半螺纹搅拌针对2024铝合金搅拌摩擦搭接焊力学性能影响

作为影响搅拌摩擦焊（FSW）过程中塑性材料上下流动的重要因素,搅拌针螺纹形貌同样对搅拌摩擦搭接焊（FSLW）的材料流动和力学性能有着重要影响.为研究半螺纹搅拌针对FSLW接头显微组织和力学性能的影响,文中将全螺纹搅拌针和半螺纹搅拌针用于包铝2024铝合金FSLW试验,并对不同搅拌针作用下的FSLW接头的横截面形貌、剪切拉伸载荷、断裂位置等方面进行分析对比.结果表明,半螺纹搅拌针会使钩状缺陷向下弯曲,从而使FSLW接头具有较大的有效板材厚度以及搭接宽度.断裂模式同为剪切断裂,但半螺纹搅拌针作用下的FSLW接头拥有更大的拉断载荷.     

薄板AA2024铝合金无针搅拌摩擦焊搭接工艺与接头性能

文中研究了2024薄板铝合金无针搅拌摩擦搭接接头形貌及力学性能,分析了工艺参数对接头成形与力学性能的影响.结果表明,工艺参数对接头成形及力学性能影响显著.接头中Hook缺陷对接头性能影响较大.当旋转速度一定时,焊接速度的增大使得焊核深度减小,Hook缺陷尖端趋于圆滑过渡,接头的拉剪强度随之增大.当焊接速度一定时,随着旋转速度的增大,焊核深度先增大后减小,Hook缺陷尖端上翘的严重程度先加重后减弱,拉剪强度先降低后增加.搭接接头上下两板的横向显微硬度曲线都近似"W"形分布,最低值出现在上板的热影响区.     

铝合金搅拌摩擦焊搭接焊的研究概述

对搅拌摩擦焊搭接接头特征、缺陷、接头的防腐蚀密封等方面的研究进展进行了综述,并指出搅拌摩擦焊搭接焊接在航空制造应用方面待解决的问题.     

不扎透上板对2024-T4铝合金搅拌摩擦搭接焊力学性能的影响

钩状缺陷是影响搅拌摩擦搭接焊接头性能的重要因素. 为了尽可能的避免钩状缺陷的产生,利用不扎透上板的方式对2024-T4铝合金进行焊接,重点分析不同转速下的接头横截面形貌及力学性能. 结果表明,利用不扎透上板的方式所得搭接界面保持连续且主要呈水平方向分布. 由于搅拌针长度较小,焊核区底部的宽度远大于搅拌针尖端直径,使有效连接宽度增加,导致搭接接头在承受拉剪载荷时呈拉伸断裂模式. 与转速为500 r/min相比,600 r/min下接头的有效连接宽度与剪切拉伸强度均有小幅度地增加,最大剪切拉伸强度为143 MPa.     

纳米SiC对2024铝合金搅拌摩擦焊的影响研究

进行了未添加SiC和添加纳米SiC颗粒后1道次和4道次的搅拌摩擦焊接试验。试验结果表明,添加与未添加纳米SiC增强相进行搅拌摩擦焊均能够得到无缺陷的焊缝,且添加纳米SiC的焊核区的硬度得到了提高。1道次焊接后,纳米SiC出现了明显的团聚现象,焊核区的显微硬度值波动较大,多道次的焊接可以使得SiC颗粒分布均匀,焊核区的显微硬度值更加稳定。由于多道次的焊接使热输入增加,导致无SiC颗粒增强相分布的TMAZ和HAZ的硬度值明显下降。添加纳米SiC增强相并进行多道次搅拌摩擦焊可以作为提高焊核区性能的方法。     

影响铝合金搅拌摩擦焊搭接接头性能的因素

本文研究了搅拌摩擦焊搭接接头的界面形态和机械性能.连接了航天工业常用的板材铝合金2024-T3和7075-T6两种材料.通过观察接头横截面的金相和失效部位,发现所有接头都存在板间临界界面.因此,施加二次重复焊以消除板间临界界面.结果表明搅拌摩擦焊搭接接头在强度方面,具有取代其它类似电阻点焊和铆接等连接方法的潜能.     

2024铝合金与SiC_P/Al复合材料搅拌摩擦焊搭接温度场模拟研究

在综合考虑垫板及材料性质随温度变化的基础上,建立了基于流变剪切应力的移动热源模型,并用有限元软件对2024铝合金与SiCP/Al6061复合材料的搅拌摩擦焊搭接温度场进行了模拟。结果表明,模型能够较好地反映异种材料搅拌摩擦焊搭接在搅拌针下压阶段、预热阶段和行走阶段的温度场特征。     

2024铝合金搅拌摩擦焊过程组织演化分析

采用"急停快冷"的方法对2024铝合金搅拌摩擦焊(FSW)的组织演化过程进行了研究,对搅拌头前、后方不同区域进行了EBSD测试,分析了FSW过程中组织演化的规律和机理.结果表明,在FSW前期发生了不连续动态再结晶,在FSW过程中与亚晶界吸收位错而取向差增加相关的连续动态再结晶是其动态形核的主导机制,在随后的冷却过程中晶粒长大成为终态组织,期间发生了部分的静态再结晶.     

钼酸钠对2024铝合金及搅拌摩擦焊焊缝缓蚀效率的影响

通过搅拌摩擦焊（FSW）手段,制备出2024铝合金同种焊接接头.在室温0.2mol/L NaHSO3和0.6 mol/L NaCl混合溶液中,添加不同浓度的钼酸钠,通过静态失重法、动电位极化曲线以及交流阻抗谱（EIS）测试,评价了室温下此缓蚀剂对2024母材及其搅拌摩擦焊焊缝的电化学行为的影响.结果表明,焊缝的缓蚀效率要优于母材的缓蚀效率,且随浓度增加而增加,钼酸钠是一种有效的阳极钝化型缓蚀剂,并且其缓蚀作用效果和金属表面状态密切相关.     

铝合金6061高转速无倾角微搅拌摩擦焊温度分布研究

对0.8 mm厚6061铝合金超薄板微搅拌摩擦焊过程进行测温实验,并对微搅拌摩擦焊过程工件温度控制技术进行研究,分别研究了工艺参数如焊接速度、主轴转速、下压量以及焊接过程外加压缩空气冷却等因素对微搅拌摩擦焊过程工件温度的影响。测温实验结果表明,随焊接速度的升高,焊接热输入降低,温度峰值下降,冷却速度值减小,主轴转速越高,热输入越大,温度峰值上升,冷却速度值增大。当下压量增大,产热剧烈升高,下压量从0.05 mm增大至0.1 mm,距离焊缝5 mm处的温度峰值从72.28℃上升至115.06℃,增加了54.65%。在保证焊接质量的前提下,尽量降低下压量对控制温度峰值具有良好的效果。此外,外加气冷是控制温度峰值的有效手段,对冷却速度的影响最大。加气冷时冷却速度值增大约为未加气冷时的4倍,有利于降低高温停留时间,改善焊缝冷却过程。     

搅拌摩擦焊工艺参数对2024-T351铝合金搭接焊接头成形质量和力学性能的影响

研究搅拌摩擦焊时R/v比对2024-T351铝合金焊接质量的影响。搅拌摩擦焊时搅拌针的旋转速度设定为750、950和1180 r/min,焊接速度在73~190 mm/min内变化,对应的R/v比在5.00~10.27内。采用各种无损（外观检测、X射线检测）和有损（金相观察、拉伸实验和硬度测量）检测手段对焊接试样进行分析。在所有的试样中,搅拌摩擦焊中各种典型的区域都有存在,不同的区域其晶粒尺寸不同。接头的拉伸性能为基材的52.2%~82.3%。在R/v比为8.06,10.17和10.27时焊接质量最佳。其原因是在最佳搅拌速度下,材料围绕搅拌针充分流动,从而能够填充其中产生的空隙,阻止空洞的生成。结果还表明,R/v 比对接头的硬度分布、洋葱样形状、裂纹的萌生和扩展都有影响。     

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%。     

5082铝合金板搅拌摩擦焊搭接接头性能研究

采用搅拌摩擦焊对1. 5 mm和2 mm不同厚度5082铝合金板进行搭接焊,通过拉剪实验对焊接接头进行室温拉剪性能检测,用光学显微镜对接头横截面进行微观组织观察,用扫描电镜(SEM)对拉剪断口形貌进行分析。结果表明:在下压量为2. 485 mm、主轴的倾斜角度为3°、焊接速度为60 mm/min、搅拌头转速为800 r/min的工艺参数下,接头的拉剪强度可达228 N/mm2,拉剪断裂发生在薄板的前进侧热机影响区,断裂方式为韧-脆混合断裂;焊核区发生动态再结晶生成了细小的等轴晶,热机影响区组织发生塑性变形,热影响区组织与母材的相当。     

2024铝合金搅拌摩擦焊焊缝表面腐蚀机理探索

在分析2024铝合金FSW焊缝表面组织及析出相种类的基础上,采用腐蚀类原位观察揭示了焊缝表面的腐蚀演变行为,结合透射电镜、示差扫描量热分析及电化学分析对焊缝接头的腐蚀机理进行了探索。结果表明：FSW后,焊缝区的耐蚀性能下降,SAZ腐蚀最严重,点蚀的起源为S相。焊缝区晶体缺陷增加,导致晶粒和晶界在电化学性能上的不均匀性增大。在FSW过程中SAZ的S相粒子被打碎,并发生部分回溶。当腐蚀发生时,被打碎的S相加大了 SAZ的点蚀密度;溶入基体的Mg元素,提高了轴肩作用区的活性。     

工艺参数对5754铝合金搅拌摩擦焊搭接接头剪切性能的影响

在旋转速度800 r/min和焊接速度300 mm/min条件下,对3 mm厚的5754铝合金板材进行搅拌摩擦焊搭接试验,研究了工艺参数(搅拌针长度、轴肩尺寸和上板承力位置)对搭接接头拉伸性能的影响规律。结果表明,搅拌针长度由3.2 mm增加到5 mm时,可以消除AS侧的隧道缺陷,但Hook缺陷依然存在于RS侧;当上板前进侧承力时,产生较大面积的隧道缺陷;当轴肩尺寸由12 mm增大到16 mm时,隧道缺陷消除,但是在AS和RS侧均存在Hook缺陷。5754铝合金FSW搭接接头的最大拉力和抗剪强度受隧道缺陷和Hook缺陷影响显著,当搅拌针长度5.0 mm或轴肩尺寸16 mm时,搭接接头的微观组织中没有隧道缺陷,并且Hook缺陷尺寸较小,5754铝合金搅拌摩擦焊接头的最大拉力较大,抗剪强度较高。     

异种铝合金单层板与双层板对搭接搅拌摩擦焊

将一块厚4 mm的LF5铝板与两块厚2 mm的6063铝板组成并种铝合金对搭接复合接头,进行搅拌摩擦焊工艺试验并优化焊接参数,获得优质焊缝.重点研究搅拌头转速、搅拌针偏移量对复合接头抗拉强度的影响,并对焊缝表面及横截面宏观形貌、焊缝“洋葱环”组织形貌、焊缝缺陷等进行观察.分析在搅拌针选取不同偏移量的条件下,双层板一侧的...     

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。     

2024铝合金搅拌摩擦焊二维流场的数值模拟

采用计算流体力学软件FLUENT建立了基于有限体积法的二维塑性材料流动模型,对2024铝合金搅拌摩擦焊接过程中材料的塑性流动进行数值模拟,研究了焊接参数影响焊缝区域在沿垂直焊件表面方向上材料塑性流动特征的规律。结果表明,在紧靠搅拌头区域材料的塑性流动最剧烈,速度明显高于距搅拌头较远的区域,且材料在回撤边发生绕流现象;随着搅拌头旋转速度的增加,搅拌头附近区域材料流动速度增加,且材料流动较剧烈的区域明显扩大;焊接速度的提高对搅拌头及其附近区域材料的流动影响不大。     

铝合金薄板搅拌摩擦焊搭接界面缺陷与接头性能

针对2A12–T4铝合金薄板进行了搅拌摩擦焊搭接试验,研究了焊接参数对缺陷形态与接头性能的影响规律. 结果表明,勾状缺陷具有更大的高度和弯曲角度,最大缺陷高度为上板厚度的12.7%. 随焊接速度增大,缺陷高度减小.随转速提高,勾状缺陷高度先增加后减小,冷搭接缺陷高度呈“V”形变化. 在950 r/min,200 mm/min下接头强度最高,接头系数可达84%. 维氏显微硬度分布呈“W”形,上板出现接头软化,焊核区下部硬度高于上部硬度. 冷搭接缺陷是影响接头性能的主要因素,由于有效搭接宽度较小,接头断裂方式为沿搭接面的剪切断裂.     

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。