7A52铝合金厚板搅拌摩擦焊

采用搅拌摩擦焊方法对厚度为25 mm的7A52铝合金板进行了单道焊实验。结果表明:在焊接25 mm板时,工艺参数可调范围较窄,在旋转速度为1 500 r/min,且焊接速度为40 mm/min时,可以获得较好的焊接性能,抗拉强度可以达到330 MPa,延伸率可以达到9.6%;焊缝中存在3个组织变化区,其中焊核区内是细小均匀的等轴晶,平均晶粒大小在4μm左右;焊缝两侧热机影响区组织存在较大差异,前进侧为窄条状组织,回退侧为扁平块状组织;热影响区组织发生了回复、再结晶和粗化;焊缝显微硬度的最低值出现在前进侧,说明前进侧是焊缝的薄弱环节;厚板焊接时,沿板厚方向的热机作用梯度过大,造成焊缝金属难以获得优良焊接性能,这是厚板焊接较困难的原因。     

厚板铝合金搭接搅拌摩擦焊组织及力学性能分析

对15.0 mm厚7N01铝合金进行了搭接搅拌摩擦焊连接,对搭接接头进行了显微组织、显微硬度、抗剪以及疲劳性能测试。研究结果表明,采用搅拌针长度为17 mm的搅拌头搭接接头抗剪性能最佳,抗剪强度为245MPa;搭接接头微观组织与对接接头相比并无较大差异,但在结合面处形成了"虎克缺陷"和"冷搭缺陷";搭接接头在摩擦热的作用下形成了一定的软化区,位于前进侧和后退侧的热影响区;焊核区的硬度在厚度方向上存在一定的差异性;当N=1×10~6次时,7N01(15.0 mm)铝合金搭接搅拌摩擦焊接头的条件疲劳极限为54.85 MPa,为母材的40.4%。     

2219厚板搅拌摩擦焊组织及性能分析

采用搅拌摩擦焊方法对厚度为30 mm的2219铝合金板进行了单道焊接试验,并对焊缝的微观组织与力学性能进行了分析.结果表明,在旋转速度为1 600 r/min,且焊接速度为20 mm/min时,可以获得较好的焊缝组织,其焊缝的抗拉强度为285 MPa,达到基材强度的60%以上,断后伸长率为8.73%;焊缝三个区由于受到的温度及搅拌作用的不同,结构、形貌及晶粒组织都有明显差异.焊后基材中起强化作用的微小的θ相Al2Cu颗粒,在焊接热循环的作用下析出并聚集成大量粗大颗粒,其大小约在10～50 μm,对焊缝强度起削弱作用.     

2A12与3A21铝合金搅拌摩擦焊微观组织分析

主要研究了2A12铝合金与3A21铝合金对接的搅拌摩擦焊工艺,并对焊后试样进行了金相观察。结果表明,焊核区为近球形的晶粒,与母材相比焊核区晶粒细小、分布均匀。在热循环作用下,返回侧2A12铝合金热影响区、热机影响区晶粒与前进侧3A21铝合金相比明显长大。在焊缝前进侧热影响区与母材存在明显的界线。     

LF21铝合金双轴肩搅拌摩擦焊组织与性能

利用光学显微镜、扫面电子显微镜、显微硬度仪、拉伸试验机等方法,分析6 mm厚LF21铝合金单道对接双轴肩搅拌摩擦焊焊焊缝的微观组织、力学性能、缺陷成因。实验结果表明,转速1 200 r/min、焊接速度100 mm/min时可以获得较好的焊接性能;焊缝组织呈不完全对称的沙漏状;焊缝硬度在焊缝两侧的热影响区处发生不对称的软化,前进侧组织析出相发生了明显的长大现象;抗拉强度达到103.25 MPa,焊接强度系数为基材强度的70.4%,接头断口形貌呈典型的韧性断裂。     

高强铝合金厚板搅拌摩擦焊可焊性分

针对7A52和2219高强铝合金进行搅拌摩擦焊可焊性试验研究，初步探讨了工艺参数之间的内在联系及其对焊缝组织和接头性能影响。     

铝合金搅拌摩擦焊搭接接头工艺及组织性能研究

对铝合金3003进行一系列的搅拌摩擦搭接焊试验,并对焊接接头的工艺及组织性能进行了分析。试验结果表明:焊接接头可分为3个区域:焊核区、热机械影响区和热影响区,各区域的组织有明显的特征。当搅拌头的旋转速度为1120 r/min,焊接速度为50mm/min时,焊缝成型良好,当焊接工艺参数选择不恰当时,会产生飞边、沟槽、隧道型缺陷、钩状缺陷及波浪状曲线等缺陷。同时该旋转速度下各焊接速度所对应的抗拉强度普遍较高,基本可以达到母材抗拉强度的75%以上。在搭接焊核区硬度较高,有的甚至超过母材,在上板前进侧的热影响区硬度达到最低值。     

新型厚板铝合金MIG焊及搅拌摩擦焊接头组织和力学性能

采用金相组织观察、力学性能测试及对断口形貌进行观察,研究了20 mm厚的新型铝合金单丝熔化极惰性气体保护焊和搅拌摩擦焊接头性能,结果表明, FSW焊缝中心位置发生再结晶,使组织呈细小的等轴晶粒,热影响区由于受到热循环的作用晶粒长大,成为接头最薄弱区; MIG焊接头的熔合区受过冷度等因素的影响得到细小的晶粒组织,而中心处受热输入的影响导致晶粒粗大; FSW焊接头强度相比于MIG焊的提高了23.9%,通过拉伸试验发现焊接试样的断裂位置都发生在焊缝区域,通过扫描电镜观察发现断口都有明显的韧窝,说明断裂方式为韧性断裂。     

2219铝合金厚板搅拌摩擦焊搅拌头结构参数优化

为探究搅拌头几何形貌对2219铝合金厚板搅拌摩擦焊核心区温度场的影响,基于ABAQUS/CEL建立了18 mm厚2219铝合金FSW三维过程仿真模型,应用有限元分析法对焊接过程进行仿真研究,得到了焊接核心区测温点实时温度循环曲线。利用自主研发的热电偶测温系统对焊接温度场相应测温点温度进行检测,经过对比可知,不同转速试验和仿真数据曲线变化趋势基本相同,验证了所建立的FSW过程仿真模型的有效性。探究了搅拌头结构参数对FSW过程核心温度场的影响规律,针对搅拌头的轴肩尺寸、搅拌针锥角、轴肩凹角、螺纹升角等结构尺寸设计了4因素3水平正交试验。结果表明,轴肩直径对核心区温差的影响最为显著,当搅拌头的轴肩尺寸为36 mm、搅拌针锥角为6°、轴肩凹角为2.5°、螺纹升角为11°时,搅拌头结构尺寸较为合理,核心区温差值较小。创新点： 探究了搅拌头几何形貌对搅拌摩擦焊核心区温度场的影响,实现了搅拌头的结构参数优化。     

3A21铝合金搅拌摩擦焊接头力学性能研究

采用搅拌摩擦焊方法对厚度为6 mm的3A21铝合金板进行对接焊,研究了其接头的拉伸性能、弯曲性能、冲击性能和显微硬度。结果表明,焊接接头抗拉强度134MPa,接头强度系数为86%;接头弯曲性能良好;接头焊核区冲击韧度最好;焊接区显微硬度值较低,发生了软化。     

铝合金LD10的搅拌摩擦焊组织及性能分析

搅拌摩擦焊是 2 0世纪 90年代发展起来的新型固态塑性连接方法 ,在航空航天结构中铝合金件的焊接方面有很好的应用前景。文中试验研究了航空航天结构件常用的LD10铝合金的搅拌摩擦焊技术。通过工艺试验 ,对其塑性连接时的焊缝成形、焊缝组织形态及接头的力学性能进行了分析。研究结果表明 ,用搅拌摩擦焊方法焊接板厚6mm的LD10铝合金 ,当规范参数合适时 ,可获得外观成形美观、内部无缺陷、几乎无变形的平板对接接头。从显微组织角度 ,焊接接头可分为五个区域 ,即焊核、热力影响区、热影响区、轴肩变形区和探针挤压区 ,各区域的组织有明显的特征。接头的力学性能试验表明 ,接头的抗拉强度可达母材的 87% ,高于熔焊接头的强度 ,断裂位置大多位于热影响区     

7050-T7451铝合金搅拌摩擦焊组织及性能分析

在不同的焊接工艺参数下对8mm厚的7050-T7451锚合金板进行 了搅拌摩擦焊接实验通过对焊接接头组织的分析,发现焊核区晶粒为明显的细化再结晶等轴晶;热机影响区晶粒沿流线方向拉长且有细小沉淀相在晶界上析出;热影响区的组织发生了晶粒粗化.沿焊缝横截面的显微硬度分布呈高-低-高-低-高的趋势,硬度最低处位于后退侧的热影响区.实验结果表明,在旋转速度为375r/min、焊接速度为100mm/min时,可以获得较好的焊缝组织织,抗拉强度达到了 452MPa.     

8mm厚7A52铝合金搅拌摩擦焊组织及性能分析

针对8 mm厚的7A52铝合金采用搅拌摩擦焊(FSW)进行焊接试验,研究了其焊接接头的显微组织及力学性能。结果表明:焊接接头宏观上呈V字状,焊核区组织为细小的等轴晶,且焊核区底部的晶粒比焊核区顶部和中部的晶粒更为细小,热影响区组织稍有粗化现象,前进侧和后退侧的热力影响区组织均较焊核区组织粗大;焊接接头显微硬度分布呈现出"W"形变化,焊接接头的平均抗拉强度为452 MPa,达到了母材抗拉强度的89%,断裂位置均发生于热影响区及热力影响区的过渡区,焊接接头的断裂模式为韧性断裂,电化学腐蚀形貌以点蚀和晶间腐蚀为主。     

2024-T4铝合金搅拌摩擦焊搅拌区位错及组织性能

采用金相、显微硬度及透射分析方法对2024铝合金搅拌摩擦焊接头搅拌微区的组织性能和位错分布特征进行试验分析,基于位错分析深入了解各微区位错形成与接头组织结构与硬度变化之间的关系。研究表明,WNZ位错主要分布在晶粒内部,大部分是以位错缠结的形式存在,并伴随有大量的沉淀强化析出相Cu_2Mg;而在TMAZ区,大量的位错是以位错塞积的形式存在于晶界或晶粒内部;HAZ区域的位错多以位错塞积的形式存在于晶界附近,并伴随一些典型的Al Cu_3析出相。WNZ和TMAZ区中并未随晶粒细化而造成位错数量和类型的减少,这与FSW特殊的动态回复和动态再结晶过程有关,此外位错分布特征与接头微区硬度分布特征基本吻合。     

铝合金差厚板搅拌摩擦焊温度场及残余应力分析

根据搅拌摩擦焊特点,考虑米塞斯屈服准则以及搅拌针和轴肩产热,以厚度为2 mm和4 mm的差厚6061-T6铝合金板材为研究对象,基于ABAQUS有限元分析软件,通过建立热源模型,对搅拌摩擦焊温度场与残余应力进行模拟分析。研究结果表明:差厚板焊缝两侧温度场分布呈不对称椭圆状;差厚板残余应力主要表现形式是纵向残余应力,且在垂直焊缝方向上呈"M"形双峰分布,焊缝中心线附近区域的纵向残余应力是拉应力,并向母材边缘逐渐转化为压应力。     

3A21铝合金电子束焊工艺及接头组织与性能研究

采用电子束焊接技术焊接3 mm厚的3A21铝合金。研究电子束流和聚焦电流对焊缝成形的影响,通过光学显微镜、显微硬度仪及拉伸试验分析接头组织和性能。结果表明:电子束流和聚焦电流对焊缝成形影响显著,焊缝上部和中部由细小的等轴晶组织构成,近熔合线和焊缝底部由树枝晶和柱状晶构成。随电子束流增加显微硬度值降低,当电子束流为25 mA时焊缝成形良好,接头抗拉强度为134 MPa,焊缝强度达到基体强度的82%。     

7A09铝合金搅拌摩擦焊环焊接头组织与性能

采用搅拌摩擦焊方法对外径110 mm、壁厚17 mm的7A09-T6铝合金液压油缸进行了环焊试验,得到了内部无缺陷、成形良好的焊接接头,并对其进行了拉伸、硬度、金相组织等测试分析。结果表明:焊接接头的抗拉强度为359.81 MPa,可达母材的66%;焊缝组织分区明显,焊核区为再结晶等轴晶粒,明显细化,热影响区组织发生变形,并受热粗化。焊接接头硬度分布呈"W"形,焊核区顶部硬度达到了母材硬度,前进侧的热影响区处硬度最低。     

Al-Zn-Mg铝合金厚板搅拌摩擦焊接头组织与分层性能

采用搅拌摩擦焊方法对14 mm厚Al-Zn-Mg铝合金进行对接焊接,研究了沿厚度方向分层切片的横向拉伸和应力腐蚀性能,揭示搅拌摩擦焊接头分层力学和腐蚀性能的不均匀性。研究结果表明,焊核区为细小的再结晶组织,焊核区从上表层到下表层晶粒尺寸逐渐减小;接头两侧的热影响区存在明显软化区;接头分层的抗拉强度波动较小,在315～330 MPa之间,断裂位置均位于前进侧的软化区;接头上、下表层在四点弯曲试验中均未发生腐蚀断裂,接头上、下表层热影响区的腐蚀敏感性最高;晶内析出相发生粗化和晶界析出相连续分布,是导致热影响区力学性能和耐蚀性能降低的根本原因。     

35mm厚板铝合金搅拌摩擦焊接头组织和性能

采用搅拌摩擦焊双面焊工艺,对35 mm厚板6005A-T6铝合金型材进行了搅拌摩擦焊接,获得成形良好、表面光滑、无隧道孔和沟槽缺陷的焊接接头.应用光学显微镜、扫描电镜、显微硬度仪及电子拉伸试验机等对搅拌摩擦焊接头组织与性能进行研究.结果表明,接头焊核区组织为细小等轴晶;前进侧出现明显的螺旋纹及清晰的结合线,热力影响区晶粒被明显拉长呈条状组织,热影响区受热晶粒粗大;后退侧未见螺旋纹,晶粒比前进侧细小,过渡区较前进侧宽.在搅拌头旋转频率为650 r/min,焊接速度为200 mm/min工艺条件下接头抗拉强度为213 MPa,达到母材强度的84.8%,断裂起始于焊缝前进侧的热影响区,扩展至双面焊接重合区时,沿着焊缝后退侧热影响区直至断裂;接头显微硬度最低值出现在前进侧热影响区,最低值为50 HV.     

铝合金厚板搅拌摩擦焊焊缝金属流动行为研究进展

为减少大厚板5A06铝合金激光焊接缺陷,提高焊接过程稳定性,采用激光光束以一定方式运动的扫描焊接的新焊接方法,研究了激光束不同的运动轨迹、幅度、频率对铝合金激光深熔焊接焊缝气孔率的影响,并在焊接坡口设计优化基础上应用窄间隙扫描激光填丝焊接技术进行130 mm厚5A06铝合金焊接试验. 结果表明,采用圆形扫描方式,当激光光束的扫描幅度大于1 mm,扫描频率选择最高频率附近时,能够大幅降低焊缝气孔率;采用窄间隙激光扫描填丝的焊接方法,获得了焊缝平均气孔率1%,无侧壁未熔合、层间未熔合、裂纹等焊接缺陷的130 mm厚5A06铝合金优质焊接接头.