7075-T651铝合金搅拌摩擦焊对接接头残余应力研究

采用对接形式对7075-T651铝合金板进行了搅拌摩擦焊接,并采用盲孔法对其接头的残余应力分布规律进行了研究。结果表明,应力曲线为M型,焊核区最小,在邻近轴肩处最大。在焊接速度200 mm/min下,焊核的纵向残余应力为压应力。根据不同焊接速度下残余应力分布,发现随着焊接速度的提高,纵向残余应力增大,最大值从136MPa(200 mm/min)增大到275 MPa(300 mm/min)。另外,后退侧的残余应力比前进侧的大,随着焊接速度的减小,残余应力在前进侧与后退侧的差值减小。接头不同位置的微观组织分析表明,前进侧和后退侧不同的微观形貌也反应了残余应力的不对称性分布。     

6061铝合金搅拌摩擦焊焊接接头应力腐蚀的敏感性

采用慢应变速率拉伸(SSRT)方法分析6 mm厚的6061-T6铝合金及其搅拌摩擦焊接头在模拟海水溶液及空气中的应力腐蚀敏感性,测试和分析搅拌摩擦焊接头金相组织、显微硬度和断口形貌。结果表明,焊核区晶粒细小,热机影响区晶粒出现弯曲及拉长变形,热影响区晶粒粗大。接头显微硬度值呈"W"型分布,其最大值为71.8 HV。在应变速率为1×10-6/s时,接头及母材在3.5%Na Cl溶液中具有应力腐蚀敏感性,接头应力腐蚀敏感性高于母材。     

铝合金搅拌摩擦焊接头残余应力分布

采用小孔法对3 mm厚2024-T4铝合金板搅拌摩擦焊对接接头的残余应力分布规律进行研究.为了衡量钻孔引入应变对结果的影响,测量了退火2024铝合金板钻孔产生的应变,将其作为附加应变对焊接试件上测得的应变结果进行修正.结果表明,在试验条件下得到的焊接接头的残余应力以纵向应力为主,横向应力相对很小;纵向高应力区集中在轴肩作用区域,呈不对称分布,前进侧应力高于返回侧,在轴肩作用区域之外应力值迅速降低,在距焊缝中心较远的区域转变为压应力;纵向残余应力峰值为164.5 MPa.分析认为,机械搅拌和焊接温度场的叠加作用造成焊缝两侧纵向残余应力的不对称分布.     

薄壁铝合金搅拌摩擦焊焊接应力变形与控制

搅拌摩擦焊(FSW)焊接残余应力变形表现出与传统熔焊不同的规律,文中研究了薄壁铝合金搅拌摩擦焊残余应力分布规律和焊接变形控制方法,结果表明,纵向残余应力峰值并非出现于焊缝中心,热影响区和热机影响区是残余应力相对较大的区域.基于动态低应力无变形焊接方法,设计开发了一套热沉系统,进行了动态低应力无变形FSW试验.研究表明,动态低应力无变形焊接技术可以有效减小搅拌摩擦焊接头残余应力和变形,接头残余应力分布规律与常规搅拌摩擦焊接头残余应力分布类似,但应力峰值降低50%以上.     

铝合金搅拌摩擦焊接接头应力腐蚀研究进展

随着搅拌摩擦焊接应用领域的扩展,其焊接接头的应力腐蚀性能已成为人们关注的重要问题.论述了近年来国内外铝合金搅拌摩擦焊接接头应力腐蚀研究进展,并展望了发展前景.     

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.     

铝合金搅拌摩擦焊残余应力及变形的研究进展

搅拌摩擦焊作为一种新的固相连接技术,具有其他焊接方法无可比拟的优越性,特别是在非铁金属材料的连接方面。本文综述了近10多年来搅拌摩擦焊残余应力及变形研究的发展情况,分析了搅拌摩擦焊残余应力及变形的主要研究内容,产生残余应力及变形的内在机理,残余应力及变形的检测技术、预测技术及控制技术的研究现状及进展情况,提示了残余应力的一般分布规律,并展望了搅拌摩擦焊残余应力及变形技术下一步的研究重点。     

铝合金搅拌摩擦焊接头残余应力测试分析

采用小孔法研究厚2 mm的6061-T5铝合金搅拌摩擦焊对接接头残余应力的分布规律,分别测量接头处垂直、平行于焊缝的残余应力,并进行了计算分析。结果显示,搅拌摩擦焊接头残余应力在焊缝及其附近区域无论是垂直还是在平行焊缝方向的均承受压应力,且随小孔深度的增加而增加。垂直和平行于焊缝方向的残余应力呈现出周期性分布,且它们在前进侧的周期相比于后退侧较小;残余应力在焊缝两侧呈不对称分布,后退侧应力值较高,其残余应力峰值出现在后退侧轴肩作用区域边缘处,其值分别为93 MPa和100 MPa。     

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.     

铝合金搅拌摩擦焊焊接接头的涡流阵列检测

利用涡流阵列检测系统对铝合金搅拌摩擦焊焊接接头进行数字成像检测试验。开展了检测工艺研究,确定了合适的检测参数,并对搅拌摩擦焊产品同时采用涡流阵列与着色渗透两种检测方法进行检测。通过对比试验发现,这两种检测方法的检测结果相近,成像结果清晰。研究结果表明,涡流阵列检测技术可用于铝合金等材料搅拌摩擦焊焊缝的表面及近表面缺陷的检测,能实现快速、精确、数字化的成像检测。     

2219铝合金板材搅拌摩擦焊焊接接头局部力学性能研究

2219铝合金拼焊板焊接接头局部微区力学性能差异大,严重影响拼焊板的整体成形性能,为了构建拼焊板的整体成形损伤模型,预测成形破裂缺陷,有必要对搅拌摩擦焊拼焊板焊接接头的局部力学性能进行研究。针对焊接接头不同微区尺寸小,直接测量难度大的问题,提出显微组织分析与DIC测试相结合测试搅拌摩擦焊焊接接头局部力学性能的方法。首先通过微观组织分析与显微硬度测试相结合的方法确定了2219铝合金焊接接头各微区的形状和尺寸;其次通过DIC分析获得了2219铝合金焊接接头各微区在单向拉伸过程中应变变化情况;最后利用幂指数模型进行拟合,建立了拼焊板焊接接头各微区的局部力学性能模型。     

6082-T6厚板铝合金搅拌摩擦焊焊接接头应力腐蚀的敏感性

采用慢应变速率拉伸(SSRT)试验研究厚度为23 mm的6082-T6铝合金搅拌摩擦焊接头在含w(NaCl)3.5%中性溶液及空气中的应力腐蚀敏感性。结果表明:搅拌摩擦焊接头的上层和下层均未在含w(NaCl)3.5%中表现出应力腐蚀倾向;通过微观断口SEM分析可知,2种接头在惰性环境和腐蚀环境中断口SEM形貌上未发现脆性断裂特征,断口形貌以塑性断裂形成的韧窝为主。     

LY12铝合金搅拌摩擦焊接头残余应力分析

采用小孔法对不同焊接工艺参数下得到的LY12铝合金薄板搅拌摩擦焊对接接头的残余应力进行了测量和分析.为了消除孔边塑性变形对测量精度的影响,建立了三维有限元法模拟应变释放系数的测量试验,使用基于孔边形状改变比能的A,B系数修正法对盲孔释放系数进行修正.结果表明,接头残余应力呈不对称分布,前进侧应力高于返回侧;纵向残余应力总是高于横向残余应力,但是横向残余应力并非在零附近,而是有一定的大小,约为焊前母材强度的10.8%;在一定范围内,搅拌摩擦焊接头残余应力随旋转频率先增大后减小,随下压量和焊接速度的增加而增加.     

车体铝合金熔化极气体保护焊与搅拌摩擦焊残余应力研究

采用小孔法分别对6 mm厚度7020铝合金的熔化极气体保护焊及搅拌摩擦焊对接接头的残余应力进行了测试。结果表明,用两种焊接方法得到的焊接接头,其纵向应力均大于横向应力,对比7020铝合金搅拌摩擦焊接头和熔化极气体保护焊接头中的纵向残余应力,发现搅拌摩擦焊接头的纵向残余应力峰值要远远小于熔化极气体保护焊接头中纵向残余应力峰值。搅拌摩擦焊接头的最大纵向残余应力为50 MPa,而熔化极气体保护焊接头的纵向残余应力最大值已经达到了90MPa。     

6063铝合金搅拌摩擦接头力学性能及组织分析

采用搅拌摩擦焊对6063铝合金进行了对接焊试验,借助光学显微镜、扫描电镜、万能拉伸机对焊接接头的显微组织和力学性能进行了分析。结果表明:当旋转速度为880 r/min,焊接速度在60~105 mm/min范围变化,其他参数一定时,均能获得成型美观、性能良好的对接接头;当焊接速度为80 mm/min时,接头的抗拉强度最高,为212.7MPa,达到母材强度的74.9%;焊缝的整体断裂形式为以韧性断裂为主的韧/脆混合型断裂。     

铝合金差厚板搅拌摩擦焊温度场及残余应力分析

根据搅拌摩擦焊特点,考虑米塞斯屈服准则以及搅拌针和轴肩产热,以厚度为2 mm和4 mm的差厚6061-T6铝合金板材为研究对象,基于ABAQUS有限元分析软件,通过建立热源模型,对搅拌摩擦焊温度场与残余应力进行模拟分析。研究结果表明:差厚板焊缝两侧温度场分布呈不对称椭圆状;差厚板残余应力主要表现形式是纵向残余应力,且在垂直焊缝方向上呈"M"形双峰分布,焊缝中心线附近区域的纵向残余应力是拉应力,并向母材边缘逐渐转化为压应力。     

5A02铝合金搅拌摩擦焊焊接接头性能试验

5A02铝合金在一定的工艺参数下,以转速为800 r/min和焊速120 mm/min进行搅拌摩擦焊接,经试验测得接头的抗拉强度最高达到母材强度的91.21％,焊缝中无任何焊接缺陷,焊接接头完全能满足产品的技术要求.     

7075铝合金搅拌摩擦焊焊接缺陷研究

利用搅拌摩擦焊方法对7075铝合金板进行了焊接实验,观察和分析了缺陷的显微结构及形成原因。结果表明:焊接工艺参数对接头缺陷的形成具有重要的影响。当工艺参数不恰当时,会在焊接接头的焊核区与返回侧的热机影响区之间产生一条明显的黑线,并且其对组织和性能产生较大的影响。经扫描电镜及能谱分析表明,该黑线其实就是在焊缝中未形成连接或不完全连接而出现的"裂纹状"缺陷,是一种残余界面线。     

中厚板2219铝合金双轴肩搅拌摩擦焊焊接残余应力及微观组织演变

为了研究双轴肩搅拌摩擦焊缝内部焊接残余应力的大小及分布情况,本研究采用短波X射线衍射进行焊接件内部残余应力的无损检测分析;采用光学显微分析、显微硬度和电子背散射衍射（Electron Back-scattering Patterns,EBSD）对焊缝的前进侧和后退侧的母材、热影响区、热机械影响区和焊核区的组织结构演变进行了分析。金相观察结果显示双轴肩搅拌摩擦焊的接头组织在厚度方向上近似于对称分布,呈“腰鼓形”,焊核区与热机影响区的界面为近似双曲线,前进侧热机影响区的分界线更明显。EBSD扫描结果显示热影响区、热机械影响区均存在较强的形变组织;焊核区在剪切变形和焊接循环热的双重影响下发生了动态再结晶,主要为弱取向组织,小角度晶界含量较大。短波X射线衍射结果表明,双轴肩FSW焊接板内部板厚中心层,纵向方向残余应力均大于横向方向;沿着焊缝,拉应力较大区间位于距焊缝起始端150～250 mm的范围内,最大拉应力为244 MPa。     

铝合金搅拌摩擦焊焊接缺陷分析

采用搅拌摩擦焊方法对6mm厚的2A12及3A21铝合金进行焊接。对其焊接速度、旋转速度及压入量等工艺参数选择不当所产生的接头缺陷进行了分析;焊接缺陷的产生与焊接热输入及焊缝塑性金属的软化相关。当热输入不足或者塑性金属的软化程度较差时都会导致焊接缺陷的形成。