair joint is partially brittle and partially plastic. A good-quality repair joint can be obtained by the offset repair welding process, and the repair joint is fractured near the interface between the weld nugget zone and thermal-mechanically affected zone.     

搅拌摩擦焊技术的最新进展

介绍了近年来搅拌摩擦焊技术的最新进展，涉及搅拌摩擦焊适用材料、接头微观组织、焊接工具、成形机理及搅拌摩擦焊的应用领域，并展望了FSW良好的发展前景。     

镁合金AZ31B搅拌摩擦焊研究

研究了镁合金AZ31B搅拌摩擦焊接工艺参数（搅拌头转速n、焊接速度v、焊接压力P）及搅拌头材料和形状对焊接头的影响。结果表明，采用高速钢制圆台带凹面形的搅拌头效果较好；其合适的工艺参数范围是n=950～1500r／min，v=37．5～60mm／min,P=3kN；最优工艺参数为：n；1500r／min，v=47．5mm／min，P=3kN。     

LF6铝合金搅拌摩擦点焊

搅拌摩擦点焊(FSSJ)是近年来发明的新的点焊方法,具有接头强度高、能耗低和设备简单等优点,在汽车行业焊接轻质合金如铝合金、镁合金等具有很好的应用前景.采用自行设计的搅拌头对1 mm 1 mm的LF6铝合金进行了搅拌摩擦焊试验研究.试验结果表明,接头剪切强度约是电阻点焊的1.56倍.接头可以分为搅拌区和热影响区,搅拌区的材料受到搅拌头的作用发生圆周运动和轴向运动,形成细小的再结晶晶粒,强度高、塑性好.     

基于响应面法的钛铝异种金属搅拌摩擦点焊工艺参数优化

为同时满足减轻质量和降低成本的需求,钛/铝复合结构具有很好的应用前景,但由于钛合金与铝合金之间的物化性能差异巨大,采用传统焊接方式很难形成可靠的连接,而搅拌摩擦点焊技术在连接异种金属方面优势明显,目前针对钛/铝合金的搅拌摩擦点焊研究较少.因此采用回填式搅拌摩擦点焊对2 mm厚的TC4钛合金和6061铝合金进行点焊试验,...     

镁合金AZ31B搅拌摩擦焊研究

研究了镁合金AZ31B搅拌摩擦焊接工艺参数(搅拌头转速n、焊接速度v、焊接压力P)及搅拌头材料和形状对焊接头的影响。结果表明,采用高速钢制圆台带凹面形的搅拌头效果较好;其合适的工艺参数范围是n=950～1500r/min,v=37.5～60mm/min,P=3kN;最优工艺参数为:n=1500r/min,v=47.5mm/min,P=3kN。     

搅拌摩擦焊接技术最新进展

搅拌摩擦焊(Friction Stir Welding,简称FSW)是由英国焊接研究所TWI于1991年开发的专利技术,并且在随后取得了巨大的进展。综述了近10年来国内外搅拌摩擦焊技术的发展概况和最新进展,阐述了搅拌摩擦焊技术的原理、工艺特点及其广泛的工业应用前景,指出搅拌摩擦焊技术研究的必要性和紧追性。     

Friction stir keyholeless spot welding of AZ31 Mg alloy-mild steel

Friction stir keyholeless spot welding (FSKSW) using a retractable pin for 1.0 mm thick galvanized mild steel and 3 mm thick AZ31B magnesium alloy in a lap configuration was investigated. The process variables were optimized in terms of the joint strength. The effects of the stacking sequence on joint formation and the joining mechanism of FSKSW AZ31B-to-mild steel joints were also analyzed. It shows that the process window and joint strength are strongly influenced by the stacking sequence of the workpieces. While the process window is narrow and unstable for FSKSW of a magnesium-to-steel stack-up, a desirable process was established for the steel-to-magnesium stacking sequence, a desirable process and higher strength joint can be got when the steel-to-magnesium stacking sequence. XRD phase and EPMA analyses of the FSKSW joint showed that the intermetallic compounds are formed at the steel-to-magnesium interface, and the element diffusion between the mild steel and AZ31B magnesium alloy revealed that the joining methods for FSKSW joints is the main mechanical joining along with certain metallurgical bonding.     

LY12搅拌摩擦焊接技术

搅拌摩擦焊接是一种新兴的焊接工艺,本文作者在立式铣床上配置辅助夹具,对LY12铝合金做了大量的搅拌摩擦焊接（Friction Stir Welding)工艺试验,在焊接过程中捕捉到一些与接头形成相关的理化信息,进而探讨了FSW接头的形成机理,初步优化了LY12铝合金FSW工艺参数,分析研究了搅拌头形状、旋转速度、焊接速度对FSW接头质量的影响。试验结果表明,焊接厚度为4mm的LY12铝合金,夹持器与特形指棒直径之比3：1为好,特形指棒直径与焊件厚度之比1：1为好。焊接速度选择37．5mm/min。搅抖头旋转速度选择2000r/min时,接头质量良好。本文试验结果为进一步研究开发搅抖摩擦焊接技术奠定了一定的理论与试验基础。