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。     

搅拌摩擦焊接缺陷的补焊方法

搅拌摩擦焊接方法在某些条件下也会造成焊接缺陷的产生,其中对接头性能有显著影响的缺陷包括沟槽、孔洞和未焊合.针对这三种类型的缺陷,用搅拌摩擦焊接方法进行补焊,以此研究补焊接头的焊缝成形和力学性能.结果表明,采用搅拌摩擦补焊方法能够消除沟槽、孔洞和未焊合等搅拌摩擦焊接缺陷;在优化的补焊工艺参数下,能够获得焊缝成形良好的补焊接头,其性能与优质原始接头的性能相当;补焊接头在拉伸测试中均在焊缝的后退侧发生断裂,拉伸断口具有明显的韧窝特征.     

搅拌头尺寸对搅拌摩擦焊补焊的影响

分别采用8.5 mm长小搅拌头和24 mm长大搅拌头补焊具有表面沟槽缺陷的42 mm厚的Al-Mg-Si合金FSW试板。试验结果表明,搅拌摩擦焊补焊工艺能够修复具有表面沟槽缺陷的FSW试板。两种搅拌头补焊的焊接接头焊核区晶粒比较细小。大搅拌头补焊焊道与原焊道的重叠区硬度下降明显,对接头的硬度影响范围比小搅拌头补焊时的大。拉伸结果显示,小搅拌头补焊接头抗拉强度比大搅拌针补焊的高16 MPa,屈服强度比大搅拌头的高6 MPa。大搅拌头补焊时带来的热输入高且影响范围大,会造成焊接接头力学性能下降,所以在满足消除缺陷的前提下,尽量选择短小的搅拌头进行补焊。     

根部未焊透对搅拌摩擦焊接接头力学性能的影响

采用针长为2.6~3.1 mm的搅拌头对厚为3.2 mm的2024-T3铝合金进行搅拌摩擦焊接,通过金相观察、力学性能测试和断口扫描,研究了根部未焊透对接头性能的影响。研究结果表明,在固定工艺参数和压入量条件下,当搅拌针长度减小时,根部未焊透缺陷由弱连接线转变成弱连接线和残余原始对接线共同组成;当板厚与搅拌头长度差小于0.4 mm时,接头强度可达母材的80%以上;根据断口扫描结果可知,充分焊透的接头表现为韧性断裂形式,当根部出现未焊透缺陷时,接头塑性变形能力显著降低。     

低碳钢的搅拌摩擦焊研究

利用钼基和钨基合金搅拌头以0.42～1.68 mm/s的焊接速度在6.3 mm厚的AISI 1018热轧钢板上得到了无缺陷的搅拌摩擦焊焊缝.在焊接过程中,测得搅拌头的轴向栽荷约为18.7kN,扭矩约为55 N·m.利用热电偶和红外照相系统测得搅拌头与工件接触面的温度接近1000℃.通过测量搅拌头焊前、焊后的尺寸发现,焊接过程中搅拌头尺寸因磨损和变形而发生了改变,在搅拌头插入工件阶段其尺寸变化最大.利用光学显微镜和扫描电镜观察焊缝组织,发现焊缝呈几个截然不同的微观组织区域.根据测量的温度和其微观组织可推测搅拌区的最高温度超过了1 100℃,并且可能超过1 200℃.在室温下测试了焊接接头的抗拉强度,拉伸试验中发现试样断在母材上,试样的拉伸强度和屈服强度与母材相当.研究结果表明钢的搅拌摩擦焊接头有良好的力学性能.搅拌摩擦焊可应用于相变淬硬钢、低合金高强钢和不锈钢.     

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。     

2219铝合金搅拌摩擦焊焊接接头的疲劳性能

通过疲劳寿命试验、断口和金相组织观察,研究了2219铝合金搅拌摩擦焊接头的疲劳断裂特征,分析讨论了搅拌摩擦焊焊接过程中产生的焊缝根部"吻接"缺陷对其疲劳性能的影响.结果表明,焊缝根部"吻接"缺陷是影响搅拌摩擦焊接头疲劳行为的主要因素.无"吻接"缺陷试样断裂于焊缝前进边侧,疲劳裂纹起源于焊缝底部,接头具有较高疲劳寿命;有"吻接"缺陷试样断裂于焊核中心,疲劳裂纹起源于"吻接"处,接头疲劳寿命较短.     

根部缺陷对搅拌摩擦焊接头拉伸性能影响

采用DIC观察结合扫描电镜观察的方法对进行拉伸试验中有根部缺陷的搅拌摩擦焊6082-T6铝合金焊接接头进行了分析,揭示焊接接头根部缺陷对铝合金搅拌摩擦焊接头拉伸性能的影响.结果 表明,随着焊接速度增大,接头根部易产生缺陷且缺陷严重情况会增加.由于根部缺陷的存在,导致6082-T6铝合金搅拌摩擦焊接头拉伸性能显著降低,焊...     

工艺参数对铜/钢搅拌摩擦焊焊缝成形的影响

用搅拌摩擦焊方法焊接了10mm厚的紫铜和低碳钢板,并就工艺参数对焊缝成形的影响进行了研究.结果表明:搅拌头的旋转速度越高,焊缝表面氧化程度越大;焊接速度越大,出现缺陷的现象越严重.采用右螺纹搅拌针的搅拌头进行焊接时,在焊核区底部容易出现孔洞型缺陷.在搅拌头旋转速度为475 r/min,焊接速度为47.5 mrn/min时能获得无缺陷的铜/钢搅拌摩擦焊接头.     

7A52铝合金搅拌摩擦焊的焊缝成形

针对7．6mm厚的7A52铝合金，研究了搅拌头的形状和焊接工艺参数对焊缝成形的影响，分析了搅拌摩擦焊缺陷产生的原因。结果表明，搅拌头的形状决定了焊接时焊缝成形的旋转速度范围；搅拌头旋转速度、焊接移动速度、焊接倾角、搅拌头轴肩压入被焊接件表面深度等都对搅拌摩擦焊焊缝成形有重要影响，只有合适的工艺匹配才能保证焊缝成形良好。     

铝合金双面搅拌摩擦焊初步研究

提出了双面搅拌摩擦焊这种新的焊接方法，对比研究了6K32-T4铝合金搅拌摩擦焊与双面搅拌摩擦焊接头的组织和硬度，并对双面搅拌摩擦焊焊缝进行了XRD分析。研究发现：铝合金双面搅拌摩擦焊与搅拌摩擦焊焊缝组织分区相同；双面搅拌摩擦焊焊缝的硬度略低于搅拌摩擦焊，且焊缝硬度下降区域范围更大；双面搅拌摩擦焊后焊缝依然保持为原有相组成；双面搅拌摩擦焊比搅拌摩擦焊焊接线能量更大，采用双面搅拌摩擦焊代替搅拌摩擦焊有利于提高焊接效率并消除焊缝隧道型缺陷、改善焊缝的性能。     

6082铝合金双面搅拌摩擦焊接头组织与性能

文中研究了改变搅拌针针长与焊缝相对位置对25 mm厚6082-T6铝合金双面搅拌摩擦焊接头组织与性能的影响规律.结果表明,当搅拌针针长不足以覆盖1/2板厚时,针端搅拌力不足,焊缝中心存在大尺寸缺陷,拉伸与弯曲性能较差;当搅拌针针长超过1/2板厚0.5 mm时,焊缝中心依然存在间隙,但不明显影响拉伸与弯曲性能;当继续增加...     

2219铝合金搅拌摩擦焊焊缝相控阵超声波无损检测

分析了2219铝合金搅拌摩擦焊接头缺陷特征,研究了2219铝合金搅拌摩擦焊焊缝缺陷相控阵超声波检测技术的原理和特点,采用相控阵超声波检测方法对典型的搅拌摩擦焊焊缝缺陷进行了检测,并通过金相剖切结果对检测结果进行了验证和对比分析。结果表明,针对搅拌摩擦焊焊缝缺陷的特点,相控阵超声波无损检测技术对缺陷的检出能力强,对搅拌摩擦焊焊缝的根部弱结合等面积型缺陷和孔洞等体积型缺陷都有较好的检测能力,是一种行之有效的搅拌摩擦焊焊缝缺陷检测方法。     

6061-T4铝合金单双道搅拌摩擦焊T型接头组织及性能

分别采用搅拌摩擦焊(FSW)单道焊和双道焊工艺方法制备铝合金T型接头,对比分析单道、双道FSW-T型接头的缺陷、显微组织、硬度及拉伸性能。结果表明:相对单道焊接头,双道焊工艺可有效降低FSW-T型接头缺陷尺寸及改善缺陷分布状态,隧道缺陷消失或面积降低,吻接缺陷长度降低;双道焊接头在前进侧和后退侧的组织和性能不均匀性明显降低,软化区范围和差异减小;双道焊接头拉伸性能明显提高,在筋板和壁板方向其拉伸性能普遍为母材的80%以上,明显高于单道焊接头的拉伸性能。     

钛合金与铝合金复合接头的搅拌摩擦焊

为了避免搅拌头轴肩磨损及防止根部未焊透工艺缺陷,设计一种Ti/Al复合式接头,采用组合式搅拌头偏置扎入TC4钛合金与5A06铝合金对接界面进行焊接,研究其搅拌摩擦焊(FSW)工艺及组织性能. 在最佳FSW工艺条件下,完成对Ti/Al异种接头的组织结构及机械拉伸性能分析. 结果表明,接头拉伸强度达到铝合金母材强度的88.3%,断裂主要发生在铝侧焊核区内. 根据对接界面的形貌特征分析,重点讨论了Ti/Al对接界面的形成机制,认为采用较低的搅拌头转速和较小的搅拌针钛侧偏置量,可获得焊接质量较高的Ti/AlFSW接头.     

2219铝合金搅拌摩擦焊焊缝相控阵超声波无损检测北大核心

分析了2219铝合金搅拌摩擦焊接头缺陷特征,研究了2219铝合金搅拌摩擦焊焊缝缺陷相控阵超声波检测技术的原理和特点,采用相控阵超声波检测方法对典型的搅拌摩擦焊焊缝缺陷进行了检测,并通过金相剖切结果对检测结果进行了验证和对比分析。结果表明,针对搅拌摩擦焊焊缝缺陷的特点,相控阵超声波无损检测技术对缺陷的检出能力强,对搅拌摩擦焊焊缝的根部弱结合等面积型缺陷和孔洞等体积型缺陷都有较好的检测能力,是一种行之有效的搅拌摩擦焊焊缝缺陷检测方法。     

工艺参数对紫铜搅拌摩擦焊焊接接头成形及力学性能的影响

对T2紫铜的搅拌摩擦焊工艺进行了试验研究,并分析了焊接工艺参数对接头成形和力学性能的影响。结果表明,搅拌头形状和焊接速度、搅拌头转速、搅拌头偏转角度等工艺参数对焊缝成形有重要的影响。当焊接规范合适时,可以得到成形美观、内部无缺陷、力学性能良好的接头。焊接接头的硬度分布沿焊缝中心基本对称,焊核区硬度较高,热影响区硬度最低。     

6061-T6铝合金与高分子材料PC的搅拌摩擦焊补焊修复工艺

搅拌摩擦焊(FSW)是一种潜在的连接异种材料的固态焊接方法,但由于2种材料的理化性质差异较大,导致焊接接头成形较差,力学性能较低,这就要求必须对FSW技术进行改进。文中以6061-T6铝合金与高分子材料聚碳酸酯(PC)为研究对象进行FSW补焊修复试验,通过拉伸试验和微观结构分析,将传统FSW与补焊后FSW进行对比。结果表明：基于相同工艺参数补焊技术优化了焊缝表面形貌;?10 mm轴肩搅拌头补焊接头平均抗拉强度降低1.31%,?16 mm轴肩搅拌头补焊接头平均抗拉强度提高13.51%。微观结构分析表明：在传统FSW下接头内部存在较长的孔洞缺陷,随着补焊时轴肩直径增大,缺陷逐渐消失。     

6005A-T6铝合金搅拌摩擦焊焊缝相控阵超声波检测

分析了6005A-T6铝合金搅拌摩擦焊接头缺陷特征,研究了6005A-T6铝合金搅拌摩擦焊焊缝缺陷相控阵超声波检测技术的原理和特点,采用相控阵超声波检测方法对典型的搅拌摩擦焊焊缝缺陷进行了检测,并通过X射线对检测结果进行了验证和对比分析。结果表明,针对6005A-T6铝合金车体搅拌摩擦焊对搭接焊缝的特点,采用相控阵超声波无损检测技术能够有效地检测出隧道孔、未焊透等典型搅拌摩擦焊焊缝缺陷,是一种切实可行的搅拌摩擦焊焊缝缺陷无损检测方法。     

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％。