厚板铝合金FSW和MIG焊接接头疲劳性能

对厚度10 mm的6082-T6铝合金搅拌摩擦焊(FSW)和MIG焊接接头的疲劳强度进行了试验研究,并与6082-T6母材疲劳性能进行了对比分析.结果表明,6082-T6母材的疲劳S-N曲线最高、MIG焊接接头S-N曲线度最低,而FSW接头的疲劳S-N曲线近似位于两者之间;在高应力区FSW疲劳强度低于MIG焊接接头、而在低应力区高于MIG焊接接头.大部分FSW试样疲劳裂纹启始于焊缝根部的"弱连接"缺陷,采用机械加工去掉1.4 mm厚度焊缝根部材料后,FSW疲劳强度明显提高并接近母材数据.厚板6082-T6铝合金FSW焊缝根部质量控制是影响疲劳性能的关键因素.     

7050铝合金FSW接头微区低周疲劳裂纹扩展行为

对5 mm厚铝合金7050搅拌摩擦焊接头微区进行了低周疲劳裂纹扩展试验,研究了焊核区、前进侧及后退侧热力影响区的疲劳裂纹扩展行为. 结果表明,焊核区的疲劳裂纹扩展速率最快,前进侧热力影响区次之,后退侧热力影响区最慢. 焊核区疲劳裂纹呈沿晶与穿晶混合方式扩展,热力影响区的裂纹主要以穿晶方式进行扩展. 裂纹偏转或裂纹产生分支是热力影响区疲劳裂纹扩展速率降低的原因. 疲劳裂纹扩展初期,焊核区断口有疲劳辉纹出现;热力影响区断口并没有找到疲劳辉纹,而是出现了轮胎压痕花样. 疲劳裂纹稳态扩展期,焊核区和热力影响区断口均有疲劳辉纹.     

2219-T6铝合金FSW接头疲劳寿命预测

通过对2219-T6铝合金搅拌摩擦焊对接接头进行金相观察、疲劳试验和显微硬度测量,对接头的不均匀性和疲劳性能进行分析。结果表明,接头最低硬度和疲劳源基本都在热影响区。基于接头各区的显微硬度、微观形貌及微拉伸试验测试,建立接头的弹塑性有限元模型,并在循环加载下模拟接头的应力和应变分布。利用Smith-Watson-Topper损伤公式和性能薄弱区域的应力、应变数据对焊接接头进行疲劳寿命预测,预测结果与试验结果相比,寿命误差基本在两倍因子之内。     

超声冲击对含根部缺陷铝合金FSW接头疲劳性能的影响

针对含有根部"弱连接"缺陷的铝合金搅拌摩擦焊接头,采用4点弯曲疲劳试验方法,对比了超声冲击、超声喷丸及超声冲击+超声喷丸处理对疲劳性能的影响.对比分析了试样处理前后根部"弱连接"形貌、显微硬度数值和残余应力分布,探究了其提升焊接接头疲劳性能的机制.结果表明,相较于超声冲击仅对2×106周次以下疲劳强度的提高,超声喷丸、...     

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.     

含缺陷的A6005铝合金FSW接头疲劳性能研究

双轴肩搅拌摩擦焊由于其接头结构设计简单、轻便等优点被逐步推广使用。“复兴号”高速列车中底板、平顶、裙板、隔墙、高压箱底板等均采用双轴肩搅拌摩擦焊工艺。在双轴肩搅拌摩擦焊过程中,一般容易产生未焊满、错边、轴向偏移等焊接缺陷。然而,在判定上述缺陷的失效尺寸、失效形式及失效周期时,国内外相关行业尚没有一套严格的标准。通过对不同尺寸的缺陷进行常规力学性能、疲劳性能等相关试验。结果表明：含未焊满缺陷的焊接接头的抗拉强度较无缺陷的抗拉强度降低约15%,硬度降低约10%,焊缝处残余应力水平升高约20%。对焊接接头的疲劳性能进行了研究,获得了各试样的S-N曲线,并进行了分析,结果表明：应力比R=0.1,频率60 Hz下,随着未焊满缺陷尺寸的增大,疲劳性能降低。     

铝合金搅拌摩擦焊接接头腐蚀疲劳研究进展

搅拌摩擦焊接(FSW)技术由于其固相焊接特征,在焊接铝合金方面具有显著优势。随着铝合金FSW接头在工业领域的应用越来越广,其腐蚀疲劳性能成为人们的关注重点。综合评述了铝合金FSW接头腐蚀疲劳的最新研究进展,介绍了铝合金FSW接头腐蚀疲劳研究的必要性及未来发展趋势。     

隧道型缺陷对6082-T6铝合金FSW焊接接头力学性能和疲劳性能的影响

采用单轴肩搅拌摩擦焊对6082-T6铝合金型材进行焊接,通过拉伸、弯曲、硬度、疲劳试验和金相分析等,对6082-T6铝合金焊接接头的组织、力学性能和疲劳性能进行分析研究。结果表明：0.1 mm隧道型缺陷接头的拉伸性能和弯曲性能优于4.4 mm隧道型缺陷接头的;从硬度测试结果来看,不同隧道尺寸对焊接接头的硬度影响较小,但热影响区均有软化现象;疲劳试验显示,在相同应力水平,4.4 mm的隧道型缺陷接头的疲劳性能较差;依据金相来确定2种隧道型缺陷的尺寸。     

6005A-T6厚板铝合金FSW焊接接头力学性能与疲劳性能研究

铝合金厚板是轨道车辆的主要用材,为了使厚板铝合金搅拌摩擦焊批量应用于轨道车辆中,必须对铝合金厚板开展必要的力学试验和疲劳试验.文中采用搅拌摩擦焊对6005A-T6铝合金进行对搭接焊,通过金相分析、硬度、拉伸、弯曲、疲劳一系列试验,对6005A-T6铝合金焊接接头的力学性能和疲劳性能进行研究.通过对焊接接头的金相分析可以...     

不同焊速下6061铝合金FSW接头组织及性能

设置搅拌头的转速为变量,设计FSW对接试验,对8 mm厚6061-T6铝合金板材进行搅拌摩擦焊接,研究不同焊接速度下焊缝宏观形貌、焊接接头显微组织、力学性能等的变化规律。结果表明,焊缝宏观形貌与n/v值有关,n/v值过大,RS侧产生飞边缺陷;n/v过小,AS侧出现沟槽。焊接接头不同区域的显微组织存在差异和明显的边界。焊接接头维氏硬度曲线呈现左右不对称的W形,焊核区的硬度值高于热机影响区和热影响区的,且热影响区的硬度值最小,焊核区内,硬度最大值在AS侧。搅拌头转速一定时,随着焊接速度的提高,焊接接头的抗拉强度和伸长率先提高后略有降低;当n/v值接近10时,焊缝外观成形良好,无明显缺陷,焊缝各区域晶粒细小,沉淀相适量,焊接接头的显微硬度最高,抗拉强度达到母材的74.6%,伸长率为7.8%,性能最好。     

2219铝合金FSW接头低温力学性能研究

2219铝合金广泛应用于运载火箭推进剂贮箱中,但其气孔敏感性较强,而搅拌摩擦焊是固相连接技术,不仅可以降低2219铝合金的气孔敏感性,还可以提高其焊接接头强度系数,是适合于2219铝合金的焊接工艺。分析-183℃、-120℃下2219铝合金母材和FSW接头的力学性能和断口,并与室温下的力学性能和断口进行对比。结果表明:2219铝合金母材和FSW接头的低温力学性能优于室温。     

焊接参数对2024铝合金FSW接头组织及腐蚀行为的影响

对2024铝合金板进行不同参数下搅拌摩擦焊接, 分析了焊缝表面组织, 检查了在EXCO溶液中焊缝表面的腐蚀行为, 并讨论硬度分布与腐蚀发生的关系. 结果表明, 焊后轴肩作用区晶粒细化明显. 随转速的增加, 焊缝上表面热影响区范围加宽、轴肩作用区硬度上升、耐蚀性能提高. 在转速1500 r/min、行进速度1000 mm/min下所得焊缝金属塑性流动剧烈, 轴肩作用区硬度值已接近母材的硬度值, 在EXCO溶液中浸泡10 h后仅发生点蚀. 与母材相比, 接头硬度的软化区是腐蚀发生的区域, 但硬度值最低的位置与腐蚀最严重的区域没有严格的对应关系.     

常规FSW与双轴肩FSW对铝合金接头组织和性能的影响

对采用常规FSW和双轴肩FSW所得到焊接接头性能进行试验研究,测试了两种焊接得到的焊接接头的抗拉强度、屈服强度和断后伸长率,并对接头的微观组织和断口形貌进行了观察和分析.结果表明,双轴肩FSW接头横截面形成了一组由内向外扩张“洋葱环”状的椭圆环;常规FSW焊核区与热力影响区之间组织发生明显变化;硬度的最低处为双轴肩FSW前进侧热力影响区,最高处为双轴肩FSW接头上表面焊核区;常规搅拌摩擦焊接头的综合力学性能最好,双轴肩次之;断口形貌分析表明,接头断裂模式均为韧性断裂,且常规FSW断口韧窝尺寸比双轴肩FSW接头韧窝小而深,表现出更好的塑性.     

焊后热处理对6061铝合金搅拌摩擦点焊接头腐蚀行为影响

采用回填式搅拌摩擦点焊(RFSSW)技术对2 mm厚6061铝合金板进行焊接,对焊接接头试样进行固溶、时效处理,并对焊核和母材在质量分数为3.5％NaCl的水溶液中的腐蚀电化学行为进行研究.结果表明:焊核区发生动态再结晶,晶粒呈细小的等轴状,热机影响区产生明显的塑性变形,晶粒发生了拉长和弯曲,热影响区的部分晶粒在热循环...     

5052铝合金FSW接头组织和力学性能

采用搅拌摩擦焊焊接8 mm厚5052-O铝合金,并对焊接接头进行了显微组织观察和力学性能测试。结果表明:接头组织左右不对称,前进侧与母材分界线较明显,后退侧与母材分界线较模糊;焊接接头抗拉强度平均值为193.5 MPa,接头强度可达母材的99%,伸长率可达母材的84%;焊接接头正弯角和背弯角均可达到180°,弯曲性能良好;焊核区显微硬度约为72 HV,略高于母材,硬度最低点出现在前进侧熔合过渡区。     

搅拌摩擦对接焊6061铝合金的高周疲劳行为

对6061铝合金进行搅拌摩擦对接焊,其焊接工艺参数为：旋转速度600、800、1000、1200 r/min,前进速度80、100 mm/min,探针插入深度1.85 mm。基于搅拌摩擦焊参数计算得到的能量输入结果表明,在输入能量为196～405 kJ的情况下,接头在297～354 kJ的输入能量范围内有最大的抗拉强度。在不同的应力比（R=0.5,0.3,0.1,-0.3,-0.5）下,将高强度、低强度2种焊接头进行疲劳测试。结果表明,对于这2种焊接头,显微组织特征明显影响其疲劳性能,比如搅拌区、热力影响区（TMAZ）和热影响区。从接头的显微组织、裂纹扩展路径和断裂表面观察等方面对其疲劳强度进行讨论。     

FSW对2A12铝合金时效成形的影响

为评价2A12铝合金FSW构件的时效成形工艺,研究了FSW对2A12铝合金时效成形的影响,设计了以时间为参数变量的带焊缝与不带焊缝时效成形工艺的对比试验,并进行FSW焊件与非焊件时效成形力学性能对比研究及成形性分析。结果表明,在其他条件相同的情况下,非焊接试样时效成形时,最佳回弹时效时间为10h,回弹率达25.41%;FSW焊件时效成形时,最佳回弹时效时间为8h,回弹率达33.49%。非焊接试样时效时间8h,抗拉强度达到463.4MPa;FSW试样时效时间8h时,抗拉强度达到354.1MPa。经时效成形处理的非焊接试样和FSW试样的强度均有提高,且非焊接试样的硬度明显高于焊接试样。FSW工艺对时效成形试样的回弹、力学性能及表面硬度均产生了不同程度的负面影响。     

2024-T4铝合金FSW接头疲劳裂纹扩展行为及寿命预测

基于ABAQUS与FRANC 3D联合仿真的方法,对2024-T4铝合金搅拌摩擦焊接头预制裂纹于不同部位的紧凑拉伸试样进行裂纹扩展分析以及寿命预测,并深入分析不同部位裂纹扩展行为存在差异性的原因.结果表明,随着裂纹长度的不断延长,裂纹尖端应力强度因子随之增大,且裂纹向前扩展路径基本沿直线扩展,ABAQUS与FRANC 3D联合仿真方法分析不同部位的裂纹尖端应力强度因子和裂纹扩展路径的理论计算和试验结果基本吻合,验证了分区域进行联合仿真的模型精度满足要求.不同部位裂纹扩展试样寿命预测结果与试验结果的相对误差均在5%左右,对焊接接头分区域联合仿真进行寿命预测是准确可行的.裂纹位于不同部位的扩展试样断口处的疲劳辉纹间距不同导致预制裂纹于3个部位的疲劳寿命由低到高为：热影响区、垂直于焊缝方向、焊核区.     

超声冲击处理对2A12铝合金焊接接头表层组织性能的影响

采用腐蚀挂片和动电位极化曲线测试对比研究了超声冲击前后2A12铝合金搅拌摩擦焊接头在3.5% NaCl水溶液中的腐蚀行为. 试验结果表明,超声冲击后接头的平均腐蚀速率是冲击前的1/2,未冲击试样热影响区的自腐蚀电位为−0.629 V(Ag/AgCl),腐蚀倾向最高,由点蚀和晶间腐蚀引起的腐蚀坑平均深度达到125 μm;经过超声冲击处理后,接头各区的自腐蚀电位升高,腐蚀电流密度降低,表面基本呈现均匀腐蚀的形态,最大腐蚀深度不超过40 μm. 超声冲击使材料表层晶粒发生细化和致密化,是材料耐蚀性能提高的主要原因.