防锈铝搅拌摩擦焊接

通过大量试验研究了防锈铝LF21搅拌摩擦焊接技术,深入分析了防锈铝搅拌摩擦焊接头的金相组织和力学性能,并探讨了焊接参数对组织性能的影响.对于3mm厚的防锈铝板,优化的搅拌头材料为ICr18Ni9Ti,形状为圆锥带凹面形,轴肩尺寸为φ12mm,焊针跟部直径为4mm,焊针端部直径为2.8mm,焊针高度为2.7mm.优化的焊接工艺参数范围为旋转速度950-1 500 r/min,焊接速度37.5～60mm/min.研究的成果可应用于有色金属材料搅拌摩擦焊接参数的优化,推动中国搅拌摩擦焊接技术在铝焊接中的应用.     

搅拌摩擦在超塑性材料焊接及成形方面的应用

大量的研究结果表明搅拌摩擦焊接是保证超塑性材料焊接后仍能保持高强度和高塑性的有效焊接方法。尤其是在高应变速度、低温和较低流动应力情况，采用搅拌摩擦成形（Friction Stir Process:FSP）技术来生产超塑性材料是相对简单且有效的方法。对搅拌摩擦在超塑性材料焊接和成形方面的进展做了简要的总结，包括材料、工艺参数及其影响因素等方面。     

搅拌摩擦焊焊缝塑性金属流场的数值模拟

依据流体力学理论,建立搅拌摩擦焊的三维流场有限元模型,根据试验参数确定流场的定解条件对搅拌摩擦焊过程进行数值模拟,得到了焊缝塑性金属的三维速度场、流线轨迹.结果表明:焊缝上部金属呈规则的层流,下部金属呈不规则的紊流;塑性金属在厚度方向上发生了循环迁移,搅拌针附近的塑性金属沿搅拌针向上迁移,其外围的金属则向下迁移.     

搅拌摩擦焊焊缝塑性金属流动的实验研究

用铝箔作为标示材料,进行了LY12铝合金的搅拌摩擦焊试验.焊后在与焊缝表面平行的截面上,观察了标示材料在焊缝中流动的痕迹.结果表明,左旋螺纹探针搅拌头搅拌摩擦焊过程中,焊缝材料在水平面的流动与焊缝中心是不对称的.在焊缝上部,前进边的标示材料向前迁移,而返回边的标示材料绕过搅拌针向后迁移;在焊缝中下部,搅拌针周围出现塑性环.     

流动摩擦焊接过程塑性金属流动行为

搅拌工具端部形貌特征影响焊缝成形,工具端面的渐开线有利于焊接时塑性金属的流动,在焊缝的上部材料受到焊接工具的作用发生层流运动,材料由搅拌工具边缘向中心流动,而中心处聚集的材料挤压周边的材料向阻力小的方向运动,材料在厚度方向混合从而形成一个循环往复运动。同时采用数值模拟和实验手段对其进行了验证。     

影响搅拌摩擦焊金属塑性流动的因素

针对LF6/LD10、12／T2研究了搅拌摩擦焊(FSW)的金属塑性流动。通过工艺试验，分析了影响FSW金属塑性流动的因素。研究结果表明，被焊材料反复动态再结晶是其持续塑跬流动的前提条件。影响金属塑性流动的因素主要有两个——材料的变形温度和变形速率。搅拌工具使材料保持高应变速率，并对材料快速加热，致使层错能很高的铝发生动态再结晶，促使其稳定流动。保持一定的焊接温度有利于金属动态软化，促进塑性流动，实现焊接。     

铝合金LD10-LF6搅拌摩擦焊的金属塑性流动

通过对LF6／LD10进行搅拌摩擦焊(FSW)的工艺试验研究，分析了工艺参数对金属流动的影响。结果表明，当压入量和倾角大小适宜，采用带有螺纹的搅拌工具(T001)时，能促进金属塑性流动；在一定范围内提高旋转速度或者焊接速度，不但能促进金属塑性流动，并且能使金属以涡形层状间混方式流动。当采用低速度参数，LF6铝合金处于前进侧时，涡形层状问混结构呈现均匀分布；LF6铝合金处于后退侧，则结果相反，但是提高旋转速度，不论LF6铝合金处于哪一侧，金属都能稳定流动。     

搅拌摩擦焊塑性金属流动基本模型

通过对搅拌摩擦焊接过程进行抽象和假设,建立了搅拌摩擦焊接过程中塑性金属流动的基本模型.文中定义了步长塑性层、步长空腔以及剥离侧和堆积侧等概念.提出了步长塑性层是塑性金属转移流动的基本单元,步长塑性层连续转移流入并填满步长空腔,塑性金属流动的一个周期结束同时下一个周期开始.分析了步长塑性层流动的驱动力以及阻力等因素.结果表明,若步长塑性层不能全部填满步长空腔,焊缝中会出现体积型缺陷的结论.步长塑性层在流入步长空腔的过程中,同时会掉头转向.     

搅拌摩擦加工AZ31细晶镁合金超塑性行为研究

借助搅拌摩擦加工工艺制备了AZ31细晶镁合金,研究对比了原始母材和各种晶粒尺寸细晶镁合金的超塑性行为。结果表明：AZ31板材平均晶粒尺寸由7.67μm细化到0.94μm~3.21μm。在450℃,应变速率5×10-4/s-1时原始母材最大延伸率为630%,搅拌摩擦加工后的材料最大延伸率为405%,说明晶粒尺寸与超塑性性能没有线性关系。超塑性变形机制主要是晶界滑移,孪生对变形也有一定影响。断裂机制是晶间微小空洞的形成、长大和连接。     

搅拌针偏心距对焊缝金属塑性流动行为的影响

采用搅拌针偏心距分别为0.1,0.2,0.3,0.4 mm搅拌头对叠层进行焊接试验,分析其对焊缝金属塑性流动行为影响.结果表明,焊缝由轴肩区、紊流区、焊核区及挤压区组成,其中紊流区为焊核区和轴肩区挤压金属形成的结果,前进侧挤压区金属变形尺寸明显大于返回侧.随偏心距增加,焊核区面积、宽度及挤压区标示材料向上迁移高度先增大后减小,前进侧标示材料向上迁移距离大于返回侧.由0.2 mm偏心距搅拌头获得焊核区面积和标示材料向上迁移距离最大.但焊核区宽度最大焊缝由0.3 mm偏心距搅拌头获得.根据焊缝金属塑性流动形态,提出搅拌针波动式挤压物理模型.     

铝合金搅拌摩擦焊接头行为分析

详细介绍了搅拌摩擦焊（FSW）接头塑性流变数值模拟所得到的结果，并且利用搅拌摩擦焊的“插入试验”，测量了搅拌头旋转着插入铝合金材料过程中作用在搅拌头上的作用力，并将之转化为有效的粘度值和温度输出，确定了搅拌摩擦焊过程中充分塑化区（FPZ）的材料粘性，3－D数值模拟结果显示了搅拌头肩台下大约1.5mm的紊流区域的形成；解释了在异种金属搅拌摩擦焊接过程中无序混合产生的间混薄层结构，以及局部液相形成（初始熔化）引起的搅拌头的瞬间滑移导致了在特定的温度下（Tcrit）的材料粘性迟滞。     

AZ31B/LY12的搅拌摩擦焊研究

针对异种材料AZ31B镁合金与LY12铝合金进行了搅拌摩擦焊技术研究,结果表明,当选定恰当的焊接工艺参数时,AZ31B/LY12搅拌摩擦焊接是可行的,能得到外观形貌基本良好的接头.同时镁铝合金的片层结构由于材料的彼此挤压而相互挤入,发生明显的变形,从而导致焊接接头的力学性能较母材有所降低.     

5083铝合金搅拌摩擦焊研究

试验研究了3.5mm厚铝合金5083-H321搅拌摩擦焊工艺,分析了焊接参数对焊缝成型、力学性能和金相组织的影响.结果表明,5083-H321铝合金具有良好的搅拌摩擦焊接性能,采用优化的工艺参数可以使焊接接头的抗拉强度达到母材的93.6%,正弯和背弯角度均可达到180°.     

5083铝合金搅拌摩擦焊研究

试验研究了3.5mm厚铝合金5083-H321搅拌摩擦焊工艺,分析了焊接参数对焊缝成型、力学性能和金相组织的影响。结果表明,5083-H321铝合金具有良好的搅拌摩擦焊接性能,采用优化的工艺参数可以使焊接接头的抗拉强度达到母材的93.6%,正弯和背弯角度均可达到180°。     

摩擦搅拌焊6061-T6铝合金焊接接头的组织与性能

采用搅拌摩擦焊对6mm厚度的6061-T6铝合金进行单道平板对接焊,研究了焊接接头的力学性能和组织.结果表明,转速较小时,焊接接头会出现明显的搅拌摩擦焊接特有的“螺旋体”断口,其接头性能不高;随着转速的提高,接头性能得到改善.X射线衍射分析结果表明,焊缝组织中由于搅拌温度而引起部分强化相的重溶.透射电镜的研究结果表明,焊缝中的主要增强相依然为β”.     

镁合金搅拌摩擦焊接技术

对5mm厚镁合金AZ31B板材的摩擦焊接技术进行了试验研究，结果表明：适合其板材的搅拌摩擦焊接的搅拌头，材料为W6MoSCr4V2高速钢，结构为凹面圆台形，根部直径5．5mm，端部直径为2．5mm，轴肩尺寸为12mm，长度为4．7mm。镁合金搅拌摩擦焊接头的抗拉强度可达母材的90％，延伸率可达母材的50％。搅拌摩擦焊接头焊合区为动态再结晶组织，在接头前进边焊合区与母材有明显的分界线，返回边过渡区有金属微熔的迹象。     

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。     

LY12搅拌摩擦焊接技术

搅拌摩擦焊接是一种新兴的焊接工艺,本文作者在立式铣床上配置辅助夹具,对LY12铝合金做了大量的搅拌摩擦焊接（Friction Stir Welding)工艺试验,在焊接过程中捕捉到一些与接头形成相关的理化信息,进而探讨了FSW接头的形成机理,初步优化了LY12铝合金FSW工艺参数,分析研究了搅拌头形状、旋转速度、焊接速度对FSW接头质量的影响。试验结果表明,焊接厚度为4mm的LY12铝合金,夹持器与特形指棒直径之比3：1为好,特形指棒直径与焊件厚度之比1：1为好。焊接速度选择37．5mm/min。搅抖头旋转速度选择2000r/min时,接头质量良好。本文试验结果为进一步研究开发搅抖摩擦焊接技术奠定了一定的理论与试验基础。     

搅拌摩擦焊接技术最新进展

搅拌摩擦焊(Friction Stir Welding,简称FSW)是由英国焊接研究所TWI于1991年开发的专利技术,并且在随后取得了巨大的进展。综述了近10年来国内外搅拌摩擦焊技术的发展概况和最新进展,阐述了搅拌摩擦焊技术的原理、工艺特点及其广泛的工业应用前景,指出搅拌摩擦焊技术研究的必要性和紧追性。     

铝合金搅拌摩擦焊焊接缺陷分析

采用搅拌摩擦焊方法对6mm厚的2A12及3A21铝合金进行焊接。对其焊接速度、旋转速度及压入量等工艺参数选择不当所产生的接头缺陷进行了分析;焊接缺陷的产生与焊接热输入及焊缝塑性金属的软化相关。当热输入不足或者塑性金属的软化程度较差时都会导致焊接缺陷的形成。