搅拌摩擦焊的原理与应用

搅拌摩擦焊是摩擦焊方法的新发展,是英国焊接研究所提出的专利技术。它可以对多种熔化焊接性差的有色金属等材料进行可靠的连接,而且连接工艺简单、并有较好的工艺适应性。现已开始应用在航空航天与交通运输等领域的结构铸造,并显示良好的工程应用前景,本文主要介绍了搅拌摩擦焊的方法,过程和特点。     

铝合金材料搅拌摩擦焊焊接参数概述

概述了铝合金材料搅拌摩擦焊的焊接原理以及搅拌头形状、材料、焊接工艺参数等对接头成形及性能的影响,学习和应用相关知识,为后续铝合金材料搅拌摩擦焊提供试验依据、理论指导和技术支持.     

异种材料及复合热源搅拌摩擦焊

在对接和搭接方式中,异种材料搅拌摩擦焊相较于同种材料分别具有一些额外的焊接参数,并且对搅拌头材料也有更苛刻的使用要求。总结近年来异种材料搅拌摩擦焊的研究现状,介绍异种材料搅拌摩擦焊过程中脆性金属间化合物的生成及其对焊接接头的力学性能产生的影响。从金属流动机理和数值模拟方面,研究金属间化合物的生成和成长规律,给出针对金属间化合物可能的解决方法。针对高熔点焊材,介绍复合热源搅拌摩擦焊技术、常用的辅助热源以及复合热源搅拌摩擦焊在异种材料搅拌摩擦焊方面的优点和研究的不足之处。     

铝合金的搅拌摩擦焊

在详细介绍搅拌摩擦焊原理，特点的基础上，针对铝合金的搅拌摩擦焊特点，性能以及工业应用进行了阐述，并且对搅拌摩擦焊在中国市场的发展和应用作了简略介绍和预测。     

7A52铝合金搅拌摩擦焊工艺优化

接头强度是搅拌摩擦焊接头性能的一个重要指标,通过搅拌头旋转频率、焊接速度和轴肩下压量等焊接工艺参数的不同组合制备了35个7A52焊接试板,对试板进行拉伸试验检测了接头的抗拉强度,建立并分析了焊接接头抗拉强度与焊接工艺参数之间的回归模型,搅拌头旋转频率n,焊接速度v和轴肩下压量d<,ta>单独变化时,接头抗拉强度都有峰值...     

激光辅助搅拌摩擦焊

激光辅助搅拌摩擦焊(LAFSW)是一种新型的搅拌摩擦焊技术。原搅拌摩擦焊(FSW)的焊接热量由工件和搅拌头之间摩擦产生,该过程需要相对较大的动力,因此,便用搅拌摩擦焊技术的设备都是体积庞大,价格昂贵的。而LAFSW在搅拌头搅拌时利用激光能量加热工件,且激光可加热无传导性的材料如塑料、陶瓷等,因而,LAFSW可获得较低的搅拌头磨损、较高的焊接速度、较广的应用范围,采用LAFSW技术的设备体积小、价格低。激光辅助搅拌摩擦焊     

搅拌摩擦焊研究进展及前景展望

搅拌摩擦焊(Friction Stir Welding，简称FSW)是针对焊接性差的铝合金开发的一种新型固相焊接工艺，由英国焊接研究所TWI(The Welding Institute)于1991年开发的专利技术。文中对搅拌摩擦焊工艺进行简单介绍并对研究现状做了比较详尽的总结，涉及搅拌摩擦焊机理即塑性流体运动情况及“洋葱”圆环的形成机理、适用母材、接头微观组织、力学性能、焊接工具、复合焊接工艺及搅拌摩擦焊应用领域，并展望FWS的发展前景。     

搅拌摩擦焊热源数值模型

针对搅拌摩擦焊特点,基于粘着摩擦原理,在综合分析前进边和返回边不同位置摩擦功率的基础上,建立了搅拌摩擦焊热源数值模型.温度场试验与模拟结果表明,该模型能综合反映前进边与返回边热循环曲线的差异及其原因,具有较高的计算精度.     

钛合金的搅拌摩擦焊探索

通过对钛合金热物理性能分析，比较了钛合金的搅拌摩擦焊特性；针对钛合金的特点特别设计和使用了可以满足钛合金搅拌摩擦焊的搅拌头、垫板、冷却和保护装置等；并且对Ti-6Al-4V钛合金的搅拌摩擦焊焊缝和接头进行了观察分析，还对接头力学性能进行了测试，初步试验结果表明搅拌摩擦焊可以实现钛合金焊接，接头强度可以达到母材强度90％以上，但是搅拌摩擦焊工艺、参数、搅拌头还需要进一步优化，性能指标还可以进一步提高。     

616装甲钢复合热源搅拌摩擦焊工艺

采用氮化硅陶瓷搅拌头外加TIG电弧和背部加热垫板复合的方式对2 mm厚616装甲钢进行焊接试验. 分析了搅拌头转速、焊接速度、TIG电弧的预热电流、背部加热垫板的预热温度等在内的各项焊接参数对焊缝成形的影响,对比了不同参数下焊缝的成形状况,得到了预热参数与搅拌摩擦焊接工艺参数的匹配关系. 结果表明,与传统的搅拌摩擦焊焊缝相比,复合热源焊接的焊缝成形质量得到明显的提高. 在搅拌头转速为1 000～1 200 r/min,焊接速度为35～40 mm/min,预热电流为30～40 A,背部垫板预热温度200 ℃的焊接工艺参数下,能得到成形良好的焊接接头.     

我国搅拌摩擦焊技术的研究现状与热点分析

从搅拌摩擦焊材料、工艺、焊接机理、有限元数值模拟、接头耐腐蚀性等方面分析了国内对搅拌摩擦焊研究取得的成果与现状,并预测了未来几年国内搅拌摩擦焊研究的热点和重点.分析认为:铝合金仍是未来几年搅拌摩擦焊的主要研究材料,而镁合金、铜合金、不锈钢、碳钢以及异种金属的搅拌摩擦焊将也将成为研究的热点.焊接工艺、有限元数值模拟以及接...     

搅拌摩擦焊工艺及其应用

搅拌摩擦焊（Ｆｒｉｃｔｉｏｎ Ｓｔｉｒ Ｗｅｌｄｉｎｇ简称ＦＳＷ）是英国焊接研究所９０年代初发明的一种用于低熔点合金板材焊接的固态连接方法,用该方法可以焊接通常熔焊方法难于焊接的铝合金、钛合金等材料,不会在接头内形成气孔、裂纹、变形等缺陷。介绍了搅拌摩擦焊的基本原理、工艺特点、研究现状及其可以的应用领域,指出了其在我国的前景。     

超声振动辅助搅拌摩擦焊的研究进展

超声振动辅助技术已被证明是获得高效优质搅拌摩擦焊接头的一种有效途径.主要论述当前超声振动辅助搅拌摩擦焊工艺的研究进展,介绍了国内外近期研发的3种不同的超声振动施加方式及相应的实施效果,分析了各种方法存在的优缺点,为超声振动辅助搅拌摩擦焊的进一步研究发展提供参考.     

热源同轴辅助搅拌摩擦焊工艺特性分析

研究了激光同轴辅助搅拌摩擦焊中激光/搅拌摩擦焊的热量分配对不同系列铝合金焊缝成形、接头力学性能及显微组织的影响,并得到了相应的优化能量分配条件.结果表明,加入激光辅助热源可有效扩大工艺参数窗口,特别是流动性差的5A06和2219铝合金,焊接速度可提升30%以上.激光辅助热源对6061及5A06铝合金焊接接头性能影响较小,对2219铝合金搅拌摩擦焊接头的性能影响明显,焊接热输入增大后,接头性能下降,但总得来说,加入激光辅助热源能够在更小的焊接热输入下获得更高的接头性能.     

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。     

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。     

Cu-Al的搅拌摩擦焊工艺和性能研究

对铜合金和铝合金电器散热器管进行搅拌摩擦焊接,研究了焊接工艺及接头的力学性能。结果表明,搅拌摩擦焊时,应将铝合金作为前进侧,铜合金作为返回侧。焊接接头界面处生成Al2Cu和Al4Cu9金属间化合物。从Al侧到Cu侧,显微硬度呈高→低→高→峰值→低→高的趋势,硬度最大值出现在金属间化合物层。随焊接速率增加,Cu-Al焊接接头抗拉强度呈增加趋势,伸长率呈先增加后减小的趋势。     

复合热源搅拌摩擦焊技术概述

复合热源搅拌摩擦焊是在传统搅拌摩擦焊工艺的基础上,以常用焊接热源作为辅助热源的搅拌摩擦焊技术,旨在克服传统搅拌摩擦焊工艺的缺点和不足.文中概述了由等离子弧、火焰、激光、钨极氩弧、电流辅助、感应加热、超声波等辅助的复合热源搅拌摩擦焊的原理、国内外研究及应用,并对该领域的发展趋势进行了展望.     

2024铝合金搅拌摩擦焊初始温度场数值模拟与分析

搅拌摩擦焊下压过程中温度场的建立对工件的焊接质量有重要的影响。在搅拌摩擦焊接过程中,搅拌工具与焊接工件的摩擦接触关系及焊接工艺参数的选取,决定了焊接过程中工件的温度场分布。基于修正的库仑摩擦定律,建立了火箭燃料贮箱所用3 mm厚2024铝合金材料搅拌摩擦焊接下压过程的热量输入模型,通过有限元分析得到了整个过程中的温度场分布。分析结果表明,该模型的下压阶段温度场计算精度较高。模型的计算结果对指导铝合金焊接初始下压过程中转速、下压速度及顶锻力的大小等焊接工艺参数的选取具有重要意义。     

搅拌摩擦焊工艺参数对2519厚板焊接性能的影响

采用搅拌摩擦焊方法对10mm厚的2519高强铝厚板进行了焊接，研究了该铝合金厚板的搅拌摩擦焊工艺参数对其焊接性能的影响。结果表明：在一定范围内，随着转速或焊速的增加，焊缝强度都呈现出先增加后减小的特征，在转速为2000r／min、焊速为150mm／min时，可获得较好的焊接接头，其抗拉强度达到最大值298MPa。焊逢的薄弱环节出现在热影响区与热机影响区的过渡区。