2219-T87铝合金拉锻式摩擦塞补焊接头组织及性能

对6 mm厚的2219-T87铝合金板进行了拉锻式摩擦塞补焊试验,对焊接接头的微观组织、显微硬度、抗拉强度及拉伸断口进行了观察与测试. 结果表明,采用优化的摩擦塞补焊工艺可实现2219-T87铝合金母材和2219-T87铝合金塞棒的冶金连接. 拉锻式摩擦塞补焊过程中,塞棒承受拉应力,应优化接头设计和焊接工艺参数从而防止塞棒被拉断. 未焊合是接头的主要缺陷,易出现在接头的近上表面处. 焊缝区发生明显软化,最低硬度出现在靠近连接界面的塞棒热力影响区,最低值为84.4 HV. 接头的抗拉强度可达326.4 MPa,断后伸长率可达4.45%,抗拉强度和断后伸长率分别为母材的71.7%和44.5%,拉伸断口呈韧窝形貌.     

2219铝合金FSW焊缝摩擦塞补焊接头性能分析

采用顶锻式摩擦塞补焊方法,对8 mm厚2219-T87铝合金FSW焊缝进行了摩擦塞补焊试验研究,深入探讨摩擦塞补焊接头的微观组织、常温和低温力学性能、硬度及断口形貌变化特征. 结果表明,摩擦塞补焊接头具有明显的组织不均匀性,主要由塞棒区、塞棒热力影响区、再结晶区、母材热力影响区、热影响区和母材区组成;母材热力影响区晶粒具有显著变形特征, 其硬度最低为85 HV,是整个接头的薄弱部分. 摩擦塞补焊接头的常温和低温抗拉强度均达到FSW接头的80%以上,断后伸长率达到70%以上,其断裂模式为韧性特征.     

2219铝合金薄板拉拔式摩擦塞焊工艺及力学性能优化

针对5.5 mm厚2219铝合金拉拔式摩擦塞补焊工艺及接头力学性能进行了研究。设计了4种不同几何形状的塞棒,通过试验确定了优化的塞棒几何形状和尺寸:塞棒为圆弧形(R=50 mm)、小端直径32 mm、圆锥段长度16.17 mm。在焊接转速7 000 r/min、轴向拉力30 kN、轴向进给量10 mm的工艺参数下获得了成形良好的接头。显微组织分析表明,塞棒与母材界面结合良好,毗邻结合界面的母材侧晶粒发生了动态再结晶,热机械影响区晶粒沿着塞棒的挤压方向被拉长。正交试验及分析结果表明,在焊接转速、轴向拉力和轴向进给量3个主要焊接参数中,焊接转速对接头强度的影响最大,轴向拉力次之,轴向进给量最小。当焊接转速达到7 000 r/min以上时,提高焊接轴拉力有助于提高焊接接头的抗拉强度。文中所获得焊接接头的最优抗拉强度为357 MPa,相当于母材抗拉强度的76.7%。在界面结合质量良好的情况下,塞补焊接头拉伸断裂位置为热机械影响区,断口表面呈韧性特征。     

异种铝合金摩擦塞补焊工艺与组织性能

采用顶锻式摩擦塞补焊方法,以2219-T6铝合金为塞棒材料,分别对8 mm厚2024-T3和7075-T6两种铝合金FSW接头进行了摩擦塞补焊试验研究,深入探讨了不同焊接压力下塞补焊接头的微观组织、显微硬度、力学性能及断口形貌特征. 结果表明,塞棒和母材或FSW焊缝是由等轴晶进行过渡,获得了紧密结合的接头,热力影响区和热影响区晶粒发生长大. 整个塞补焊接头塞棒区软化最严重,硬度在85 ~ 95 HV之间. 2024铝合金塞补焊接头抗拉强度和断后伸长率分别达到了母材的70%和65%以上,7075铝合金塞补焊接头抗拉强度和断后伸长率分别达到了母材的62%和48%以上. 塞补焊接头断裂模式为韧性特征.     

2219厚板铝合金VPTIG焊接接头组织及性能

针对15 mm厚板2219铝合金板材对接,提出了一种适合于大厚度铝合金的VPTIG焊接工艺方法,该方法通过设计新型坡口形式,优选“打底+盖面1+盖面2”的焊接工艺,实现单面焊双面成形。试验结果表明,焊缝成形良好,焊缝质量达到一级焊缝水平;焊缝中心组织为均匀等轴树枝晶,盖面焊缝比打底焊缝晶粒更加细小密集,熔合区中组织晶粒大小不一,其中在熔化边界存在一个狭小的非枝晶等轴区,热影响区晶粒则发生了明显的长大;接头常温抗拉强度能达到母材的60%,断后伸长率大于4%,断裂路径均沿打底焊缝和盖面焊缝熔合区,与熔合区组织不均匀、溶质偏析造成熔合区性能薄弱有关。     

X52管线钢摩擦塞焊工艺与接头组织性能

在自主设计研制的摩擦叠焊系统上对X52管线钢进行了摩擦塞焊工艺试验。观察和测试了接头的微观组织和力学性能。结果表明,摩擦塞焊工艺获得的接头强度比母材高,拉伸断口全部位于远离焊缝的母材;随着离焊缝中心距离的减少,硬度值逐渐增加,在焊缝中心附近达到最大260HV;焊缝中心0℃冲击功为109J,略低于结合界面处的119J。与母材290J的冲击功实测值相比,接头韧性降低的原因是由于焊接热循环过程中在焊缝及热影响区产生了粗大的贝氏体等组织。     

铝合金搅拌摩擦焊缝摩擦塞补焊组织与力学性能

对2219-T87铝合金搅拌摩擦焊缝进行摩擦塞补焊工艺试验,对塞补焊接头的焊缝成形、显微组织、显微硬度和抗拉强度进行了观察和测试,对拉伸断口进行了扫描电镜观察.结果表明,在7 500 r/min的焊接转速和40~55 kN的焊接压力下可获得无缺陷摩擦塞补焊接头;塞补焊接头沿垂直于搅拌焊缝方向的最大抗拉强度和断后伸长率分别可以达到336 MPa和8%,分别相当于母材抗拉强度和断后伸长率的73.9%和66.7%;在母材和塞棒之间的底部结合面是最薄弱的区域,如何控制该区域的结合强度是影响摩擦塞补焊接头拉伸性能的关键因素.     

2A14-T6铝合金双轴肩搅拌摩擦焊特征及接头组织性能分析

成功实现了2A14-T6高强铝合金的双轴肩搅拌摩擦焊,获得了表面成形良好,无内部缺陷的优质接头. 试验发现,在焊缝的焊核内存在一个由上、下轴肩和搅拌针所驱动的材料塑性流动交汇区,该交汇区靠近焊缝下表面. 微观分析表明,焊核上部的晶粒尺寸要小于其中部和下部的晶粒尺寸. 焊缝各区的块状第二相在焊接中发生了溶解和粗化,导致接头内出现了宽度近乎轴肩直径二倍的软化区;焊缝各层硬度分布接近,没有出现常规搅拌摩擦焊中常见的接头各层异性现象. 经拉伸测试证实,双轴肩焊接接头的强度系数达到了71%,拉伸时断在了焊核内的材料流动交汇区处.     

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。     

DH36钢水下摩擦塞焊工艺及力学性能

文中通过工艺试验研究了DH36钢水下摩擦塞焊工艺窗口及焊接接头的显微组织和力学性能。结果表明,在焊接转速较低时,焊接接头根部容易形成“未结合”焊接缺陷,提高焊接转速可有效避免缺陷的形成;焊接转速为7500r/min、轴向压力在30~45kN范围是较适宜的焊接工艺参数;焊接接头焊缝组织主要为板条马氏体和贝氏体,焊接热影响区的组织主要为贝氏体;焊接接头的拉伸性能和冲击性能均随焊接转速的提高有不同程度升高,但随轴向压力的变化不具有明显规律性;在较优的焊接工艺参数下（焊接转速7500r/min、轴向压力40kN）焊接接头屈服强度为370MPa,抗拉强度为530MPa,断后伸长率为22.5%,结合线处0℃冲击吸收功为42.5J。     

温轧工艺对7075铝合金搅拌摩擦拼焊板接头组织性能的影响

以2.0 mm厚的7075铝合金搅拌摩擦拼焊板为研究对象,探讨搅拌摩擦焊接接头在温轧过程中的变形行为。通过OM、EBSD、硬度仪及拉伸试验对轧制前后不同厚度焊接接头的微观组织和力学性能进行检测。结果表明：随着轧制变形量的增大,各区域组织变得更均匀,当轧制总压下率为75%时,焊接接头的特征逐渐消失,焊缝区域的组织与母材的差异变小。同时,由于动态再结晶的作用使接头的组织更加均匀,焊接区与母材的力学性能差异变小,硬度趋于一致。轧制压下率为75%时,0.5 mm厚焊接接头的抗拉强度为269 MPa,伸长率为4.1%,可以满足后续的轧制工艺要求,能够保证张力轧制过程中不发生断带,保证轧制顺利进行。该研究为焊合区的轧制变形提供理论基础。     

铝合金搅拌摩擦焊焊核紊流区及性能分析

采用搅拌摩擦焊方法对2219-T6铝合金进行焊接,对焊接接头的宏观形貌、微观组织、抗拉强度进行了分析,并通过对焊核塑性金属的流动状态进行分析,研究了搅拌摩擦焊接头强度弱化的原因. 结果表明,焊核根据流态可分为3个不同的区域,其中靠前进侧存在一个性能薄弱的B区域,该区的产生是抽吸挤压作用不平衡的结果,也是塑性金属向上回流通道. 该区具有较大的塑性损伤,易产生疏松缺陷及界面突变,晶粒具有较大的热不稳定性,是造成接头强度低于母材的主要原因之一. 通过高温短时的再结晶热处理工艺可以恢复该区域的强韧性,消除弱化问题.     

Q345钢多层多道焊工艺参数对接头组织及性能的影响研究

针对压力容器用低合金高强度结构钢Q345钢焊接生产需求,采用多层多道焊工艺,开展不同工艺参数条件下的焊接工艺试验,并截取焊接接头试样进行了金相分析、拉伸及弯曲性能测试。结果表明：Q345钢焊接接头焊缝区主要为柱状晶分布,热影响区晶粒粗大,产生魏氏组织,随着填充及盖面焊接电流的增大,焊接接头的屈服强度和断后伸长率减小,以及塑性、韧性、抗弯性能下降;填充及盖面焊接电流选择150 A较为合适,可获得综合力学性能相对较优的焊接接头。     

搅拌头转速对7B04铝合金搅拌摩擦焊焊缝成形和组织性能的影响

采用搅拌摩擦焊对7B04铝合金进行焊接,研究了搅拌头旋转速度对焊缝成形和微观组织、接头抗拉强度的影响规律.结果表明,当焊接速度为95 mm/min,搅拌头转速较低时焊缝表面均比较光滑,转速较高时焊缝表面均较为粗糙、存在较多的颗粒,当转速为750和950r/min时能获得良好的焊缝成形.转速为750r/min时焊接接头的强度较高、达到母材抗拉强度的97.4％,当转速高于750r/min时,其强度降低,当转速为950r/min时焊缝根部有明显的原始对接界面迁移形成的黑线,导致其接头强度只有母材的51％.     

7050-T7451铝合金搅拌摩擦焊组织及性能分析

在不同的焊接工艺参数下对8mm厚的7050-T7451锚合金板进行 了搅拌摩擦焊接实验通过对焊接接头组织的分析,发现焊核区晶粒为明显的细化再结晶等轴晶;热机影响区晶粒沿流线方向拉长且有细小沉淀相在晶界上析出;热影响区的组织发生了晶粒粗化.沿焊缝横截面的显微硬度分布呈高-低-高-低-高的趋势,硬度最低处位于后退侧的热影响区.实验结果表明,在旋转速度为375r/min、焊接速度为100mm/min时,可以获得较好的焊缝组织织,抗拉强度达到了 452MPa.     

MB8镁合金CO2激光焊接工艺及接头性能

采用高功率CO2激光器对MB8镁合金进行一系列激光焊接工艺试验,并对焊缝成形的形成规律、接头的微观组织和力学性能进行研究.结果表明:焊缝熔深基本和激光功率呈正比关系,激光功率每增加1 kW,熔深约增加2 mm.焊缝熔合区组织主要由粗大的等轴晶组成,晶粒内有连续析出的条纹状β-Mn,晶粒尺寸约为60μm;热影响区组织为相对细小但大小不一的等轴晶,晶粒尺寸为15~40μm.在消除焊缝表面缺陷后,焊接接头抗拉强度能达到基材的90%左右.此外,熔合区内的粗大晶粒、晶粒内连续分布的第二相及焊缝内气孔缺陷是造成接头拉伸性能低于基材的主要原因.     

搅拌摩擦焊焊接参数对LF5接头性能的影响

主要研究搅拌摩擦焊接时焊接参数对LF5合金力学性能的影响,结果表明:当ω为定值时,随着ω/ν值的增加,强度和塑性值都增加,在达到最大后,塑性值到达峰值,继续增加ω/ν值,强度和塑性反而下降.当ω/ν为定值时,随着ω的增加,机械性能提高.并发现焊接接头性能的高低,除了和ω/ν有关外,还和ω的绝对值有关.     

LY12搅拌摩擦焊焊缝成型及接头微观组织分析

利用MEF3光学显微镜和JSM-6700F场发射扫描电镜分析不同焊接参数下焊缝成型特点及无缺陷致密焊接接头的微观组织变化。研究表明:对厚6mmLY12合金,当焊接速度在20mm/min时,搅拌头旋转速度在1200～900r/min间变化时焊缝致密无缺陷,其焊核区晶粒从上表面到下表面逐渐减小;等轴晶粒出现在搅拌头尺寸范围内,在搅拌头尺寸边缘地带,突然出现具有一定流向的受拉变形的晶粒带;接近轴肩的末端区域有热量输入,晶粒开始长大。