6005A-T6铝合金搅拌摩擦焊温度场数值模拟

基于ANSYS有限元分析软件,对3 mm厚的6005A-T6铝合金搅拌摩擦焊温度场进行了模拟,对比焊接接头形貌以及焊接热循环模拟结果与实测结果,并研究焊接速度、下压量、搅拌头旋转速度等焊接参数对摩擦焊峰值温度的影响。结果表明,搅拌摩擦焊焊缝形貌模拟结果与实测结果较为吻合,搅拌摩擦焊接进入稳态后,焊缝峰值温度基本稳定在510℃~512℃,随着距焊缝中心的距离增加,峰值温度逐渐降低,二者基本呈线性关系;峰值温度几乎随着焊接速度升高直线下降,随着下压量和搅拌头旋转速度的增加而升高,其中下压量和搅拌头旋转速度对峰值温度影响较大,而焊接速度对其影响较小。     

2219铝合金搅拌摩擦焊焊缝相控阵超声波无损检测

分析了2219铝合金搅拌摩擦焊接头缺陷特征,研究了2219铝合金搅拌摩擦焊焊缝缺陷相控阵超声波检测技术的原理和特点,采用相控阵超声波检测方法对典型的搅拌摩擦焊焊缝缺陷进行了检测,并通过金相剖切结果对检测结果进行了验证和对比分析。结果表明,针对搅拌摩擦焊焊缝缺陷的特点,相控阵超声波无损检测技术对缺陷的检出能力强,对搅拌摩擦焊焊缝的根部弱结合等面积型缺陷和孔洞等体积型缺陷都有较好的检测能力,是一种行之有效的搅拌摩擦焊焊缝缺陷检测方法。     

6005A-T6铝合金型材搅拌摩擦焊工艺参数优化

针对某型号地铁侧墙板6005A-T6铝合金型材搅拌摩擦焊进行焊接工艺参数优化。根据前期试验拟定搅拌头转速为1 000~2 100 r/min、焊接速度为500~2 200 mm/min,通过对比焊缝外观成形质量,确定搅拌头旋转速度为1 500 r/min和焊接速度为1 100 mm/min。对不同顶锻力获得的接头进行金相检验和拉伸弯曲试验。当工艺参数为ω=1 500 r/min、v=1 100 mm/min、F=13.5 k N时,接头无缺陷,抗拉强度可达母材的80%,180°弯曲试验无断裂。     

2219铝合金搅拌摩擦焊焊缝相控阵超声波无损检测北大核心

分析了2219铝合金搅拌摩擦焊接头缺陷特征,研究了2219铝合金搅拌摩擦焊焊缝缺陷相控阵超声波检测技术的原理和特点,采用相控阵超声波检测方法对典型的搅拌摩擦焊焊缝缺陷进行了检测,并通过金相剖切结果对检测结果进行了验证和对比分析。结果表明,针对搅拌摩擦焊焊缝缺陷的特点,相控阵超声波无损检测技术对缺陷的检出能力强,对搅拌摩擦焊焊缝的根部弱结合等面积型缺陷和孔洞等体积型缺陷都有较好的检测能力,是一种行之有效的搅拌摩擦焊焊缝缺陷检测方法。     

6005A-T6铝合金型材搅拌摩擦焊与MIG焊的数值分析

以轨道车辆用铝合金车钩面板为研究对象,应用数值分析技术,分别模拟了车钩面板MIG焊与搅拌摩擦焊的焊接过程,得到2种焊接方法的焊后变形与残余应力,并进行对比分析。结果表明:采用MIG焊的车钩面板焊接变形呈马鞍状,最大变形量为-1.515mm;较大的焊后残余应力主要集中在焊缝区,最大应力值为248 MPa。搅拌摩擦焊后的车钩面板为反马鞍状变形,变形最大值为-0.72 mm,焊缝区残余应力最大值为225 MPa。经对比可知,采用搅拌摩擦焊的车钩面板焊后变形小于MIG焊的,且焊道中的残余应力较小,为较优的焊接方法。研究结果对促进搅拌摩擦焊在铝合金轨道车辆上的应用具有十分重要的现实意义。     

6005A-T6铝合金厚板单面与双面搅拌摩擦焊的性能比较

采用搅拌摩擦焊对35 mm厚的6005A-T6铝合金分别进行单、双面对接焊接,对焊缝的微观组织、焊缝整体和沿厚度方向上的力学性能变化、焊缝的腐蚀电流密度和电位进行了研究。结果表明,单面焊焊核区的平均晶粒尺寸为9.14μm,双面焊为6.33μm。单、双面FSW焊缝前进侧与母材有明显的界面,两种焊缝接头均出现明显的软化;沿焊缝厚度方向单面焊的硬度最低点出现在焊缝根部,双面焊则出现在两次焊接的重合部位。单面焊接头的平均抗拉强度为182 MPa,为母材的65.9%;双面焊接头的平均抗拉强度为209 MPa,为母材强度的75.7%;双面焊焊缝的腐蚀电流密度低于单面焊而电位高于单面焊。     

6005A-T6铝合金搅拌摩擦焊接头 微观组织及耐应力腐蚀性能

利用光学显微镜、透射电镜以及四点弯曲应力腐蚀方法研究6005A-T6铝合金搅拌摩擦焊接头的微观组织及其应力腐蚀性能。结果表明,6005A-T6铝合金搅拌摩擦焊接头硬度分布呈"W"型,其中热影响区的硬度最低,焊核区的硬度有所升高,母材硬度最高;铝合金母材的主要强化相为含铜Q'相,而焊核区大部分强化相消失,存在大量位错,主要强化机制为细晶强化、位错强化和固溶强化;搅拌摩擦焊接头表现出良好的抗应力腐蚀性能,但仍出现点蚀现象,其中热影响区为接头耐蚀性的薄弱部位。     

列车地板6005A-T6铝合金搅拌摩擦焊接头疲劳性能研究

对4 mm列车地板6005A-T6铝合金搅拌摩擦焊接头进行高周疲劳性能研究。采用优化的工艺进行焊接,对试样进行轴向高周疲劳试验,得到了焊接接头疲劳性能的平均S-N曲线和疲劳极限。用扫描电镜观察疲劳断口的微观形貌并分析了疲劳断裂机理。结果表明:列车地板6005A-T6铝合金FSW接头疲劳试样,其起裂位置包括试样上、下表面及侧面区域,其断裂位置大部分在距离焊缝中心3~7 mm的范围内,即接头的热机影响区及热影响区。接头疲劳断口的裂纹扩展区存在比较明显的疲劳裂纹,该区域主要以脆性解理断裂为主,瞬时断裂区主要为韧性断裂。     

厚度小于6mm的搅拌摩擦焊焊缝相控阵超声检测

介绍了一种用于厚度小于6mm的搅拌摩擦焊(FSW)焊缝的相控阵超声检测方法。通过大量试验,基于实际的检测结果数据,对相控阵探头参数、楔块、扫描角度、扫描方式和显示方式等进行了研究,具有一定的可操作性,可进一步提高检测的质量。此方法操作方便,能够有效地节省时间,提高产能,且安全环保,具有较高的实际应用价值。     

6005A-T6铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头疲劳性能分析

通过对3.3 mm厚6005A-T6铝合金型材双轴肩搅拌摩擦焊接头进行疲劳试验，分析型材平行段宽度及厚度对试件疲劳性能的影响；并结合典型参数下焊接接头的宏观成形及其微观组织演变，揭示型材双轴肩搅拌摩擦焊接头的断裂行为.结果表明，典型参数下(转速1 000 r/min、焊接速度100 mm/min、平行段宽度和厚度分别为11.8 mm和3.1 mm)接头的拉伸断裂位置位于后退侧热影响区；型材接头前进侧热力影响区晶粒组织的特征会影响型材疲劳裂纹产生与开动；疲劳断口扫描分析显示断口无明显缺陷，试件疲劳条带的扩展区和瞬断区具有典型的疲劳断裂特征，断裂发生在前进侧热影响区位置.     

6005A-T6铝合金高速搅拌摩擦焊接头微观组织和力学性能

采用专用搅拌摩擦焊设备对5 mm厚6005A-T6铝合金单层带筋板进行高速焊接,利用金相组织观察、显微硬度测定、拉伸、疲劳测试等方法研究高速搅拌摩擦焊接头的微观组织特征和力学性能。结果表明:焊核区由于发生了动态再结晶,其组织为细小等轴再结晶组织;焊缝两侧的热影响区受力和热的双重作用,组织发生一定程度的变形和回复;热影响区组织与母材相似,受热循环作用发生粗化。力学性能试验表明,在焊接速度3 000 mm/min、旋转速度1 700 r/min时,所得到的接头抗拉强度可达235 MPa,为母材的82.5%,拉伸试样均断裂于近缝区热影响区,与显微硬度分布测定的热影响区软化区位置相一致。疲劳试验表明,高速焊接接头疲劳性能优异,在循环次数1×106次的条件下,疲劳极限达132.9 MPa,能够满足工程要求。     

铝合金搅拌摩擦焊焊缝的超声相控阵扫描图像处理算法

针对轨道客车铝合金车体常用铝合金挤压型材搅拌摩擦焊焊接接头,采用超声相控阵新型无损检测方法,运用数字图像处理技术对检测图像进行滤波、边界提取、标定等,从而获得缺陷的形状和尺寸,为搅拌摩擦焊焊接缺陷的定量分析提供了依据。     

搅拌摩擦焊焊缝缺陷的超声相控阵检测技术

采用超声相控阵技术对不同厚度铝合金搅拌摩擦焊焊缝的缺陷进行了探测,通过改变相控阵的扫描角度、聚焦深度、焦点尺寸等参数对焊缝内部缺陷进行了准确定量和图像再现,并对缺陷信号标记部位进行了解剖、观察了缺陷的宏观形貌.结果表明,探头检测灵敏度高,易于快速分辨焊缝内部缺陷,结合不同的扫查方式直观给出缺陷三向视图,可准确定位缺陷的位置、尺寸、分布;缺陷形状直接影响回波的形状和峰值,小孔洞为单一尖锐波峰,峰值高大;包铝层和疏松由多簇波峰构成,S显示疏松亮点比包铝层密集且分布面较大.     

搅拌摩擦焊焊缝缺陷的超声相控阵检测技术

采用超声相控阵技术对不同厚度铝合金搅拌摩擦焊焊缝的缺陷进行了探测,通过改变相控阵的扫描角度、聚焦深度、焦点尺寸等参数对焊缝内部缺陷进行了准确定量和图像再现,并对缺陷信号标记部位进行了解剖、观察了缺陷的宏观形貌.结果表明,探头检测灵敏度高,易于快速分辨焊缝内部缺陷,结合不同的扫查方式直观给出缺陷三向视图,可准确定位缺陷的位置、尺寸、分布;缺陷形状直接影响回波的形状和峰值,小孔洞为单一尖锐波峰,峰值高大;包铝层和疏松由多簇波峰构成,S显示疏松亮点比包铝层密集且分布面较大.     

6005A-T6铝合金高频脉冲MIG焊补新工艺

采用快速热启动工艺RTS(Rapid Thermal Start),对轨道车辆用6005A-T6铝合金(6 mm板)对接接头进行一次焊补,研究焊补后接头的组织和性能。试验结果表明,与传统焊补工艺相比,焊前经80℃的RTS,可以较明显地减少常规补焊所产生的气孔等缺陷;加热(起始)区域的焊趾处焊接残余应力会降低10%左右,而在其他区域的焊趾处焊接残余应力下降5%左右 ;在焊补后的新老焊缝交界区域,晶粒粗化现象不太明显,其微观组织优于常规焊补的;RTS一次焊补接头的强度系数达到了0.6,且RTS一次焊补、常规的一次焊补接头的弯曲试验的弯曲角度为180°时,弯曲试样均无裂纹,接头塑性良好;经RTS一次焊补后,焊接接头的疲劳强度为77.4 MPa,比常规的一次焊补的接头疲劳强度提高约为17%。     

6005A-T6铝合金型材双轴肩搅拌摩擦焊接头组织及力学性能

采用双轴肩搅拌摩擦焊接方法对4.5 mm厚6005A-T6铝合金型材在较高焊接速度下进行了对接试验。结果表明,较高的焊接速度下仍可获得外观及性能优良的接头,但易出现隧道型缺陷及裂纹缺陷。在试验参数下,接头性能与WP(焊接速度与搅拌头旋转速度的比值)有密切关系：接头抗拉强度随着WP值的增大基本呈现先增大后减小的趋势,在搅拌头转速为1 400 r/min以及焊接速度为1 400 mm/min时获得强度较高的接头,其抗拉强度为231 MPa,是母材强度的77%。断口扫描结果显示,在试验参数下,接头断裂方式随着WP值的增大由塑性断裂逐渐变为包含沿晶断裂、韧性断裂、解理断裂的混合型断裂。     

6005A-T6铝合金型材双轴肩搅拌摩擦焊接头组织与性能

采用双轴肩搅拌摩擦焊工艺,对厚3.3 mm铝合金薄板型材进行了搅拌摩擦焊接,获得了成形良好的焊接接头。采用光学显微镜、显微硬度仪及电子拉伸试验机等对接头的组织与性能进行了研究。结果表明,轨道车辆铝合金车体结构薄板对接接头实施双轴肩搅拌摩擦焊工艺可行,在一定的工艺参数窗口,接头的抗拉强度、显微硬度均满足相关标准要求。     

6005A-T6铝合金型材双轴肩搅拌摩擦焊接头组织与性能

通过对3.3 mm厚6005A-T6铝合金型材双轴肩搅拌摩擦焊接头进行疲劳试验,分析型材平行段宽度及厚度对试件疲劳性能的影响;并结合典型参数下焊接接头的宏观成形及其微观组织演变,揭示型材双轴肩搅拌摩擦焊接头的断裂行为. 结果表明,典型参数下(转速1 000 r/min、焊接速度100 mm/min、平行段宽度和厚度分别为11.8 mm和3.1 mm)接头的拉伸断裂位置位于后退侧热影响区;型材接头前进侧热力影响区晶粒组织的特征会影响型材疲劳裂纹产生与开动;疲劳断口扫描分析显示断口无明显缺陷,试件疲劳条带的扩展区和瞬断区具有典型的疲劳断裂特征,断裂发生在前进侧热影响区位置.     

控冷工艺对6005A-T6铝合金搅拌摩擦焊接头成形的影响

采用内含冷却介质通路的铜压板作为激冷源,放置在焊缝上表面两侧,进行3 mm厚6005A-T6铝合金搅拌摩擦焊工艺研究。试验结果表明,焊接工艺显著影响接头成形。在合适工艺参数下,采用控冷工艺可显著改善接头成形。与常规工艺接头相比,控冷接头焊缝表面飞边明显减小且弧纹清晰;焊核区相对较小且沿板厚方向轴肩作用区明显变窄。当热输入过小时,焊接接头存在空洞缺陷。接头成形差异与材料流动行为密切相关。     

不同板厚6005A-T6铝合金搅拌摩擦焊接头的组织与力学性能

通过拉伸、弯曲、硬度试验和金相分析等,对不同板厚6005A-T6铝合金搅拌摩擦焊接头组织与力学性能进行了研究,并对断口进行了 SEM扫描分析,结果表明:不同板厚6005A-T6铝合金搅拌摩擦焊接头的拉伸性能和抗弯性能均符合要求;焊核区显微组织主要为α(Al)相基体和其上分布着的部分析出的β(Mg2Si)相,晶粒形态为等...