2219铝合金FSW/VPPA交叉焊缝气孔缺陷

2219铝合金在搅拌摩擦焊（FSW）后,进行变极性等离子弧焊（VPPA）十字交叉焊接,其交叉接头存在气孔缺陷.针对6 mm 2219铝合金进行FSW/VPPA交叉焊接试验,探究了交叉焊缝的气孔类型,分别对比不同FSW热输入量、不同的VPPA焊接速度对交叉焊缝气孔缺陷程度的影响.结果表明,FSW热输入量越大,交叉焊缝气孔缺陷程度呈下降趋势,这与FSW过程产生瞬时空腔有关;而VPPA焊速越大,交叉焊缝气孔缺陷程度呈上升趋势.因此,为了抑制FSW/VPPA交叉焊缝气孔的产生,可以对FSW过程进行惰性气体保护、适当地提高FSW热输入量以及降低VPPA焊接速度.     

2219铝合金FSW-VPPA交叉焊缝组织与力学性能

采用搅拌摩擦焊(FSW)和变极性等离子弧焊(VPPA),在2219铝合金6 mm板上沿着相互垂直的方向施焊以形成FSW-VPPA交叉焊缝.对交叉焊缝的组织形貌进行了观察分析,并对交叉焊缝和单一VPPA焊缝的拉伸力学性能及断口形貌进行了对比研究.结果表明,交叉焊缝微观组织呈现不对称、不均匀的特征,其焊缝区组织主要由α-Al基体和(α-Al+CuAl2)共晶组成,熔合区以及近熔合区的热影响区易于出现聚集性气孔;熔合区附近气孔发生率增加导致交叉接头抗拉强度及断后伸长率明显下降.     

FSW线能量对2219铝合金FSW/VPPAW交叉接头缺陷的影响

6mm厚的2219铝合金经过搅拌摩擦焊后再进行变极性等离子焊接,获得交叉焊缝接头。本文以搅拌摩擦焊转速与焊速的比值ω/v表征搅拌摩擦焊的线能量,研究了不同搅拌摩擦焊线能量下对交叉接头气孔缺陷的影响。结果表明,随着搅拌摩擦焊线能量的提高,交叉接头处的气孔缺陷程度呈下降趋势。     

2219铝合金FSW/VPPAW交叉接头组织和性能

通过沿垂直于搅拌摩擦对接焊缝的方向进行变极性等离子弧对接立焊获得交叉焊缝,研究了6mm厚的2219铝合金交叉焊缝的微观组织和拉伸性能.并利用扫描电镜对焊缝断口的形貌进行了观察.结果表明,交叉焊缝呈现出铸态组织的特征,但是与单纯变极性等离子弧焊焊缝相比组织更不均匀.交叉焊缝的力学性能具有方向性,沿变极性等离子弧焊方向抗拉强度为254.5 MPa,沿搅拌摩擦焊方向的性能是207.53MPa,仅为母材的50%,满足使用要求.气孔是造成焊缝性能降低的主要原因.     

2219铝合金FSW/VPPAW交叉焊缝气孔缺陷

以6mm厚2219铝合金板材为研究对象,在搅拌摩擦焊焊缝上表面,沿垂直于搅拌摩擦焊方向,进行变极性等离子弧对接立焊,获得十字交叉焊缝.重点研究了搅拌摩擦焊热输入量对交叉焊缝气孔敏感性的影响.结果表明,随着搅拌摩擦焊热输入量的提高,焊缝中气孔数目减少.该研究为后续交叉焊缝气孔产生机理和解决方案的研究奠定了基础.     

VPPA焊接的焊缝成形稳定性控制的研究现状

变极性等离子孤焊的优点在于能够灵活调节特征工艺参数,如电流频率、正负半波电流幅值及时间比,以满足铝合金焊接时的阴极清理和实现小孔焊接的要求.因此,在航空航天铝合金结构的焊接中获得了广泛的应用.主要介绍了该焊接方法在焊缝成形稳定性控制方面的研究现状,主要分为预置参数开环控制方式、实时检测闭环控制方式和多参数信息融合反馈控...     

焊接参数对铝合金VPPA焊缝成形的影响

在铝合金变极性等离子弧穿孔立焊过程中,正、反极性电流和离子气流量等焊接参数对焊缝成形和焊缝质量都有显著影响,这些焊接参数的合理匹配是保证穿孔过程和焊缝稳定成形的重要前提.试验采用厚度10 mm的LD10铝合金板作为焊接母材,重点研究了焊接电流和离子气流量对焊缝质量的影响,分析了正、反极性电流的幅值和时间比对焊缝成形的影响规律.研究结果表明:随着焊接电流的增大,焊缝背面熔宽和余高增大,正面熔宽增大而余高减小;随着离子气流量的增大,焊缝背面余高和宽度增加,正面余高和宽度减小.     

2219-T4铝合金双轴肩FSW与常规FSW接头性能对比研究

对常规搅拌摩擦焊和双轴肩搅拌摩擦焊技术进行了比较,试验材料为6 mm厚2219-T4铝合金.对两种焊缝的微观结构、显微硬度和力学性能进行了测试.结果表明双轴肩焊缝的宏观形貌与常规搅拌摩擦焊焊缝的不同,呈哑铃型.且由于双轴肩焊接的热输入量较高,其接头的显微硬度和力学性能普遍低于常规搅拌摩擦焊接头.双轴肩搅拌摩擦焊接头的抗拉强度可达到常规搅拌摩擦焊接头的90%.     

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。     

高强铝合金双脉冲VPPA焊缝成形机理

建立双脉冲VPPA(variable polarity plasma arc)焊接系统,进行7A52高强铝合金双脉冲VPPA焊接工艺试验,研究低频脉冲调制叠加高频脉冲对VPPA焊接过程中焊缝成形和焊缝力学性能的影响. 结果表明,低频脉冲周期性振荡液态熔池,可获得表面饱满的鱼鳞纹焊缝;高频脉冲使电弧更为集中,有效地提高了电弧能量密度,穿透力加强;双脉冲耦合振荡加强了对熔池的搅动作用细化了铝合金焊缝晶粒. 焊接接头抗拉强度达到384.13 MPa,相比VPPA焊接接头强度提高了10.21%左右;焊接接头断面收缩率和断后伸长率均有一定程度的提高. 铝合金双脉冲VPPA焊接工艺提高了焊接接头力学性能.     

2219铝合金FSW和TIG焊接头力学与腐蚀行为

评价了2219-CS铝合金FSW和TIG焊接头的力学性能,并采用晶间腐蚀、剥落腐蚀及电化学腐蚀方法对2219-CS铝合金FSW和TIG焊接头进行了整体及分区域腐蚀行为表征,借助光学显微镜和扫描电子显微镜分析了表面腐蚀形貌. 结果表明,搅拌摩擦焊接头焊核区的细晶结构和弥散再分布的沉淀相大幅度提高了其耐腐蚀性能,热影响区中沉淀相回溶及粗化较TIG焊接头热影响区较弱,耐腐蚀性能有一定提高,搅拌摩擦焊接头的高电化学均质性宏观表现为其整体腐蚀速率的显著降低.     

2219铝合金FSW接头残余应力分布特点

采用压痕应变法测量2219-T87高强铝合金FSW试板与筒体结构上典型位置的残余应力. 结果表明,在试板上接头残余应力呈不对称分布,焊缝上的纵向残余应力数值高于横向残余应力,纵向应力的最大拉应力出现在焊缝中心位置,最大压应力出现在后退侧轴肩外侧,横向残余应力的最大压应力出现在前进侧轴肩边缘;筒体结构的环缝上,纵向残余应力呈较大拉应力,横向残余应力的数值较小,纵缝接头处残余应力关于焊缝中心呈对称分布,纵向残余应力在焊缝上呈拉应力,横向残余应力在焊缝上呈压应力;压力试验使结构件上部分应力释放,应力数值略有下降.     

异种铝合金搅拌摩擦焊与MIG焊焊缝的腐蚀性能对比

在室温0.2 mol/L NaHSO3+0.6 mol/L NaCl溶液中,通过动电位极化曲线测试,电化学阻抗谱(EIS)试验,静态失重试验,对铝合金搅拌摩擦焊(FSW)和MIG异种焊缝的腐蚀性能进行了对比。结果表明:FSW异种焊缝与MIG异种焊缝、两种母材相比,腐蚀电位Ecorr最大,腐蚀电流密度和平均腐蚀速率最小,极化电阻Rp最大。同时使用扫描电子显微镜(SEM)对失重后试样的表面形貌进行了观察,发现FSW异种焊缝表面平坦均一,而MIG异种焊缝表面比较粗糙。     

7A52铝合金搅拌摩擦焊焊缝的组织分析

通过对7A52铝合金进行大量的搅拌摩擦焊接试验,对焊缝的宏观组织、微观组织及显微硬度进行分析.焊缝可分为热影响区、热机影响区和焊核等三个区域.其中,焊核为明显的再结晶等轴晶粒,晶粒明显细化;热机影响区出现了晶粒粗化现象,由母材的细纤维组织变形为具有一定弧度的弯曲粗纤维组织;热影响区的晶粒与母材相似,但出现了晶粒粗化现象.沿焊缝横截面的显微硬度的分布呈高-低-高-低-高的趋势,其中焊缝顶部的硬度达到了母材的硬度,硬度最低处位于前进侧的热影响区区域.     

7A52铝合金搅拌摩擦焊的焊缝成形

针对7．6mm厚的7A52铝合金，研究了搅拌头的形状和焊接工艺参数对焊缝成形的影响，分析了搅拌摩擦焊缺陷产生的原因。结果表明，搅拌头的形状决定了焊接时焊缝成形的旋转速度范围；搅拌头旋转速度、焊接移动速度、焊接倾角、搅拌头轴肩压入被焊接件表面深度等都对搅拌摩擦焊焊缝成形有重要影响，只有合适的工艺匹配才能保证焊缝成形良好。     

3A21铝合金FSW与MIG焊对比试验分析

采用搅拌摩擦焊(FSW)和MIG焊两种焊接方法对8 mm厚的3A21铝合金进行焊接,分别对采用两种方法焊接的试件进行组织和力学性能分析。结果表明,相同环境条件下,MIG焊接头晶粒生长方向性较强,加之空气湿度等因素一起,试件内部出现了气孔缺陷。而搅拌摩擦焊接头形成致密的同心环结构,在加压的全塑化条件下形成无缺陷的致密组织。搅拌摩擦焊接头抗拉强度明显高于MIG焊接头,其最高抗拉强度可达89.5 MPa。MIG焊接头正面弯曲性能高于FSW接头,两者的背面弯曲性能相当。     

6082铝合金搅拌摩擦焊与MIG焊焊缝的腐蚀性能对比

通过静态失重试验、动电位极化曲线测试及电化学阻抗谱(EIS)试验,在室温0.2mol/LNaHSO3+0.6mol/LNaCl溶液中,对6082铝合金搅拌摩擦焊(FSW)和MIG焊焊缝的耐腐蚀性能进行了初步比较。结果表明:主轴转速1200r/min,焊接速度200mm/min,搅拌头倾角3°时的FSW焊缝与MIG焊焊缝相比,腐蚀电位Ecorr正向移动,平均腐蚀速率v軃和腐蚀电流密度Icorr变小,极化电阻Rp增大。同时,使用扫描电子显微镜(SEM)对静态失重试验试样的表面形貌进行了观察,发现FSW焊缝表面上只出现少量较浅的点蚀坑,而MIG焊焊缝表面的点蚀较为严重。     

交直流混合VPPA特性及铝合金立焊工艺

厚板铝合金变极性等离子弧(VPPA)穿孔立焊工艺中,由于焊接电流大,长时间焊接时钨极的烧损量大,严重影响厚板大结构自动焊接质量.为此提出了通过交直流混合输出减少钨极烧损,同时提高焊接质量的新型铝合金变极性等离子弧穿孔焊接方法.该方法在保证氧化膜清理的前提下,减小了因反极性时间过短电弧在极短时间内两次过零造成的等离子弧力下降和过大的感应电动势对开关器件的损害.其次交直流混合输出电弧具有低频调制效果,起到熔池振荡、细化晶粒的作用.在实现交直流混合VPPA软硬件功能基础上研究了交直流混合VPPA等离子弧力学特性、焊接过程稳定性及焊缝成形机理.通过对焊缝显微组织及焊缝成形检验发现,交直流混合输出时焊缝晶粒细化,焊缝成形美观,实现了减少钨极烧损和提高焊缝质量双重目标.     

2A14铝合金变极性等离子横向焊缝成形特点

对6 mm厚2A14铝合金变极性等离子弧横向焊接的难点及焊接工艺参数的特点进行了研究,通过横向焊穿孔熔池受力分析,阐释了变极性等离子横向焊缝成形缺陷产生的原因.变极性等离子弧横向焊接的难点是焊缝正面和背面的咬边缺陷及焊缝上部(靠近熔合线)宏观气孔的聚集.稍小的焊接线能量有利于消除横向焊缝正面咬边缺陷,稍大的焊接线能量有利于消除焊缝背面咬边缺陷.分析认为变极性等离子横向焊缺陷的产生与穿孔熔池受力平衡及重力方向改变导致的流动密切相关.     

2219铝合金锻件焊接接头组织与性能

以2219高强铝合金锻件为研究对象,采用变极性TIG焊方法,通过金相分析、拉伸试验及扫描电镜手段分析了焊接接头不同区域显微组织结构、力学性能及断裂形貌。结果表明:2219铝合金锻件焊接接头熔合区由较宽的等轴晶带和粗大的柱状晶组成,热影响区为粗大的等轴非枝晶,打底焊缝中心组织是粗大的等轴非枝晶和等轴枝晶的混合组织,盖面焊缝中心组织是细小的等轴非枝晶组织形态;焊接接头抗拉强度平均值为285 MPa,达到母材强度约65.5%,断后伸长率平均值约3.7%;试样断裂位置均在熔合线附近,打底层断裂形貌呈现典型的韧性断裂特征,盖面断裂形貌以韧性断裂主,局部区域出现解理断裂及层状撕裂的混合特征。