工艺参数对钛/铝异种合金回填式搅拌摩擦点焊连接质量的影响

采用回填式搅拌摩擦点焊工艺(Refill friction stir spot welding,FSpW)对厚度均为2 mm的5A02-O铝合金和TC4钛合金板材进行焊接。通过改变停留时间和回填速度,探究不同工艺参数对接头微观组织和力学性能的影响。结果表明,在选定工艺范围内,焊点成型良好,搅拌区晶粒细小,热影响区晶粒长大但有限,搅拌套作用区界面原子扩散距离比搅拌针作用区更大,停留时间6 s获得的焊点界面原子扩散距离和金属间化合物(IMC)厚度在1 μm左右。随着回填速度提高,接头承载载荷总体呈现上升趋势,但仍有数值波动,回填速度为30 mm/min,停留时间为6s获得接头拉剪载荷最低为4861 N,回填速度为90 mm/min,停留时间为6 s获得接头拉剪载荷最高为6617 N,拉剪后宏观断面较为平整,断裂模式为剪切断裂,微观断口由韧窝组成。     

异种铝合金回填式搅拌摩擦点焊缺陷及力学性能

采用回填式搅拌摩擦点焊技术对2 mm厚5052-H112与2024-T4铝合金进行了成功的连接.试验结果表明,当焊接工艺参数选择恰当时,可得到无缺陷接头;然而,焊接工艺窗口较窄,在高热输入条件下易产生多种缺陷,如粘连韧带、孔洞、裂纹、弱连接等,且这些缺陷主要分布在两板的结合面及焊具退出工件的退出线上;力学性能测试结果表明在低热输入条件下,接头的力学性能（一字拉伸与十字拉伸）最高,这与焊点在低热输入情况下组织缺陷较少有关;在一字和十字拉伸载荷作用下,接头的失效位置位于两板结合面及退出线上,在结合面处形成了有效的冶金连接.     

铝合金回填式搅拌摩擦点焊工艺试验

针对铝合金回填式搅拌摩擦点焊工艺,通过试验研究,分析了接头宏观形态,揭示了搅拌套旋转速度、下压深度、焊接时间等焊接工艺参数对点焊接头剪切力的影响规律。结果表明,接头剪切力均随旋转速度的提高、下压深度的增大和焊接时间的延长而增加。其中,焊接时间对点焊接头剪切力的影响最为显著。研究结果可为铝合金回填式搅拌摩擦点焊焊接工艺参数的选取提供参考。     

异种材料填充式搅拌摩擦点焊研究

介绍了填充式搅拌摩擦点焊技术发展现状及国内外工程化应用现状,对异种材料铝和钢的填充式搅拌摩擦点焊性能进行探索研究,对高强点焊搅拌工具进行了研究。以铝合金中6061-T6和不锈钢中0Cr18Ni9Ti为研究对象,对2 mm试件进行填充式搅拌摩擦点焊连接,对点焊接头进行了显微组织、抗剪切性能等测试。试验结果表明,点焊接头性能较好,为后续工程化应用奠定了基础。     

异种铝合金回填式搅拌摩擦点焊的组织与性能

选用6061-T6与7075-T6铝合金为研究对象,研究异种合金回填式搅拌摩擦点焊接头的组织和拉剪性能. 将7075铝合金作为上板,主要讨论套筒下扎深度对接头成形和性能的影响. 结果表明,当套筒刚扎透上板时,接头内部无缺陷产生. 随着套筒下扎深度的增大,接头内部会出现孔洞、撕裂和未充分回填等缺陷. 当使用较小的套筒扎入量时,决定接头性能的关键位置,即钩状缺陷处和焊点中心搭接面处的结合情况良好. 接头的断裂载荷随着套筒下扎深度的增大先增大后减小,最大载荷在深度为3.4 mm时达到7 236 N.     

镁/铝异种金属填充式摩擦点焊接头特性

采用填充式摩擦点焊技术对镁/铝异种金属进行工艺试验,并对点焊接头的力学性能和微观组织进行分析.结果表明,当采用合理的搭接接头设计和工艺参数进行镁/铝异种金属摩擦点焊时,可获得表面平整、抗剪切能力强的焊点,其焊点剪切力可达1865 N.组织分析发现,在焊核与镁母材之间的竖直界面处易出现少量的孔洞、微裂纹等缺陷,接头的断裂正发生在该区;而在镁/铝之间的水平界面结合良好,存在一定厚度的界面层组织,且该界面层组织的硬度要比两侧母材的硬度明显高很多,这与摩擦点焊过程中脆硬相的金属间化合物的形成有关.     

工艺参数对复合搅拌摩擦点焊接头力学性能的影响

采用LF21铝合金研究了复合搅拌摩擦焊时焊接工艺参数(旋转速度、旋转半径)对焊接接头力学性能的影响.结果表明,当其它焊接参数一定时,焊点的力学性能随着搅拌头旋转速度的增加而增加,当搅拌头的旋转速度增加到1 200 r/min时,焊点的剪切力达到最大值为3.47 kN,随着搅拌头旋转速度的进一步增加,焊点的力学性能开始降低.改变旋转半径,焊点的力学性能随着旋转半径的增加而增加,当旋转半径达到0.5 mm时,焊点的剪切力达到最大值为3.47 kN,然后,随着旋转半径的继续增加,焊点的力学性能开始降低.LF21铝合金的复合搅拌摩擦点焊焊点的微观组织与直插式搅拌摩擦点焊不同的是,在塑性环的边上形成了一个由第二层塑性环形成的"耳朵形"区域.     

镁铝异种金属的搅拌摩擦胶接点焊

对3 mm厚的AZ31镁合金和5052铝合金异种金属进行搅拌摩擦胶接点焊(Bonding-FSSW)试验,并分析了接头组织和硬度.研究结果表明,搅拌针长度的缩短和适当的轴肩尺寸能够获得成形质量和力学性能良好的点焊接头;在镁/铝交界处形成了一个由铝合金、镁合金以及胶接剂相互扩散组成的扩散层,该扩散层使得铝板与镁板上下紧密连接,并且连接处的硬度值最高.     

LY12铝合金回填式搅拌摩擦点焊工艺研究

采用回填式搅拌摩擦点焊对1mm厚的LY12铝合金薄板进行焊接,研究单参数对接头拉剪力的影响.结果表明,在其他条件不变时,套下压时间影响接头U型区域的宽度,套下压时间为3.2s时,接头的拉剪力达到最大值;其他参数对U型区域深度产生影响;回填时间为0.4s、旋转速度为1500r/min、下压深度为1.1mm、焊接压力为23 MPa时接头的拉剪力均达到最大值.正交试验工艺优化结果表明,最佳的工艺参数组合为:套下压时间为3.6s、回填时间为0.9s、旋转速度为2400r/min、下压深度为1.1mm、压力为24 MPa.对最佳参数组合下的接头进行金相分析,发现接头区域分为三个部分:混合区、热影响区和母材.     

基于响应面法的Ti2AlNb基合金工艺参数优化研究

本文采用Gleeble-3500热模拟试验机对Ti2AlNb基合金进行了变形温度为650-850℃、应变速率0.001-1s-1的压缩实验,研究其热变形行为,获得Ti2AlNb基合金最优工艺参数范围。首先分析Ti2AlNb基合金的流变应力曲线,并计算热变形激活能Q、lnZ和功率耗散因子η,从而建立以热变形激活能Q、lnZ和功率耗散因子η的二阶响应面模型,再通过多目标可视化优化得出Ti2AlNb基合金优化后的最佳区域,并结合微观组织图验证。结果表明Ti2AlNb基合金随变形温度升高和应变速率减小流变应力随之减少;建立的响应面模型具有较高精度,可以用于工艺参数的优化与分析;多目标可视化优化结果得出Ti2AlNb基合金优化后的最佳区域是变形温度750-850℃、应变速率0.01-0.03s-1。     

Refill Friction Stir Spot Welding of Similar and Dissimilar Alloys:A Review

Refi ll friction stir spot welding, also known as friction spot welding(FSpW), is a solid-state welding process suitable for spot joining of lightweight materials. Through the eff orts of improving joint quality for similar and dissimilar materials, for example, aluminum and magnesium, this joining technology is well developed. The joining mechanism and process characteristics of FSpW have been widely studied. However, the application of FSpW in industry has not been entirely successful. In this review article, the research of similar and dissimilar material joints, such as, Al/Cu, Al/Ti, Al/Mg and Al/Steel, is summarized. The microstructural features and mechanical properties of the joints, welding tool and the application development are discussed in detail.     

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。     

汽车制造中铝和钢异种金属间的点焊研究

以铝代钢是汽车轻量化的有效途径,其中铝/钢异种金属间的焊接是技术关键点.点焊方法灵活高效,是汽车制造过程中铝/钢焊接的一种有效方法.铝/钢异种材料的点焊方法有电阻点焊、搅拌摩擦点焊、激光点焊、胶接点焊等,其中工艺参数的选择是控制金属间化合物的有效因素.综述了各种点焊方法在工业实际生产中的优势与存在的不足,提出了点焊工艺在汽车制造领域铝/钢异种金属连接中的应用前景.     

MB3镁合金搅拌摩擦连接工艺研究

针对工业用MB3镁合金进行了搅拌摩擦焊接试验。分析了各工艺参数及搅拌头形状对焊缝质量的影响。经过力学测试表明；对于3mm厚的MB33镁合金，采用搅拌头旋转速度为1500r／min，焊速48mm/min时焊接接头成形良好，性能优良。     

搅拌摩擦固相修复技术研究现状及发展方向

金属结构件在生产和使用过程中易出现裂纹、孔洞和沟槽等缺陷,搅拌摩擦焊具有热输入量小、焊接变形小和焊接效率高等优点,在金属材料修复领域具有巨大的发展潜力。首先总结了搅拌摩擦焊修复的修复性能和特点。由于搅拌摩擦焊修复仅能修复裂纹及体积较小的沟槽等缺陷,对于其他类型缺陷难以有效修复。针对搅拌摩擦焊修复的局限性,介绍了基于搅拌摩擦焊原理的搅拌摩擦点焊修复和搅拌摩擦增材修复。搅拌摩擦点焊修复分为回填式搅拌摩擦点焊修复、填充搅拌摩擦焊修复和摩擦塞焊修复,主要用于匙孔等孔洞类缺陷的修复。阐述了各类搅拌摩擦点焊修复的工作原理、修复接头性能和强化方式,并对比分析了各类工艺的不足之处。搅拌摩擦增材修复分为复合增材修复和增材搅拌摩擦沉积修复,主要用于大面积、大体积类表面缺陷的修复,论述了各类搅拌摩擦增材修复的作用机制、沉积层性能和工艺特点。最后对搅拌摩擦点焊修复和搅拌摩擦增材修复存在的问题及未来发展方向进行了展望。     

搅拌摩擦焊的研究现状及前景展望

对搅拌摩擦焊的研究现状作了介绍,总结了其问世以来20年的研究成果,涉及焊接材料、材料的塑性流动机理、焊接工艺参数、数值模拟、焊接设备及搅拌摩擦焊的新技术几方面,并对未来的研究方向作了探讨。     

5A06/T2异种材料搅拌摩擦焊接头的耐蚀性

为了研究Al/Cu异种材料搅拌摩擦焊焊缝的耐腐蚀性能,对4mm的5A06和T2搅拌摩擦焊焊接接头进行了浸泡腐蚀试验。结果表明,焊缝区的耐腐蚀性能比铝合金母材要差,而焊缝铝铜结合过渡区耐腐蚀性能最差,并在该区域产生了腐蚀沟。电子能谱和X射线衍射物相分析结果发现,在过渡区Mg含量比其它区域高,而且有少量Al4Cu9产生,它的自腐蚀电位比铝高,这是导致该区域严重腐蚀的主要原因。     

搅拌摩擦点焊设备单MCU便携控制终端集成研究

为了提高系列化搅拌摩擦点焊设备的开发效率、降低硬件开发成本,对搅拌摩擦点焊设备单MCU便携控制终端的开发与集成进行了研究。阐述了搅拌摩擦点焊便携控制终端与点焊控制系统集成的开发方法,并对便携控制终端网络通信的实时性、精确性,以及点焊控制系统中解析器的设计进行了详细分析。该便携终端与点焊设备控制系统之间的集成开发方法,已在可移动式搅拌摩擦点焊装备平台上进行了验证,有效提高了便携终端在系列化搅拌摩擦点焊设备中的开发与设计效率。     

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。