Al-Mg-Mn-Sc-Zr合金板材搅拌摩擦焊和氩弧焊焊接接头的对比

研究Al-Mg-Mn-Sc-Zr合金的焊接工艺和焊接接头组织和性能。采用搅拌摩擦焊（FSW）和氩弧焊（TIG）2种焊接工艺对该合金的热轧和冷轧-退火2种使用态板材进行焊接。采用比较研究的方法测定和研究焊接接头的力学性能和显微组织,利用光学显微镜和透射电子显微镜研究焊缝的显微组织和力学性能之间的关系。结果表明,与基材相比,Al-Mg-Mn-Sc-Zr合金的热轧和冷轧-退火板材的FSW和TIG焊接接头的强度均下降,但FSW焊接系数高于TIG焊接系数。这是因为FSW焊接接头焊核区亚结构强化的丧失和Al3（Sc,Zr）的析出强化作用的极少量丧失,而TIG焊焊接接头的软化主要原因是其形变强化的完全丧失和Al3（Sc,Zr）的析出强化作用的大部分丧失,且搅拌摩擦焊焊核区晶粒比TIG焊的焊缝区晶粒更细小。     

1060铝搅拌摩擦焊与TIG焊接头组织和性能分析

对4 mm厚1060铝分别进行了搅拌摩擦焊(FSW)和钨极氩弧焊(TIG),焊后对FSW和TIG接头的显微组织和力学性能进行了对比研究。结果表明:FSW接头的焊核区发生了动态再结晶,形成了细小的等轴晶粒;热机影响区受搅拌头机械搅拌和焊接热循环的综合作用组织发生了较大程度的变形;热影响区组织发生粗化现象。TIG接头组织表现出明显的铸态组织,且靠近熔池的柱状晶沿母材向对接中心线显著长大。力学试验表明:FSW接头的抗拉强度优于TIG接头的抗拉强度,约为TIG接头的1.5倍。两种接头的断裂形式均为韧性断裂;两种接头的显微硬度最低值均出现在热影响区,且FSW接头的显微硬度优于TIG接头。     

焊接方法对2219板材组织和力学性能的影响

分别采用搅拌摩擦焊(FSW)和钨极氩弧焊(TIG)对2219铝合金大型锻环上切取的板材进行焊接,通过维氏硬度和拉伸试验对焊接接头的室温力学性能进行了测试,并采用金相显微镜和扫描电镜等手段对接头的显微组织进行了观察。结果表明,两种焊接方法都使2219铝合金的硬度、强度和塑性下降,FSW焊接接头的硬度、强度明显高于TIG焊接接头,但是塑性相当。这是由于FSW焊缝处的组织相对于TIG焊更加细小,而且分布有一定数量的析出相。FSW和TIG焊接接头的断裂模式为韧性和脆性混合断裂。FSW和TIG焊接接头断裂位置分别为热机影响区和熔合区。     

焊接方法对C24S铝锂合金组织和性能的影响

对2 mm C24S铝锂合金薄板进行TIG焊和FSW焊接试验,焊后利用光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)观察分析两种焊接方法所得接头的显微组织,并测试其室温拉伸性能和显微硬度。结果表明:TIG焊所得接头组织粗大,焊缝气孔缺陷严重,焊缝区强化相大量溶解,接头抗拉强度仅为母材的47.9%,焊缝显微硬度为92 HV,且拉伸接头塑性较差;FSW焊焊缝成形良好,接头组织细小,且焊缝强化相并未溶解,接头拉伸强度达到母材的82.6%,焊缝显微硬度高达115 HV,接头塑性良好。     

Al-10Sr合金焊接接头组织和性能分析

分别采用TIG焊和火焰钎焊焊接了铝锶合金,并比较了焊接接头的显微组织和力学性能.结果表明,在铝锶合金的TIG焊焊缝中,均匀分布着Al4Sr、Al2Sr两相混合物针状组织;而在火焰钎焊的焊缝中,未出现典型的针状组织.由于TIG焊焊缝中针状相的弥散析出,引起Sr元素再分配,并强化焊缝基体,使得TIG焊焊缝的硬度远高于母材;TIG焊接接头的抗拉强度为78.44 MPa,拉伸断口显示母材中心有局部未焊透现象.采用火焰钎焊焊接铝锶合金时,能获得焊缝表面成形良好、无焊接缺陷的焊接接头,接头抗拉强度为72.07 MPa,达到TIG焊的抗拉强度水平.     

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.     

7xxx高强铝合金搅拌摩擦焊研究进展

针对7xxx高强铝合金的搅拌摩擦焊研究现状，主要从焊接缺陷、搅拌针形状的选择、接头软化、疲劳性能及耐蚀性等方面详述了7xxx高强铝合金焊接过程中存在的问题。对于7xxx高强铝合金的搅拌摩擦焊（FSW），焊接缺陷及焊缝成形质量差都会导致接头软化、疲劳寿命降低及耐蚀性变差等问题；优化FSW焊接工艺参数，减少焊接缺陷，改善焊缝成形质量，有利于降低接头软化程度、提高接头的疲劳寿命及耐蚀性；选择合适形状的搅拌针对7xxx高强铝合金进行FSW，有利于改善接头的力学性能；对FSW接头进行表面机械滚压处理和超声冲击处理，改善接头表面的应力状态，有利于改善接头的疲劳性能；对FSW接头进行适当的焊后热处理，改善接头中强化相的形态、分布状态及晶粒特征，有利于改善接头的耐蚀性。     

6061铝合金搅拌摩擦焊沟槽及隧道缺陷补焊工艺研究

搅拌摩擦焊焊接过程中,因焊接参数选取不当或设备稳定性不足时,焊接接头中就会产生沟槽、隧道等缺陷。文中选用6061铝合金车体材料,采用不同工艺对沟槽、隧道缺陷进行补焊,并对补焊后接头的组织性能进行分析。结果表明,采用TIG+FSW(friction stir welding,搅拌摩擦焊)或TIG+FSSW(Friction stir spot welding,搅拌摩擦点焊)焊接工艺可以对沟槽、隧道等缺陷实现补焊。且补焊后可以得到焊接变形小、强度高、塑性好的接头,不同的补焊工艺对接头的组织和硬度影响不大。     

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。     

采用FSW与MIG工艺补焊6005A-T6铝合金的接头力学性能

针对6005A-T6铝合金型材搅拌摩擦焊接头缺陷补焊的应用要求,研究搅拌摩擦焊(FSW)补焊和熔化极气体保护焊(MIG)补焊工艺,对两种补焊接头的力学性能进行分析。结果表明:FSW补焊与MIG补焊方法均可以消除FSW接头缺陷,两种补焊接头的强度均达到无缺陷的FSW接头强度的88%以上,FSW补焊接头的平均抗拉强度为216.72 MPa,平均屈服强度为145.5 MPa,略高于MIG补焊接头的平均抗拉强度(206.2 MPa)和平均屈服强度(134.07 MPa)。两种补焊的接头硬度最低值都出现在热影响区,最高值都出现在母材区。     

Al-Li-Cu合金搅拌摩擦焊与TIG 焊接头组织及力学性能分析

组织分析表明,Al-Li-Cu TIG焊焊缝和搅拌摩擦焊焊核区均由等轴晶粒构成,但前者的晶粒尺寸较后者的大;TIG焊接头热影响区组织粗化程度较搅拌摩擦焊严重;搅拌摩擦焊接头内存在一独特的热机影响区,该区内的组织发生了较大程度的变形。实验结果表明铝锂合金搅拌摩擦焊可避免形成TIG焊时的凝固裂纹等缺陷。搅拌摩擦焊接头的力学性能优于TIG焊接头,二者的拉伸强度分别为393MPa和337MPa,延伸率分别为14．4％和6．6％。     

铸造镁合金搅拌摩擦焊技术的研究现状

简要介绍了搅拌摩擦焊(FSW)的基本原理,并对几种常用的铸造镁合金FSW进行了以下几方面综述:工艺因素对焊缝成型的影响,接头的微观组织,以及接头的显微硬度、屈服强度、抗拉强度与母材的对比,焊缝断口的位置以及断口形貌.最后指出了FSW工艺在铸造镁合金应用上的局限性.     

厚铝板的搅拌摩擦焊接工艺研究

根据摩擦搅拌焊接(FSW）的固相连接工艺特点，就L2工业纯铝，在FSW焊机上进行大量连接试验(一次焊透)的基础上，通过对接头成形特点、微观组织和力学性能等的研究，总结了焊接规范对于焊缝成形的影响，确定了最佳焊接参数。结果表明，当转速在1100r／min时，随焊速增加，接头强度下降不很明显。所以在很大范围内(40—180mm／min)均可得到强度较高的接头。其中焊速60mm／min时可得到强度最高的接头，其强度值是母材强度的82％。由此认为，采用FSW法焊接纯铝是常规焊接方法所不能比拟的。     

焊接道次对厚板铝合金搅拌摩擦焊缝组织性能的影响

对16 mm厚2A70-T6铝合金进行了不同道次的搅拌摩擦焊接,并对焊缝显微组织进行了观察和力学性能测试。结果表明:经过一道次焊接后,接头强度最高,抗拉强度达355.5 MPa;随着焊接道次的增加,焊缝内出现孔洞型缺陷,焊核区晶粒逐渐长大,晶界附近的析出相也随之增多,最终导致接头强度显著下降。     

搅拌摩擦焊工艺参数对铸态A356铝合金抗拉强度的影响(英文)

A356是一种高强度铝硅铸造态合金,广泛用于食品、化工、船舶、电器和汽车行业。熔焊这种铸造合金时存在许多问题,如孔隙、微裂隙、热裂等。然而,用搅拌摩擦焊(FSW)来焊接这种铸造态合金可以避免上述缺陷发生。研究了搅拌摩擦焊工艺参数对铸造态A356铝合金抗拉强度的影响;对旋转速度、焊接速度和轴向力等工艺参数进行优化;从宏观和微观组织分析角度对焊接区的质量进行分析;对焊接接头的抗拉强度进行了测定,并对抗拉强度与焊缝区硬度和显微组织的相关性进行了研究。在旋转速度1000r/min、焊接速度75mm/min和轴向力5kN的条件下得到的焊接接头具有最高的抗拉强度。     

搅拌摩擦焊技术在中国的推广应用

搅拌摩擦焊(FrictionStirWelding,FSW)是英国焊接研究所(TWI)1991年发明的一项固相连接专利技术。与常规熔焊相比,该方法具有突出的优点:固相连接;焊缝为细晶组织,组织和性能优良,与熔焊接头相比强度更高;可实现多种接头形式的焊接;焊件中残余应力低、变形小;没有气孔、裂纹等熔焊常见的缺陷;全机械化操作,便于实现自动化。该技术实现了铝、镁合金等难以熔焊的轻金属的可靠连接,亦可用于黑色金属的连接,被誉为“继激光焊后最为革命性的焊接技术”。搅拌摩擦焊由于其具有的独特的优势,从诞生之初就备受关注,针对该技术的机理、工艺、设备…     

伸缩式搅拌头厚铝板搅拌摩擦焊缺陷及其补焊工艺

采用伸缩式搅拌头对25 mm板厚2219-T6铝合金进行搅拌摩擦焊,在多道补焊时避免搅拌头轴肩的二次下压量造成的底部焊穿。对25 mm板厚2219-T6搅拌摩擦焊焊缝的微观组织、材料缺失型缺陷及弱连接型缺陷进行观察。结果表明:焊缝沿厚度方向分为轴肩影响区和搅拌针影响区,焊接参数的变化与这两区域中缺陷的产生存在一定关系,焊缝中的材料缺失型缺陷遵循一定的体积守恒关系。利用伸缩式搅拌头制备不同尺寸的焊缝根部未焊透缺陷,发现未焊透的深度与焊缝抗拉强度呈非线性关系。在统一的焊接参数规范下,调整搅拌针伸出长度进行多道焊,研究多道补焊工艺对焊缝组织性能的影响。     

铝合金搅拌摩擦与MIG焊接接头疲劳性能对比试验

根据疲劳S-N曲线试验结果,对5A06铝合金搅拌摩擦焊(FSW)和MIG焊接接头的疲劳性能进行了初步比较,分析讨论了搅拌摩擦焊过程中所产生的焊接缺陷对其疲劳性能的影响.结果表明,在焊态下由于焊接接头几何形状等的影响,FSW的疲劳强度明显高于MIG焊接接头;对FSW焊缝根部的"吻接"缺陷(kissing-bonds)是降低FSW焊接接头疲劳寿命的主要因素,旋转搅拌工具在焊缝表面形成的多余飞边将对疲劳行为产生明显影响.     

航空铝合金超声搅拌复合焊工艺及机理

分别采用超声搅拌复合焊(USCW)和搅拌摩擦焊(FSW)对厚度为1.8 mm的2524-T3航空铝合金薄板进行对接焊试验,对比分析USCW和FSW接头的外观、性能和微观组织。结果表明:USCW接头质量优于搅拌摩擦焊的,焊缝稳定性比FSW焊缝的好,USCW可实现近零缺陷焊接,而FSW焊缝缺陷率达50%以上。显微组织分析结果表明:USCW焊核区晶粒较搅拌摩擦焊更加细小、均匀;USCW焊缝热机影响区与热影响区较FSW的小。通过对超声搅拌复合焊的机理分析发现,超声波的热效应、体积效应和强振动效应,具有补偿焊缝中底部热量、强化金属塑性流动、细化和均匀组织的效果。     

MIG焊叠加对6A01-T5铝合金FSW焊接头组织及性能的影响

研究了MIG焊叠加对6A01-T5铝合金FSW焊接头组织及性能的影响. 结果表明, MIG/FSW叠加焊缝熔合良好,叠加位置未出现气孔等缺陷,FSW焊核区及热影响区组织发生粗化,叠加位置附近微观组织出现明显改变;叠加区域硬度明显降低,尤其是FSW焊缝热力影响区和热影响区. FSW、中心叠加、前进侧热力影响区叠加和后退侧热力影响区叠加MIG焊接头的抗拉强度分别为219.8, 188.0, 195.4和191.4 MPa,MIG焊叠加降低了接头的抗拉强度,断口均表现韧性断裂特征;FSW焊接头及带有MIG叠加焊缝余高的三种接头中值疲劳强度分别为76.7, 65.0, 67.5和65.0 MPa,MIG焊叠加也使FSW接头的疲劳性能有所下降.