搅拌摩擦焊补焊试验研究

使用特定的搅拌摩擦焊工艺参数焊接7N01铝合金试板,得到有孔洞缺陷的接头,并对原始缺陷接头进行搅拌摩擦焊一次补焊和二次补焊。试验结果表明,搅拌摩擦焊补焊可以修复原始接头的孔洞缺陷。补焊后,焊核区晶粒尺寸略有减小,同时晶粒尺寸不均匀性增加,后退侧热机影响区晶粒有再结晶现象;补焊接头显微硬度较原始缺陷接头下降3~5 HV,一次补焊接头屈服强度和抗拉强度较原始接头分别提升了81.7和166.4 MPa。二次补焊接头力学性能较一次补焊接头又略有下降,焊缝表面下凹逐渐严重。     

三层复合板铝/镁合金/铝FSW接头的微观组织与抗拉强度

摘 要:文中进行了不同焊接速度下三层复合板Al/ AZ31/Al 搅拌摩擦焊接（FSW）工艺试验,并观测分析了其接头成形、显微组织和拉伸性能。实验研究结果显示：在实验优化的工艺参数下,焊缝接头成形较好,其内部呈层状分布且未发现缺陷;焊核区（NZ）晶粒细化明显,大角晶界（HAGBs）和再结晶晶粒占比达80%;在焊缝前进侧带状组织区（BS）和镁、铝界面处存在金属间化合物（IMC）,主要为Al3Mg2和Al12Mg17;随焊速增加,焊接接头抗拉强度先增大后减小,在V=100mm/min时焊核区铝层晶粒平均尺寸为1.75μm,接头抗拉强度达到最大87.3MPa,是母材的50.8%。     

搅拌摩擦焊接工艺参数对AA6061-B4C焊接接头抗拉强度的影响（英文）

搅拌摩擦焊(FSW)是一种固态连接技术,可用来连接高强度铝合金及多种陶瓷颗粒增强金属基复合材料(MMCs)。搅拌摩擦焊获得的陶瓷增强金属基复合材料焊缝优良,在增强体与基体间没有发生有害反应。对搅拌摩擦焊接工艺参数对AA6061-B4C焊接接头抗拉强度的影响进行研究。采用4因素5水平的中心复合设计来控制实验的次数。构建一数学模型来分析搅拌摩擦焊工艺参数对接头抗拉强度的影响。结果表明,在旋转速度1000r/min、焊接速度1.3mm/s、轴向力10kN、增强相含量12%的条件下,搅拌摩擦焊得到的焊接接头的抗拉强度最大。根据构建的模型采用广义简约梯度算法进行优化以得到最大的抗拉强度。金相分析表明,在焊接接头中出现了多种区域,如焊合区、热力影响区和热影响区。在焊合区观察到大量的被细化的铝基体晶粒以及粒径明显减小的B4C颗粒。在热力影响区出现塑性变形、热影响和被拉长的铝晶粒。     

K418涡轮盘与42CrMo轴异种材料惯性摩擦焊研究

采用惯性轴向摩擦焊技术对镍基K418高温合金与42CrMo调质钢两种异种材料进行了焊接工艺试验,并分析焊接接头的显微组织,测试其力学性能.结果表明,惯性摩擦焊过程中发生摩擦面转移现象,碳原子扩散导致K418侧含有少量非连续网状碳化物,焊接界面两侧硬度均匀过渡,焊接接头抗拉强度均在750 MPa以上,整体抗拉强度高,获得了优良的焊接接头,惯性摩擦焊工艺适合于焊接异种材料.     

5A06铝合金厚板搅拌摩擦焊工艺研究

利用正交试验法研究了搅拌摩擦焊工艺参数对20mm厚的5A06-H 112铝合金板接头组织和力学性能的影响.结果表明:焊接速度对接头抗拉强度影响最大,而搅拌头轴肩直径和旋转速度依次减小;采用最优组合参数焊接的试样其抗拉强度可达365MPa;由于搅拌摩擦焊焊缝中前进侧的熔合过渡区的界面变化急剧,因此断裂往往发生在该熔合过渡区;随着退火温度升高,焊核原本细小的等轴晶粒开始长大,并伴随着β(Mg2Al3)相从α(Al)基体中析出,虽然焊核的晶粒变得粗大,但焊缝的抗拉强度降低的幅度较小.     

LF6铝合金薄板搅拌摩擦焊工艺研究

试验研究了LF6铝合金薄板搅拌摩擦焊工艺，优化了工艺参数，分析了焊缝表面成形及焊接接头组织，力学性能，结果表明：LF6铝合金具有良好的搅拌摩擦焊性能，焊缝区发生动态再结晶，焊缝晶粒被细化，优化工艺参数可使焊接接头强度达到或高于母材。     

7A04铝合金/304不锈钢连续驱动摩擦焊及焊后热处理

对7A04铝合金与304不锈钢异种材料进行了摩擦焊接试验,并对接头进行了不同温度、不同时间的退火处理.对接头飞边形貌、抗拉强度、断口形貌、金相组织、显微硬度等进行对比分析.结果表明,采用合适的工艺参数能获得形貌良好的飞边和更好的抗拉强度,焊合区的铝合金组织发生动态再结晶,晶粒细化,组织比基材更加致密,结合面两边互有元素扩散,焊合区显微硬度高于基材.经400℃×3 h退火处理的接头其抗拉强度提升明显,界面形成了不同的金属间化合物,扩散层厚度略有增加,显微硬度值有所下降.     

6061-T6铝合金超声振动强化搅拌摩擦焊接头组织与性能

将超声振动施加在搅拌头前方的待焊工件上,开展了6061-T6铝合金板超声振动强化搅拌摩擦焊工艺试验。通过显微组织观察、拉伸试验和显微硬度测试来评价接头组织与性能,比较了超声振动条件下的接头组织与性能与常规搅拌摩擦焊接头的差异。试验结果表明,超声振动细化了焊核区和热机影响区的晶粒组织,提高了接头抗拉强度、断后伸长率和显微硬度。     

X52管线钢水下摩擦圆锥塞焊接头组织特征

对X52管线钢进行了水下摩擦圆锥塞焊工艺试验，对不同焊接工艺参数下接头的微观组织进行了金相显微镜及扫描电镜观测，探讨了工艺参数对X52管线钢水下摩擦圆锥塞焊接头组织的影响. 结果表明，接头可以分为锻造区、最终摩擦界面、剪切变形区、结合区及热影响区. 其中剪切变形区呈层状结构，所形成的焊缝微观组织极不均匀，且出现粗大晶粒. 相比于焊接转速，轴向压力对X52管线钢水下摩擦塞焊接头组织的影响更显著. 摩擦塞焊接头组织与传统摩擦焊接头晶粒细化的特征不同，这是由于在“封闭式”摩擦焊过程中塞焊缝主要由剪切变形区组成.     

汽车悬架用铝合金的新型固相连接工艺

采用空气冷却搅拌摩擦焊的新型固相连接工艺,以不同的工艺参数进行了汽车悬架用6063-T5铝合金焊接试验,并测试和分析显微组织、表面硬度、力学性能和耐腐蚀性能。结果表明,该新型固相连接工艺可使该铝合金获得较高质量的焊接接头,接头抗拉强度为179 MPa,接头效率(即接头抗拉强度与母材抗拉强度的百分比)达98%。随着空气流量从100 m L/min增加至500 m L/min或搅拌速度从1 050 r/min增加至1 450 r/min,汽车悬架用6063-T5铝合金空气冷却搅拌摩擦焊接头NZ区平均晶粒尺寸先减小后增大,接头抗拉强度和接头效率先增大后减小,接头腐蚀电位先正移后负移,对硬度分布影响较小。     

搅拌摩擦焊焊接速度对AZ31镁合金焊接接头性能的影响

选用单板搅拌摩擦焊方法对AZ31镁合金进行焊接试验,利用光学显微分析、微观硬度分析、拉伸性能测试等方法,对焊接接头的微观组织和力学性能进行研究。结果表明,搅拌摩擦焊对AZ31镁合金焊接接头有明显的细化晶粒效果,且焊缝区硬度分布也随晶粒尺寸的降低而呈逐渐升高的趋势。经搅拌摩擦焊后,AZ31镁合金抗拉强度明显提高。     

基于田口法的Al-Mg-Si系铝合金FSW工艺参数优化

采用田口法对Al-Mg-Si系铝合金搅拌摩擦焊接试验进行工艺参数优化。以接头的抗拉强度作为评价标准,分析了搅拌头转速、焊接速度和下压量对焊接接头抗拉强度的影响。基于反映质量指标波动的信噪比获得最优的工艺参数组合,并进行试验确认。结果表明,各工艺参数对接头抗拉强度的影响程度差异很大,下压量是影响接头抗拉强度的主导因素,其次是焊速,最后是转速。优化后的参数组合为转速1500 r/min、焊速400 mm/min和下压量0.2 mm。     

6016铝合金薄板无针搅拌摩擦对焊工艺研究

采用无针搅拌摩擦焊工艺对1mm厚的6016铝合金薄板进行对焊,研究不同工艺参数下接头的宏观形貌、力学性能和微观组织。结果表明:在本文的试验条件下,接头的抗拉强度随搅拌头转速或焊速的增加先增大后减小,转速比焊速对抗拉强度的影响更显著。最佳工艺参数为转速1200 r/min、焊速300~400 mm/min,抗拉强度达到母材的90%。接头硬度曲线呈"W"形。焊核区完全动态再结晶,晶粒细化;热机影响区发生部分再结晶,组织内存在伸长变形的大晶粒和细小的再结晶小晶粒;热影响区未发生再结晶,组织中存在着长大的晶粒和聚集生长的第二相粒子。     

摩擦焊接参数对高铬铸铁组织及性能的影响

通过对H13/高铬铸铁的摩擦焊接接头的室温力学性能、焊缝及热力影响区组织、摩擦界面Cr、W、Mo元素的扩散进行测试分析发现,采用优化的摩擦焊工艺参数可以获得良好的焊接接头,摩擦焊接过程中由于热变和机械破碎作用。高铬铸铁的近缝区会形成碎化带,当摩擦焊接工艺参数改变时,将影响接头的显微组织及合金元素的扩散。     

预热对6061铝合金摩擦螺柱焊接头组织及力学性能的影响

采用预热摩擦螺柱方法对6061铝合金板材和螺柱进行摩擦螺柱焊接,焊后测试接头拉伸性能,观察次生摩擦面层厚度及显微组织特征。结果表明:由拉伸试验及断口特征可知,断裂都发生在次生摩擦面上。铝板预热后,次生摩擦面层厚度明显减小,接头的力学性能随预热温度的上升先增强后减弱。本试验接头抗拉强度峰值的预热温度为350℃,配合以合理的工艺参数,可获得高强可靠的焊接接头。由接头组织特征可知,预热后界面板侧针状树枝形貌有所减少并趋于无序化,漩涡环流的出现表明预热对界面金属塑性流动性能有显著改善作用;预热使得热机影响区及近焊缝母材的温度可到达再结晶温度,粗化的晶粒转变为均匀细小的等轴晶粒。     

非铁金属的焊接

7050-T7451铝合金的搅拌摩擦焊接试验分析 在不同焊接参数下进行了7050-T7451铝合金的搅拌摩擦焊试验,对接头显微组织进行了光学和TEM分析．并测试了接头的抗拉强度和硬度分布。焊接工艺参数通过影响接头微观组织和焊接缺陷来影响接头的力学性能,在转速800r／min和焊速200mm／min的情况下,接头的抗拉强度最高达到母材强度的88％。     

非铁金属的焊接

7050-T7451铝合金的搅拌摩擦焊接试验分析 在不同焊接参数下进行了7050-T7451铝合金的搅拌摩擦焊试验,对接头显微组织进行了光学和TEM分析．并测试了接头的抗拉强度和硬度分布。焊接工艺参数通过影响接头微观组织和焊接缺陷来影响接头的力学性能,在转速800r／min和焊速200mm／min的情况下,接头的抗拉强度最高达到母材强度的88％。     

DH36高强度钢摩擦柱塞焊工艺与接头组织性能

对高强度船体结构钢DH36钢板进行了摩擦柱塞焊工艺试验研究,对焊接接头微观组织、显微硬度、抗拉强度及连接界面处冲击吸收功进行了观察与测试,对连接界面处拉伸断口进行了扫描电镜观察.结果表明,采用优化摩擦柱塞焊工艺可成功实现DH36高强度钢和柱塞的冶金连接,焊缝区出现明显的硬化倾向,其显微硬度最高可达333 MPa;焊接接头抗拉强度高于母材,连接界面处拉伸断口具有微小等轴韧窝和解理断裂的混合特征,但接头连接界面处冲击吸收功为37 J±5 J,明显低于母材205 J.这是由于焊接热循环过程中在母材与柱塞连接界面附近产生了大量贝氏体及魏氏体铁素体组织导致的韧性降低造成的.     

压力对FGH96/GH4169高温合金惯性摩擦焊接头性能的影响

在惯性摩擦焊机上对FGH96/GH4169高温合金进行了焊接,焊后利用光学显微镜、扫描电镜以及拉伸试验机等设备分析了接头的微观组织形貌、显微硬度、拉伸性能及断口形貌. 结果表明,摩擦焊近界面处最高温度接近1 100 ℃,界面处温度超过强化相固溶温度. 焊缝区组织为细小的等轴晶粒,晶粒尺寸远小于母材,热力影响区发生了拉伸变形. 焊后接头热力影响区处的强化相部分重溶,接头界面细晶区的强化相完全重溶. 随压力增大,Co原子的扩散距离增加,接头室温抗拉强度和高温抗拉强度有所升高,断裂位置位于GH4169侧热力影响区,断裂形式为韧性断裂.     

6061/AlSi12异种材料搅拌摩擦焊接头的组织与力学性能

对异种材料6061铝合金和Al Si12合金进行搅拌摩擦焊接试验,探究了6061/AlSi12异种材料搅拌摩擦焊接接头的组织与不同焊接速度对力学性能影响。结果表明:经拌摩擦焊接后,焊核区域由于受到搅拌针强烈的搅拌作用和摩擦作用,受到较高温度的热循环,使得6061晶粒发生再结晶,晶粒细化,块状Si发生缩颈、熔断并粒化,弥散分布在基体上,从而提高接头强度;当焊接速度为400 mm/min时,接头的抗拉强度达到最大175.93 MPa,是6061母材的70%,是Al Si12母材的90%;接头焊缝断面的横向微观硬度分布呈现"阶跃"式,当焊接速度为200 mm/min时,焊核区域的硬度最大。