铝合金搅拌摩擦对接焊接头组织与性能研究

研究了5083铝合金搅拌摩擦焊(FSW)焊接接头组织与性能,采用金相显微镜观察焊接接头各区域的微观组织,并对接头显微硬度和力学性能进行了测定。结果表明,5083铝合金搅拌摩擦焊焊核组织为动态再结晶生成的细小组织,强化相均匀分布;热机影响区由于动态再结晶和焊接热循环的双重作用,组织变化较大,晶粒有一定程度的长大,强化相有所细化;热影响区仅仅受到热循环作用,使得晶粒粗化和强化相出现聚集现象。搅拌摩擦焊接接头中心硬度与母材基本相当,热机影响区和热影响区由于焊接热输入的原因,使得硬度有所降低。搅拌摩擦焊室温拉伸性能和冲击性能不低于母材的,其中拉伸试样均断裂于母材,焊核室温冲击值达到母材的1.5倍以上,热影响区冲击值与母材的相当。     

压铸态AZ91D镁合金搅拌摩擦焊接头微观组织研究

采用搅拌摩擦焊工艺对4mm厚的压铸态AZ91D镁合金进行对接工艺实验,搅拌头旋转速率1500r/min,焊接速率120mm/min;使用光学显微镜和扫描电镜对焊接接头微观组织进行了研究。结果表明:焊缝外观成形美观,但内部存在贯穿型隧道状孔洞缺陷;焊核区为典型的变形-再结晶组织,为细小、均匀的等轴晶;机械-热影响区为变形-部分再结晶组织,热影响区组织形貌与母材相近但伴有轻微的长大现象;焊核区与机械-热影响区的过渡具有以下特征:在前进侧呈现"突变"特征,在后退侧呈现"渐变"特征。     

5083铝合金搅拌摩擦焊接头的显微组织与力学性能

对8 mm厚5083-H321铝合金板进行了搅拌摩擦焊接试验,研究了焊接工艺参数对搅拌摩擦焊接头显微组织和力学性能的影响。结果表明:该搅拌摩擦焊接头焊核区显微组织为细小的等轴晶组织,热机影响区为拉伸弯曲变形组织,热影响区非常窄,其晶粒尺寸与母材相当;综合接头表面形貌和拉伸性能得到较佳的搅拌摩擦焊接工艺参数为使用搅拌针为三棱形带螺纹、轴肩为内扣型的搅拌头,主轴转速为300 r·min^-1,焊接速率为120 mm·min^-1;在该工艺条件下接头表面成形良好,抗拉强度可达到母材的94.5%。     

6061铝合金无倾角搅拌摩擦焊工艺及性能

目的 为了适应空间曲面构件的搅拌摩擦焊,开展6061铝合金无倾角搅拌摩擦焊工艺及性能的研究。方法 采用无倾角搅拌摩擦焊用的搅拌头,对5 mm厚6061-T6铝合金板材进行试验,研究焊缝成形及接头力学性能,并分析接头组织特征。结果 零倾角搅拌摩擦焊接头从组织上可区分为5个不同区域：焊核区(WNZ)、热力影响区(TMAZ)、热影响区(HAZ)、轴肩影响区(SAZ)和母材(BM);随着搅拌头转速增加,焊缝宽度和焊核尺寸均先变大后变小;随焊接速度增加,焊缝宽度和焊核尺寸均逐渐变小;当焊接速度固定时,随搅拌头转速增加,接头拉伸强度先增加后减小;当搅拌头转速固定时,随焊接速度增加,接头拉伸强度逐渐增大。结论 采用无倾角搅拌摩擦焊接方法,能够实现对5 mm厚6061-T6铝合金板材的有效焊接。     

7A52铝合金薄板搅拌摩擦焊焊缝的组织形貌

采用自行研制的便携式搅拌摩擦焊设备,对厚度为3mm的7A52铝合金薄板进行焊接试验。用金相显微镜、扫描电镜等分析测试手段,分析了焊缝的微观组织结构。焊缝可分为焊核、热机影响区、热影响区等三个区域。焊核为细小均匀的等轴晶,晶粒明显细小;热机影响区出现了晶粒粗化现象,由母材的细纤维组织变为具有弧度的弯曲粗纤维组织;热影响区组织发生了回复、再结晶和粗化。     

镁合金搅拌摩擦焊接组织特征研究

通过对镁合金AZ31进行搅拌摩擦焊获得了成型良好的焊缝,采用金相显微镜对焊缝组织进行了分析,并采用透射电镜和X射线能谱仪对晶粒形貌和晶界析出的第二相进行了观测分析。结果表明,镁合金搅拌摩擦焊可以获得组织致密的焊缝,焊缝区域根据组织特点可以分为焊核区、热机影响区和热影响区;焊核区"洋葱环"之间呈现层片状结构,晶界强化相数量减少且尺寸变小;热机影响区在前进侧和焊核区有明显的分界,晶粒呈细长条状,后退侧和焊核区分界相对不明显,晶粒变形较小;热影响区在前进侧较窄,组织与母材组织相比变化较小,而后退侧热影响区较宽,晶粒尺寸有所增长,这与搅拌摩擦过程中金属切削迁移的堆积过程有关。     

汽车轮辋用钢搅拌摩擦焊接头组织及力学性能

目的 为搅拌摩擦焊在轮辋钢的应用提供理论数据。方法 选用厚度为4.5 mm的江铃汽车V362轮辋钢板B380CL,采用不同的焊接参数,获得搅拌摩擦焊接头,对焊缝宏观成形及微观组织进行分析,研究焊接参数对组织的影响;通过进行拉伸试验和硬度测试,分析焊接参数对焊接接头性能的影响;对接头焊缝进行X-Ray无损探伤。结果 当搅拌头旋转速度为950 r/min,焊接速度分别为37.5, 47.5, 60 mm/min时,均能形成焊接接头。焊接速度为47.5 mm/min时,焊缝宏观成形较好,微观组织无缺陷,微观组织为铁素体和珠光体,抗拉强度最高,超过母材;焊接接头各区域微观组织硬度较母材高,伸长率较焊接速度为37.5 mm/min时的接头高。结论 搅拌摩擦焊实现轮辋钢的对接,该研究中旋转速度950 r/min,焊接速度47.5 mm/min为最佳工艺参数,接头抗拉强度超过母材。     

线性摩擦焊接头形成过程及机理

分析了异质钛合金线性摩擦焊接头焊合线近域组织结构,结合飞边形貌及组织特点,探讨了线性摩擦焊接头的形成机理。结果表明,在线性摩擦焊接过程中摩擦界面温度超过钛合金基体材料相变点,焊后摩擦界面两侧均有高温塑性层残留并发生再结晶,焊缝区为完全再结晶组织,TC11侧焊缝区为细小针状组织,TC17侧焊缝区为亚稳态β组织。异质钛合金线性摩擦接头形成机理研究表明,在线性摩擦焊接过程中以及焊后摩擦界面始终存在,界面两侧的高温黏塑性金属没有发生机械混合,界面两侧原子发生了扩散迁移现象,在接头结合界面处形成扩散过渡区。摩擦焊通过扩散与再结晶的共同作用形成焊接接头。     

转速对 7075-T651 铝合金搅拌摩擦焊接件内部残余应力分布的影响

目的掌握铝合金搅拌摩擦焊接板内部残余应力的分布,为控制焊接残余应力、改进焊接工艺和提高焊接件质量。方法以13.6 mm厚的7075-T651铝合金为研究对象,用短波长X射线衍射技术,对在不同搅拌头转速下搅拌摩擦焊接板内部的残余应力进行了无损测试,并对焊接接头在板厚中心层上的微观组织和显微硬度进行了研究。结果在垂直于焊缝截面上的显微硬度均呈"W"型分布,焊核区的显微硬度高于其两侧的热机械影响区和热影响区,但低于母材区的硬度;随着转速的增大,接头硬度的最小值减小,低硬度区的范围越大。横向残余应力绝对值整体小于焊接方向;焊核区为正应力,热机械影响区残余应力减小且变化梯度最大;残余应力的极大值位于热影响区和热机械影响区的交界处;残余应力极大值与硬度最小值的位置重合。结论通过残余应力的无损检测分析,不仅可以直接获得加工件内部应力分布,还可以间接获得加工件内部的加工缺陷情况,为改进加工工艺、提高成形精度提供依据。     

压铸镁合金AZ91D搅拌摩擦焊接头焊核演变机理研究

搅拌针旋转频率为1200r/min、焊接速率为40mm/min条件下,对4mm厚的压铸镁合金AZ91D进行连接,可获得无缺陷的焊缝接头。使用OM,SEM对焊缝接头微观组织进行观察。结果表明:压铸镁合金AZ91D搅拌摩擦焊接头焊核区域微观组织呈现出较大差异,顶部冠状区组织为均匀粗大、高致密度的再结晶晶粒,平均晶粒约为15μm;中心环形区域及焊核底部组织相对细小,均匀程度不如焊核冠状区;焊核区组织均为再结晶晶粒,晶粒形核模式与非连续动态再结晶模式类似。     

热塑性树脂基复合材料焊接研究

综述了国内外正在广泛研究的4种焊接方法:电阻焊植入焊,超声焊,感应焊和线性振动焊,介绍了这4种方法的基本原理,并分析了焊接过程中应注意的关键问题,对比了这些方法的优、缺点,并展望了当前的研究动向.     

浅谈压力容器焊接质量控制

焊接质量对压力容器的寿命和安全运行起着关键作用,对其应加以控制,主要从焊接工艺、焊接材料和焊接检验方面阐述怎样控制。     

钼—镍箔材单周波脉冲凸焊研究

本文总结了钼一镍箔材料单周波脉冲凸焊获得优质接头的工艺条件,并对该接头的结合特点进行较为深入的分析。     

锁孔TIG焊接技术的研究进展

锁孔TIG焊接技术具有不开坡口、单面焊双面成形的特点,尤其适用于中厚板焊接。首先介绍了锁孔TIG焊的基本原理,然后分析了目前锁孔TIG焊接波形控制技术的研究现状,主要包括恒流锁孔TIG焊、单脉冲锁孔TIG焊和高低频双脉冲锁孔TIG焊。针对现有锁孔TIG焊接技术存在热输入量过大、接头组织晶粒粗大等缺点,重点介绍了一种新型的快频脉冲TIG焊接技术,它通过快频脉冲电流产生的电磁场对电弧进行压缩,控制焊接过程的热输入量,达到提高焊接质量的目的。与传统脉冲电弧相比,快频脉冲电弧的收缩效果更为明显,可细化焊接接头组织,将快频脉冲焊接技术应用于锁孔TIG焊是今后研究的热点和主要发展方向。     

铝壳体焊接的工艺设计及新技术应用

通过分析铝合金焊接特点和批量生产性质,进行多种焊接工艺方案的比较.认为采用变极性等离子焊接工艺及支管焊接新技术,可提高焊接效率,保证焊接质量的稳定性,获得良好的经济效益.     

核电站控制棒驱动机构Canopy焊缝焊接温度场和应力-应变场模拟

目的 研究机加工和拉拔2种成形方式下得到的填充环对Canopy焊缝的影响,获取焊接焊缝成形、焊接残余应力和变形的相关数据,以指导Canopy焊缝焊接工艺。方法 采用数值模拟的方法,建立Canopy焊缝焊接数值分析模型,模拟焊接温度场、焊接残余应力和焊接残余变形。结果 拉拔成形环焊接熔池高度为9 mm,机加工成形环焊接熔池高度为8.3 mm;机加工成形环焊接最大残余应力为255.6 MPa,而拉拔成形环焊接最大残余应力为277.8 MPa,均出现在管座紧贴焊缝的位置;机加工成形环焊接残余变形为0.19 mm,拉拔成形环焊接残余变形为0.186 mm,最大残余变形均出现在焊接起始位置附近,在焊缝与管座交接的位置。结论 熔池形貌直接影响了热影响区域的大小,拉拔Y型环焊接熔池高度更大,焊接的热影响区域更大;拉拔Y型环焊接残余应力略大于机加工Y型环焊接残余应力;机加工成形环和拉拔成形环焊接残余变形相近。     

船用钛合金高效焊接工艺研究

本试验以板厚为4mm的Ti70和16 mm的TA5两种钛合金为焊接对象,对等离子弧焊(PAW)、激光焊(LW)及激光-MIG复合焊3种高能量密度高效率的钛合金焊接方法进行了初步的工艺探索,得到了性能优良的焊接接头,研究成果丰富了实船建造的钛合金焊接工艺。     

热塑性塑料的电阻焊焊接工艺

采用导电炭黑(CB)填充的高密度聚乙烯(HDPE)复合材料加热单元来焊接HDPE样条。研究发现,炭黑填充量高于12%(质量分数,下同)时,复合材料的电阻率降到3Ω.cm以下;用炭黑含量为12%、16%及20%的加热单元来焊接HDPE时,合适的焊接电压分别为33 V、23 V和20 V。通过搭接焊和对焊,从剪切破坏强度和拉伸破坏强度两个方面来评价焊接性能。结果表明,当焊接时间在6 min左右时,三种不同炭黑含量的加热单元的焊接系数均超过0.9,焊接时间10 min左右时,焊接系数可以达到1,焊接性能优良。     

我国焊接材料的发展趋势

近年来,我国焊接材料的产量占到世界总产量的一半以上,并且随着国民经济的发展,我国焊接材料的消耗量仍将保持增长趋势。并且钢材品质的提高及品种的完善,对焊接材料提出了更高的技术要求。本文论述了近几年国内焊接材料的应用现状,分析了焊接材料的应用领域,总结出我国焊接材料的发展趋势。     

半球体焊接熔池弹性波动力学理论的研究

采用弹性体力学理论,对焊接熔池波动力学进行了探讨。建立了焊接熔池波动方程。证明了波动方程解的稳定性,并获得了波动方程的通解。通过有限差分法求解了焊接熔池波动频率与焊接熔池半球体半径R之间关系的数值解。为实时检测焊接熔深变化提供了一种有效方法,采用1Cr18Ni9Ti的试验结果与理论计算结果吻合良好。