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.     

7020铝合金搅拌摩擦焊与MIG焊接对比试验

采用搅拌摩擦焊(FSW)和MIG焊对高速客车车体材料7020铝合金板进行焊接,分别测试焊接接头的拉伸和冲击性能,观察焊接接头的金相组织,并进行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309 MPa,是母材的78％,与MIG焊接头相当.焊接接头软化状况比MIG焊程度弱.焊接接头各区组织的不均匀性造成了接头...     

铝合金搅拌摩擦与MIG焊接接头疲劳性能对比试验

根据疲劳S-N曲线试验结果,对5A06铝合金搅拌摩擦焊(FSW)和MIG焊接接头的疲劳性能进行了初步比较,分析讨论了搅拌摩擦焊过程中所产生的焊接缺陷对其疲劳性能的影响.结果表明,在焊态下由于焊接接头几何形状等的影响,FSW的疲劳强度明显高于MIG焊接接头;对FSW焊缝根部的"吻接"缺陷(kissing-bonds)是降低FSW焊接接头疲劳寿命的主要因素,旋转搅拌工具在焊缝表面形成的多余飞边将对疲劳行为产生明显影响.     

MIG焊叠加对6A01-T5铝合金FSW焊接头组织及性能的影响

研究了MIG焊叠加对6A01-T5铝合金FSW焊接头组织及性能的影响. 结果表明, MIG/FSW叠加焊缝熔合良好,叠加位置未出现气孔等缺陷,FSW焊核区及热影响区组织发生粗化,叠加位置附近微观组织出现明显改变;叠加区域硬度明显降低,尤其是FSW焊缝热力影响区和热影响区. FSW、中心叠加、前进侧热力影响区叠加和后退侧热力影响区叠加MIG焊接头的抗拉强度分别为219.8, 188.0, 195.4和191.4 MPa,MIG焊叠加降低了接头的抗拉强度,断口均表现韧性断裂特征;FSW焊接头及带有MIG叠加焊缝余高的三种接头中值疲劳强度分别为76.7, 65.0, 67.5和65.0 MPa,MIG焊叠加也使FSW接头的疲劳性能有所下降.     

采用FSW与MIG工艺补焊6005A-T6铝合金的接头力学性能

针对6005A-T6铝合金型材搅拌摩擦焊接头缺陷补焊的应用要求,研究搅拌摩擦焊(FSW)补焊和熔化极气体保护焊(MIG)补焊工艺,对两种补焊接头的力学性能进行分析。结果表明:FSW补焊与MIG补焊方法均可以消除FSW接头缺陷,两种补焊接头的强度均达到无缺陷的FSW接头强度的88%以上,FSW补焊接头的平均抗拉强度为216.72 MPa,平均屈服强度为145.5 MPa,略高于MIG补焊接头的平均抗拉强度(206.2 MPa)和平均屈服强度(134.07 MPa)。两种补焊的接头硬度最低值都出现在热影响区,最高值都出现在母材区。     

搅拌摩擦焊和熔化极气体保护焊6082铝合金疲劳性能分析

对10 mm厚6082-T6铝合金进行搅拌摩擦焊(FSW)和熔化极气体保护焊(MIG焊)焊接,利用疲劳性能试验机、光学显微镜、扫描电子显微镜等手段对6082铝合金FSW和MIG焊接头的疲劳力学性能、微观组织、裂纹扩展特征、疲劳断口进行了分析. 结果表明,在疲劳寿命为2×106周次时,6082铝合金母材及其FSW和MIG焊接头的名义应力分别为126.3,110.2,84.2 MPa;在高应力水平下(Δσ=160 MPa),FSW接头疲劳寿命明显大于MIG焊接头、与母材的疲劳寿命相当. MIG焊疲劳断口均位于焊趾处,焊缝内的气孔缺陷为其主要裂纹源;FSW疲劳断口大多发生在轴肩边缘. 接头的微观断口具有准解理特征,断口中存在疲劳条纹和韧窝.     

焊接工艺对2024铝合金接头组织与性能的影响

研究了分别采用熔化极氩弧焊(MIG)和钨极氩孤焊(TIG)进行2024铝合金焊接的工艺,并对在两种工艺条件下获得的接头的力学性能和微观组织结构进行测试分析.试验结果表明,MIG焊接头的抗拉强度达到母材抗拉强度的60%以上,而TIG焊接头的抗扭强度只达到母材抗拉强度的50%,这是由于MIG焊接头焊缝组织要比TIG焊接头焊缝组织细小,晶界处共晶相数量明显减少,晶内析出了很多细小的共晶相,有利于提高接头强度;且MIG焊的热输入比TIG焊的热输入小,MIG接头软化程度也比TIG焊要小.因此在试验条件下,MIG焊工艺获得接头的性能要优于TIG焊接头.     

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.     

7A52铝合金FSW与双丝MIG焊接接头性能比较研究

研究了20mm厚的7A52铝合金搅拌摩擦焊和双丝MIG焊接工艺,对比分析了焊接接头的组织与性能.研究表明:对于20mm厚的7A52铝合金,搅拌摩擦焊接头强度比双丝MIG提高15％左右;双丝MIG焊缝区由于焊接时热输入量较大,晶粒长大明显;FSW焊缝区发生动态再结晶,生成细小的等轴晶粒.SEM断口分析表明,双丝MIG与FSW断口均表现为明显的韧窝形貌,FSW的强化相粒子分布于韧窝中,是形成韧窝形微孔的源.     

A6N01-T5合金FSW和MIG焊接头疲劳裂纹扩展行为的对比

研究了6N01-T5铝合金搅拌摩擦焊(FSW)和氩弧焊(MIG)接头不同部位的疲劳裂纹扩展性能, 并对疲劳断口和接头组织进行了分析. 结果表明,对于FSW和MIG焊接头, 其裂纹扩展速率从高到低的部位依次为焊缝(核)区、热影响区和母材. 裂纹在FSW和MIG焊接头相同区域的扩展速率无明显差别, 然而裂纹在FSW接头细晶组织中开始扩展所需的门槛值ΔK要比对应的MIG焊接头高, 总体上其裂纹在FSW焊核区的抗疲劳裂纹扩展性能要优于对应的MIG焊缝区. 裂纹在FSW和MIG焊接头焊核(缝)区扩展的疲劳断口表现为脆性断裂, 而在热影响区则以规则和光滑的疲劳条纹形式扩展.     

搅拌摩擦焊在高速动车组车辆上的应用

介绍搅拌摩擦焊的技术特点和发展情况,针对某高速动车组车辆车钩面板结构形式,提出了一种大厚度的搅拌摩擦焊焊接接头结构。为了验证其接头性能,将搅拌摩擦焊接头与采用双V型35°坡口对接MIG焊接接头在力学性能、疲劳特性、弯曲性能以及金相组织等方面进行对比试验,结果表明:搅拌摩擦焊接头性能优于MIG焊接接头,建议在高速动车组上推广使用,并对后续研究提出要求。     

动车组连接板搅拌摩擦焊及熔化焊接头性能研究

对分别采用搅拌摩擦焊和熔化焊的连接板焊接接头的金相、拉伸、弯曲、硬度及疲劳性能等方面进行对比研究。两种焊接方式金相均合格;采用搅拌摩擦焊的连接板接头抗拉强度为275.67 MPa,比熔化焊(263.8 MPa)高约4.5%;搅拌摩擦焊接头弯曲性能侧弯180°均合格,熔化焊接头侧弯试件在110°左右时由于存在气孔导致裂纹出现;搅拌摩擦焊接头的硬度分布近似W形,中心层焊核区显微硬度值约为79~104 HV,在-18~-6 mm和6~18 mm范围内出现软化现象,最低硬度为69 HV,熔化焊接头的中心层焊缝区显微硬度值约为92~97 HV,在3~9 mm范围内出现软化现象,最低硬度为71 HV;搅拌摩擦焊接头中值疲劳极限为137 MPa,比熔化焊(117 MPa)高约17%。     

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.     

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.     

阵列射流冲击热沉搅拌摩擦焊接新方法

基于动态低应力无变形技术的原理,设计开发了阵列射流冲击热沉搅拌摩擦焊接新方法.结果表明,采用该方法可以有效减小搅拌摩擦焊接头残余应力,焊后试件基本无变形.采用射流冲击热沉的动态低应力无变形搅拌摩擦焊接头残余应力分布规律与常规搅拌摩擦焊类似,但应力峰值明显降低,约为常规FSW接头应力峰值的45%,可以实现FSW薄壁结构的低应力无变形焊接.该项技术可以提高一些铝合金材料FSW接头性能,具有较好的技术经济价值.     

2A14铝合金FSW焊缝背部线状缺陷返修工艺

针对2A14铝合金搅拌摩擦焊（FSW）焊缝背部线状缺陷，设计了4种不同的方案对其进行返修，分析了不同返修方法对焊缝缺陷消除、接头力学性能以及接头组织的影响，研究了其焊缝背部缺陷返修的工艺特性。结果表明，4种方法均可消除未焊透缺陷。直接采用FSW返修可返修4次，但多次返修会造成焊缝减薄，抗拉强度下降，重复搅拌摩擦焊对焊缝组织影响较小；打磨焊缝背部缺陷后，采用TIG焊填料焊缝正面后再进行FSW返修，焊缝无明显减薄，抗拉强度有一定的下降，且2次返修的抗拉强度较一次有明显下降，次数应不超过2次，焊缝中残留的熔焊支状晶降低了返修后的接头性能；打磨后采用TIG焊填料并修平后进行FSW返修，两次返修接头强度未出现降低，熔焊填料的组织能够全部转化为FSW组织；打磨背部缺陷后TIG填料也能消除未焊透缺陷，但出现了明显的气孔甚至裂纹缺陷，强度严重下降，不宜采用。此外，选用较大的尺寸的搅拌头有助于维持焊缝强度。     

搅拌摩擦点焊疲劳性能研究

使用回填式搅拌摩擦点焊设备,对6系列铝合金弧焊焊接接头进行了搅拌摩擦点焊补焊试验,点焊补焊后试样表面平整光滑。对搅拌摩擦点焊补焊、MIG焊焊接接头进行了疲劳性能试验,研究发现,搅拌摩擦点焊补焊接头的疲劳寿命高于MIG焊焊接接头,断口组织更为致密。     

高速列车铝合金车体枕梁搅拌摩擦焊接头残余应力分布特征

采用超声波法对铝合金枕梁部件搅拌摩擦焊(FSW)接头和熔化极气保护焊(MIG)接头分别进行了残余应力测量。结果表明,FSW固相焊接头的纵向应力和横向应力均为拉伸残余应力,其中纵向应力水平远高于横向应力。纵向应力在FSW焊缝两侧呈不对称分布特征,在搅拌头的前进侧应力值较高,而在返回侧应力值较低,最高应力位于前进侧的轴肩作用边缘处。MIG熔化焊接头在焊缝及近缝区的纵向应力和横向应力也为拉伸残余应力,且在MIG焊缝两侧呈对称分布特征,其中纵向应力高于横向应力,最高应力位于焊缝及热影响区。     

商业AZ31镁合金搅拌摩擦焊成形研究

商业AZ31镁合金搅拌摩擦焊在搅拌头转速1 500 r/min、焊速300 mm/min时可得到致密无缺陷的焊缝,其焊接接头抗拉强度为190.7 MPa,达到母材抗拉强度的82.9%。并对不同工艺焊接接头的宏观缺陷、金相组织、显微硬度、抗拉强度及断口进行抗拉强度逐一分析,同时探讨了它们之间的相互关系。     

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。