6061-T6铝合金微搅拌摩擦焊工艺

以0.8 mm厚6061铝合金微搅拌摩擦焊对接过程为研究对象,采用专用搅拌工具,通过温度场模拟进行工艺参数预选,研究了无倾角微搅拌摩擦焊的工艺参数对接头力学性能的影响,确定了与所设计微搅拌工具相匹配的工艺参数窗口;并采用光学显微镜、SEM扫描电镜对接头的微观组织、断口的形貌进行观察. 结果表明,在焊接速度为300 mm/min、转速14 000 ~ 24 000 r/min时,可以获得力学性能优越的焊接接头,抗拉强度均可达母材的70%以上;微搅拌摩擦焊缝微观组织的热影响区与传统搅拌摩擦焊相比,仅部分晶粒发生长大,仍有部分晶粒与基体保持一致无明显变化.     

6061铝合金搅拌摩擦焊接头组织及性能

对厚度6 mm的6061铝合金进行了搅拌摩擦焊对接焊,采用光学显微镜、扫描电子显微镜、拉伸试验机及电化学工作站等设备对焊接接头的金相组织、断口形貌、拉伸性能和腐蚀性能进行了测试和分析。结果表明,当焊接速度为80 mm/min、旋转速度在600～1 500 r/min之间时,焊接接头的外观良好,无明显缺陷。随着旋转速度的增加,焊核区晶粒呈现出先减小后增大的现象。当旋转速度为1 200 r/min时,焊核区的晶粒最细小,焊接接头的抗拉强度和断后伸长率最高,分别为168 MPa和14.7%,焊缝强度达到了母材的81.9%,焊接接头的断裂形式为以韧性断裂为主的韧-脆混合断裂模式。随着旋转速度增大,搅拌摩擦焊接头的耐腐蚀性能呈现先上升后下降的趋势,当搅拌头旋转速度为1 200 r/min时,焊接接头的耐腐蚀性能最好,其腐蚀电流密度最小为2.4×10^-5 A/cm²。     

6061铝合金车体搅拌摩擦焊接接头微型剪切试验研究

介绍了微型剪切试验的基本原理和试验过程,进行了6061铝合金搅拌摩擦焊接接头的微型剪切试验,同时测试焊接接头的拉伸强度,观察接头的金相组织.试验表明6061铝合金搅拌摩擦焊接接头各个区域的力学性能不均匀,热机影响区的剪切强度最差,仅为母材的65％,低于宏观焊接接头的79％,热机影响区压入率最低,其次是热影响区.结合接头的微观组织和Al-Mg2Si伪二元相图发现,该区强化相Al-Mg2Si的聚集和张大是该区域为焊接接头的薄弱区域的关键原因.焊核区细小的等轴晶粒状态是该区域剪切强度和压入率高的主要原因.     

铝合金搭接接头搅拌摩擦焊工艺研究

对LF2铝合金薄板，在摩擦搅拌焊焊机上进行了大量的搭接焊试验，通过对搭接接头成型时的特点及规律进行分析，总结了搭接焊过程中摩擦头转速、焊速等工艺参数对搭接焊缝质量的影响，确定了最佳焊接规范。结果表明，焊核区由平均尺寸6μm的晶粒组成，并且已无上下板的界面痕迹；因其晶粒度远小于母材，故拉伸断口均出现在接头的热影响区内；当摩擦头转速1100r／min，焊速在80～255mm／mm大范围内焊接时，接头质量均较高，焊速100mm／min时，接头剪切强度最大，可达到母材剪切强度的75％以上。     

6061铝合金搅拌摩擦焊接头组织及性能

对厚度6 mm的6061铝合金进行了搅拌摩擦焊对接焊,采用光学显微镜、扫描电子显微镜、拉伸试验机及电化学工作站等设备对焊接接头的金相组织、断口形貌、拉伸性能和腐蚀性能进行了测试和分析。结果表明,当焊接速度为80 mm/min、旋转速度在600～1 500 r/min之间时,焊接接头的外观良好,无明显缺陷。随着旋转速度的增加,焊核区晶粒呈现出先减小后增大的现象。当旋转速度为1 200 r/min时,焊核区的晶粒最细小,焊接接头的抗拉强度和断后伸长率最高,分别为168 MPa和14.7%,焊缝强度达到了母材的81.9%,焊接接头的断裂形式为以韧性断裂为主的韧-脆混合断裂模式。随着旋转速度增大,搅拌摩擦焊接头的耐腐蚀性能呈现先上升后下降的趋势,当搅拌头旋转速度为1 200 r/min时,焊接接头的耐腐蚀性能最好,其腐蚀电流密度最小为2.4×10-5 A/cm2。创新点： 研究了旋转速度焊接工艺参数与搅拌摩擦焊焊接头耐腐蚀性能之间的关系。     

6061-T6铝合金与PMMA的搅拌摩擦焊工艺

搅拌摩擦焊在铝合金金属焊接中有着广泛的应用,也可以将金属、聚合物异种材料焊接在一起.文中对铝合金和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)这2种常用异种材料的焊接进行了研究,将6061-T6铝合金与PMMA薄板进行搅拌摩擦焊试验,验证异种材料搅拌摩擦焊的可行性,选取6061-T6铝合金与PMMA成形较好的焊接接头进行拉伸试验.结果...     

协同双面搅拌摩擦焊接6061铝合金工艺

针对常规顺序双面搅拌摩擦焊接（DS-FSW）的变形大、耗时长等问题,提出了一种协同双面搅拌摩擦焊接（SDS-FSW）技术,并通过研制的设备研究了SDS-FSW 6061铝合金接头的微观组织和力学性能。结果表明,当主轴转速为1 800 r/min,焊接速度为1 200 mm/min时,SDS-FSW焊接接头缺陷较相同焊接参数下DS-FSW接头的有所改善;在该焊接参数下,SDS-FSW接头的变形量（0.15 mm）远小于DS-FSW接头的变形量（1 mm）,且接头的拉伸性能更好,SDS-FSW和DS-FSW接头的最大拉力分别为36.8 kN和34.9 kN。     

6061-T4铝合金T型接头搅拌摩擦焊工艺EI北大核心CSCD

采用搅拌摩擦焊方法成功获得3种不同组合形式(搭接/对搭接/对接)的6061-T4铝合金T型接头。对接头的焊接缺陷、微观组织、硬度分布及抗拉强度分别进行观察和测试。结果表明:在前进侧圆角过渡区或筋板焊核区,3种接头均容易出现隧道缺陷;弱结合缺陷由于塑性变形偏离原始连接界面而向筋板或者壁板前进侧偏移;与常规搅拌摩擦焊对接搭接接头不同,T型接头沿筋板方向出现热机影响区和两个圆角过渡区;软化区域和弱结合是导致沿壁板拉伸强度降低的主要原因,而弱结合和隧道缺陷是引起这3种T型接头沿筋板方向断裂的重要原因。     

5A06铝合金搅拌摩擦焊工艺

对5A06铝合金进行搅拌摩擦焊(FSW),使用光学显微镜观察焊接接头不同区域的微观组织;用维氏硬度计测试焊接接头的硬度分布情况。结果表明：焊接接头受搅拌针的搅拌及轴肩产热作用表现出不同的流动和组织特征,可将其划分为4个区域,从两侧的基体到焊缝中心分别是母材区(BM)、热影响区(HAZ)、热机影响区(TMAZ)和焊核区(NZ);母材区的组织经过轧制处理呈现出拉长、粗大的现象;热影响区处晶粒受焊接热循环影响,晶粒尺寸与母材处相比有所长大,晶界也明显粗化;热机影响区组织的晶粒受机械搅拌的程度不同,由远及近呈现出由大到小的分布;焊核区的组织为细小的等轴晶,且焊缝底部的晶粒比顶部的晶粒细小;在前进侧,热机影响区与焊核区的分界线清晰,过渡区域狭窄;而在后退侧,热机影响区与焊核区的分界模糊,金属塑性流动性较差,过渡区域较宽;焊缝硬度沿横截面呈n形分布,前进侧硬度比后退侧高。     

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.     

6061铝合金FSW接头与MIG焊接头对比试验

采用搅拌摩擦焊(FSW)和MIG焊分别对6061铝合金板进行了焊接试验,测试了焊接接头的强度,观察了焊接接头的金相组织,并进行了接头的硬度分布测试.结果表明,搅拌摩擦焊接头抗拉强度高达212.05 MPa,是母材抗拉强度的86％,比MIG焊的接头强度略高.焊接接头软化区宽度比MIG焊接头软化宽度窄.6061铝合金母材为典型的轧制组织,焊核区为细小的等轴晶组织,MIG焊接头焊缝为柱状晶组织.     

转速对6061铝合金/纯铜异种金属搅拌摩擦焊接头组织与性能的影响

采用搅拌摩擦焊技术对4 mm厚6061-T6铝合金和纯铜进行连接,研究转速对铝铜异种金属接头组织与力学性能的影响。结果表明,当焊接速度为30 mm/min、搅拌头转速在1 200~1 800 r/min的范围内,可以获得表面成形良好、无缺陷的铝铜异种金属接头。大量破碎的铜被搅入焊核区,形成了组织结构复杂的区域。通过EDS和XRD分析,在焊核区内发现了Al_2Cu、Al_4Cu_9和Al Cu金属间化合物。在界面处,铝和铜发生相互扩散形成金属间化合物层,随着转速的提高,化合物层逐渐变厚。由于晶粒细化、固溶强化作用以及金属间化合物的生成,异种接头的焊核区平均显微硬度值高于铝铜两侧平均硬度,并且在焊核区出现硬度峰值点。随着转速的增加,接头抗拉强度呈现先增大后减小的趋势,所得最优接头抗拉强度为183 MPa,达到铜母材的71.8%,断裂位置位于铝侧热影响区,断裂方式为韧性断裂。     

铝合金搅拌摩擦焊技术研究存在的问题及趋势

搅拌摩擦焊(Friction Stir Welding-FSW)是目前铝、镁、铜及有色金属等轻合金连接的最先进连接技术之一,FSW与传统熔焊相比,在工艺过程、接头性能等方面具有许多优势.在讨论FSW技术特征、工艺特点及应用研究的基础上,对目前国内外有关FSW技术的研究现状、发展趋势及存在问题进行了详细综述,所涉及的问题是在工业化铝合金结构制造领域(如飞机机身结构、高速客车及汽车车体结构等)大规模推广应用FSW技术必须解决的基础性问题;其次讨论基于FSW研究开发的新思路及新工艺,尤其是搅拌摩擦点焊技术(Friction Stir Spot Welding-FSSW)的原理、特点及在汽车车体轻量化开发中的巨大应用前景.     

7050铝合金搅拌摩擦焊接头超高周疲劳性能

采用超高周疲劳试验系统研究7050-T7451铝合金搅拌摩擦焊接头的超高周疲劳性能. 试验结果表明,焊接接头在10⁷周次以上仍然会发生疲劳失效,S-N曲线在10⁸周次左右出现转折点,呈折线型下降;通过SEM对超高周疲劳断口形貌进行观察发现,当应力范围较高时,试件的疲劳裂纹往往在表面萌生,随着应力范围的降低,裂纹有亚表面和内部萌生的倾向;裂纹萌生位置取决于表面起裂和内部起裂相互竞争的结果;试件的断裂位置多为焊接接头的热力影响区和热影响区,EBSD和接头硬度的分析结果表明断裂位置与接头组织不均匀密切相关.     

超声表面机械研磨处理对6061铝合金FSW接头疲劳行为的影响

利用超声表面机械研磨处理(USMGT)方法对6061-T6铝合金搅拌摩擦焊(FSW)接头进行了表面晶粒细化处理,采用光学显微镜、显微硬度仪、扫描电镜等测试手段,对接头组织、力学性能及疲劳性能进行了分析。结果表明,USMGT处理后焊接接头表面形成了包含大量细化晶粒的梯度细晶层,表面细晶层的形成使接头表面硬度得到提高;接头的宏观断裂位置在热机影响区(TMAZ)和热影响区(HAZ)之间,滚压处理强化试样表层,FSW接头内部TMAZ和HAZ之间出现的软化现象无法消除,相比其他区域,该部分依然是疲劳薄弱区,承受载荷时微观裂纹源萌生位置由表面向内部迁移;滚压处理会使表层引入残余压应力,从而使得接头的疲劳性能得到提高,当应力幅值为150 MPa时,USMGT后的接头疲劳寿命达到未处理的3．5倍。     

铝合金搭接搅拌摩擦焊接头拉伸变形的数值模拟

通过对2A12铝合金搭接搅拌摩擦焊接头的强度试验,研究了搭接搅拌摩擦焊接头的断裂行为,应用有限元方法对2A12铝合金板材搭接搅拌摩擦焊接头的拉伸力学响应进行了模拟计算,获得了搭接搅拌摩擦焊接头在外载作用下的局部应力应变分布与变形规律.结果表明,在搭接接头的搭接面上存在两个类裂纹的未焊接区域,塑性变形首先在搭接界面裂纹尖端区域发生,上板受拉侧裂纹尖端周围区域的塑性变形最大,是导致搭接搅拌摩擦焊接头上板的前进侧热影响区断裂的主要原因.     

6061铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接扭矩特征

为了揭示6061铝合金BTFSW过程中焊接扭矩的特征,对扭矩进行了检测,分析了扭矩信号的频谱特征、扭矩峰值的变化特点、扭矩振荡与焊缝表面成形的关系.研究表明扭矩具有周期性,主要频率接近于2倍主轴旋转频率值,频差的存在说明了焊接区域存在搅拌头与不同速率的金属流之间挤压摩擦的叠加行为;当接触点温度小于500℃时,扭矩峰值随着焊接速度的提高而变大,随着旋转速度的提高而变小;正常较小的扭矩振荡不影响表面成形,但当接触点温度大于550℃、上下轴肩间距过小或焊接速度过小或旋转速度过大等时,扭矩易发生异常振荡.对进一步揭示深入研究BTFSW焊接机理、搅拌头三维受力特征及其与焊接参数、焊接质量的关系有着重要的推动意义.     

6061-T6铝合金的静止轴肩搅拌摩擦焊工艺及组织性能

采用自主研制的静止轴肩搅拌摩擦焊工具系统成功获得了6061-T6铝合金的对接接头. 对该接头的焊缝成形、显微组织、硬度分布以及拉伸性能分别进行了试验研究. 结果表明,SSFSW工艺所得6061-T6铝合金接头具有非常美观的焊缝成形,与常规的FSW工艺相比,几乎没有出现焊缝减薄的现象;焊缝组织分区也有明显的不同,TMAZ非常窄,只有几百微米;接头的硬度呈"W"形分布;在转速1 000 r/min,焊速为200 mm/min时,接头的抗拉强度和断后伸长率达到最大,分别为母材的71.5%和44.6%;拉伸试样均断裂在热影响区,它是接头发生断裂的最薄弱区域.     

铝合金静止轴肩搅拌摩擦焊组织非均质性对接头力学性能的影响

对6061-T6铝合金静止轴肩搅拌摩擦焊(stationary shoulder friction stir welded, SSFSW)接头组织非均质性与力学性能的相互影响进行了定量分析. 结果表明,SSFSW焊接接头存在明显的组织非均质性,表现在晶粒尺寸及形状、沉淀相种类及分布形态不同,其中沉淀相析出不同是影响力学性能差异的主要因素. 由于组织非均质性导致紧邻焊核区的热影响区软化严重,其硬度和抗拉强度在接头区域最低,分别为母材的60%和72%,为接头最薄弱部分. 由于沉淀强化和晶粒细化效应,焊核区的强度与塑性最好,而抗拉强度和断后伸长率分别达到母材的88%和215%. 随着与焊核区距离的增加,热影响区抗拉强度和屈服强度逐渐增加,断后伸长率不断降低.