铝锂合金无减薄搅拌摩擦焊工艺研究

基于轴肩静止的搅拌摩擦焊工艺方法,研制并优化分体式搅拌工具,以铝锂合金为对象,研究其焊接工艺参数、微观组织与接头性能,实现了高质量连接,探索出焊接无倾角、焊后无减薄的新型搅拌摩擦焊焊接方法。该方法在轴肩静止的条件下,不仅能够获得力学性能优异的焊接接头,还能达到焊接过程无飞边、焊后表面光洁度好、无减薄的预期目的,未来可能会将搅拌摩擦焊应用领域拓宽至对表面构型要求严苛的铝合金结构件焊接。     

搅拌摩擦焊接技术在气垫式连续退火炉中的应用

通过对搅拌摩擦焊原理及特点的分析,研究了搅拌摩擦焊焊接的过程,确定了搅拌摩擦焊焊点较传统焊点的优点,重点讨论了搅拌摩擦焊在气垫炉上的应用。结果显示,搅拌摩擦焊不仅可缩短焊接时间,还能避免本机台胶辊的损坏。     

搅拌摩擦焊概述（一）

搅拌摩擦焊专栏是《现代焊接》杂志与中国搅拌摩擦焊中心合作开辟的搅拌摩擦焊技术的科普专栏，包括以下专题——搅拌摩擦焊概述，搅拌摩擦焊优点。搅拌摩擦焊原理，搅拌摩擦焊历史，搅拌摩擦焊应用，搅拌摩擦焊设备，搅拌头设计和材料，搅拌摩擦焊可控参数和过程控制，搅拌摩擦焊匙孔去除技术，搅拌摩擦焊工艺改进，搅拌摩擦焊接头性能，搅拌摩擦焊点焊，铜、镁、钛、钢的搅拌摩擦焊，搅拌摩擦焊接头及夹具设计，搅拌摩擦焊检测技术，搅拌摩擦焊质量控制等。敬请关注![编者按]     

基于温度场分析的航空铝合金薄壁件搅拌摩擦焊工艺参数优化设计

目前已经有对于不同厚度的铝合金的搅拌摩擦焊接(friction stir welding,FSW)进行研究,并研发出一系列的焊接设备和工艺保证焊接质量的可靠与有效.但对于超薄的铝合金焊接,搅拌摩擦焊还存在一定的限制,如由于工艺参数选取不当造成焊接温度的太低或过高,严重降低焊缝的力学性能.通过分析搅拌摩擦焊传热机理,研究薄壁件徽搅拌摩擦焊接工艺参数选取的计算模型,并对模型计算出的工艺参数进行DEFORM焊接温度场分析,最后通过设计基于立式加工中心的微搅拌摩擦焊试验来验证计算模型和焊接温度场分析的合理性.     

刚性动支撑搅拌摩擦焊工艺

针对特殊结构焊缝搅拌摩擦焊难以实现静态刚性支撑的焊接难题,自主研制了平板、环缝刚性动支撑搅拌摩擦焊工艺试验装置,突破了刚性动支撑搅拌摩擦焊单面焊双面成形的关键技术,完成了2219铝合金产品工艺试验件的环缝焊接.结果表明,该工艺过程稳定、具有较好的工艺柔性,其接头质量与传统静态刚性支撑相当,拓宽了搅拌摩擦焊的应用范围.     

钛合金的搅拌摩擦焊探索

通过对钛合金热物理性能分析，比较了钛合金的搅拌摩擦焊特性；针对钛合金的特点特别设计和使用了可以满足钛合金搅拌摩擦焊的搅拌头、垫板、冷却和保护装置等；并且对Ti-6Al-4V钛合金的搅拌摩擦焊焊缝和接头进行了观察分析，还对接头力学性能进行了测试，初步试验结果表明搅拌摩擦焊可以实现钛合金焊接，接头强度可以达到母材强度90％以上，但是搅拌摩擦焊工艺、参数、搅拌头还需要进一步优化，性能指标还可以进一步提高。     

AA5083铝合金的搅拌摩擦焊接工艺参数对搅拌头受力和热输入的影响(英文)

采用系统实验设计方法研究AA5083铝合金搅拌摩擦焊接工艺参数对搅拌头受力和热量输入的影响,得到了用来设计搅拌摩擦焊搅拌头和焊机的经验模型。当采用计算机来控制搅拌摩擦焊接时,这些模型可用来确定AA5083这类铝合金的摩擦焊接工艺参数、编制焊接程序及工艺参数控制。结果表明:影响轴向力和热量输入的重要参数是搅拌头转速、焊接速度和搅拌头轴肩直径,而影响纵向应力的重要参数是焊接速度和探头直径。     

基于钻铣床的搅拌摩擦焊设备设计

以ZX50CA钻铣床为研究对象,采用液压技术对其压下装置进行设计,设计出一台适用于镁合金薄板搅拌摩擦焊的设备,选用3 mm厚的AZ31镁合金板材进行对接焊接实验。结果表明:当搅拌头转速为1400 r/min、焊接速度为15 mm/min、压紧力为1500 N时,焊接接头表面成形良好。通过实验证明,该设备能够满足搅拌摩擦焊的工艺参数要求,适用于搅拌摩擦焊的实验研究,而且相对于大型专用搅拌摩擦焊设备,成本低,使用灵活、方便,为镁合金薄板搅拌摩擦焊设备的开发提供了很好的参考价值。     

一种新型焊接工艺--搅拌摩擦焊

搅拌摩擦焊是20世纪90年代初开发出的一种新型焊接工艺，它可以焊接常用熔焊方法难以焊接的铝合金、钛合金等，并且具有一系列独特的优点。在此简要介绍了搅拌摩擦焊的原理、搅拌摩擦焊接接头性能、影响搅拌摩擦焊接的工艺参数以及搅拌摩擦焊常用设备。     

低载荷搅拌摩擦焊工艺研究现状及趋势

当前搅拌摩擦焊工艺往往需要较大的焊接力和扭矩,导致焊接设备体积和质量都比较庞大,不利于搅拌摩擦焊技术在现场组装制造、就位修复等方面的应用。为了开发小型化搅拌摩擦焊设备,拓展搅拌摩擦焊技术的应用范围,就必须要研究低载荷搅拌摩擦焊工艺,以降低搅拌摩擦焊过程中所需的各向载荷。基于这一实际应用背景,从焊具设计和焊接工艺调控等角度对当前国内外的低载荷搅拌摩擦焊工艺的研究现状进行了阐述,并对这一方向的研究趋势进行了展望。     

铝钢复合箱形搅拌摩擦焊焊接结构柱的研究

基于第三届全国大学生焊接创新大赛固定题目焊接结构设计要求,设计一个铝钢复合材料的抗压箱形柱结构,经过有关软件对设计结构进行模拟计算和焊接工艺方法分析,确定了采用搅拌摩擦焊的技术方案。在对实验室近40年的老旧台钻床改造手动搅拌摩擦焊机的基础上进行铝钢丁字接头的搅拌摩擦焊试验。通过实际对铝钢复合结构承受压力测试以及铝钢搅拌摩擦焊焊接接头的界面抗剪强度测试表明,该焊接技术方案满足焊接创新大赛比赛要求,取得很好的比赛成绩。     

中国首台重载机器人搅拌摩擦焊系统顺利交付

2014年11月初,北京赛福斯特技术有限公司与德国KUKA机器人集团公司联合开发的国内首台重载机器人搅拌摩擦焊系统向广州有色金属研究院成功验收交付。该系统集成了多项先进技术,包括压力及位移控制、自动换刀控制、机头冷却润滑控制等技术,大大提升了搅拌摩擦焊技术焊接过程的自动化和智能化程度。该设备既适用于传统搅拌摩擦焊接,也兼容了搅拌摩擦焊最新技术,如静轴肩和双轴肩搅拌摩擦焊接等。此外,为满足客户对设备系统升级的需求,还预留了焊接过程的激光扫描、焊缝跟踪等通讯接口。     

Ti6Al4V钛合金背部加热辅助搅拌摩擦焊的温度场研究

以Ti6Al4V钛合金为研究对象,基于有限元软件Abaqus,建立了搅拌摩擦焊接过程的有限元分析模型,研究了传统搅拌摩擦焊及背部加热搅拌摩擦焊的焊接温度场。结果表明,采用合理的焊接工艺参数可使传统搅拌摩擦焊与背部加热搅拌摩擦焊的温度峰值接近,且温度峰值出现在搅拌头的后方。相比于传统搅拌摩擦焊,背部加搅拌摩擦焊过程中搅拌头前部的高温区域更大且温度梯度较小,有利于降低搅拌头的磨损。     

TC4钛合金搅拌摩擦焊接新工艺及计算机仿真分析

提出垫板加热辅助搅拌摩擦焊接方法对钛合金板进行焊接。通过与传统FSW工艺温度场及仿真对比分析,垫板加热辅助搅拌摩擦焊接方法不仅可以起到焊前预热的效果,拓展了焊接工艺参数应用范围,而且一定程度上可减小摩擦力,搅拌头磨损的减小间接提高了搅拌头的使用寿命。     

TC4钛合金薄板的搅拌摩擦焊研究

本文采用搅拌摩擦焊接工艺对航空航天工业应用最广泛的TC4钛合金进行了焊接,设计了用于钛合金搅拌摩擦焊的气体保护装置,确定了合适的搅拌摩擦焊工艺参数。对其焊缝的成形特点、组织特征和力学性能进行分析。结果表明,当旋转速度为475rpm、焊接速度为23．5mm／min、搅拌头倾角为3°时,可获得表面成形良好的焊缝;搅拌头在焊接过程中的磨损较为严重。     

轨道车辆新型铝合金枕梁焊接工艺

结合搅拌摩擦焊技术在铝合金领域应用的优势和特点,研究了一种新型的轨道车辆铝合金枕梁结构。采用弧焊和搅拌摩擦焊相结合的焊接工艺,根据其结构特点及制造精度要求,制定详细的工艺方案,设计有效的工装及防变形控制措施,保证搅拌摩擦焊对部件的精度要求。枕梁是轨道车辆底架受力的关键部件,其结构复杂,对焊接质量要求高;采用MIG弧焊预组装,外侧长直焊缝搅拌摩擦焊的焊接工艺,在改善车间作业环境的同时提高了部件的整体质量。采用的工艺方案及工装能为此类型的产品工艺设计提供参考。     

搅拌头受力模型及应用

针对搅拌摩擦焊实际过程,建立了搅拌针扎入阶段和稳定焊接阶段搅拌头的受力模型,通过与实测数据对比分析对模型进行了验证.由受力模型可知无论扎入阶段或稳定焊接阶段搅拌头的薄弱部位均为搅拌针根部,若设计不当易从搅拌针根部破坏.在此基础上,针对Ti-6Al-4V的搅拌摩擦焊,将模型用于指导搅拌头设计.结果表明,合理的搅拌头设计是实现钛合金搅拌摩擦焊的关键,在合适的焊接工艺参数下可以获得成形良好的焊缝.     

搅拌摩擦焊应用及焊接设备简介

介绍了搅拌摩擦焊的工艺过程，分析了搅拌摩擦焊焊缝及焊接过程的优缺点。对搅拌摩擦焊的应用和常用搅拌摩擦焊设备作了简要的描述。     

不锈钢搅拌摩擦焊接研究进展

传统熔焊工艺焊接不锈钢存在诸多问题,搅拌摩擦焊接是解决这些问题的有效途径.本文论述了近年来国内外不锈钢搅拌摩擦焊的研究进展,分析了不锈钢搅拌摩擦焊的焊缝成形、接头组织、力学性能、抗腐蚀性能、焊接工具、不锈钢异种材料焊接等,并展望了不锈钢搅拌摩擦焊的应用前景.     

铝/钢异种金属钎焊与固相焊新技术：搅拌摩擦钎焊（FSB）与嵌入式搅拌摩擦点焊（EFSSW）

为解决Al与异种高强金属材料焊接过程中的工具磨损问题,西安交通大学焊接研究所特种焊室先后开发了两种新型焊接工艺——搅拌摩擦钎焊（FSB）与嵌入式搅拌摩擦点焊（EFSSW）,并均已申报国家专利。两种技术均采用无针搅拌头,既避免了针的磨损,又获得了无匙孔的光滑外观;同时所得接头均断裂于Al母材内而非原始待焊接面。由此证明了两种新技术分别相对于传统搅拌摩擦焊与搅拌摩擦点焊的优越性。其中搅拌摩擦钎焊不仅成功用于Al/steel焊接,还可采用多道搅拌摩擦钎焊技术制备Al/steel双金属复合板材。本文简要介绍FSB与EFSSW的思路、优点与机理方面的初步研究结果。