铝锂合金填充式摩擦点焊微观组织演化

利用光学显微镜、扫描电镜、电子背散射衍射(EBSD)等手段对5A90铝锂合金填充式摩擦点焊接头各个区域的微观组织进行了分析.结果表明,焊核区发生完全动态再结晶,由细小的等轴晶组成,底部存在晶粒更加细小的细晶带,焊核区晶粒分布无明显织构.热力影响区发生了部分再结晶,由发生再结晶的等轴晶以及发生部分回复的变形晶粒组成,具有较多的变形组织特征;热力影响区与焊核区存在明显的分界面,分界面由尺寸明显小于周围晶粒的细晶组成,晶界较为密集.     

Al-Mg合金填充式搅拌摩擦点焊性能

为了确定Al-Mg铝合金填充式搅拌摩擦点焊性能,以Al-Mg铝合金中2 mm的5A06为研究对象,对填充式搅拌摩擦点焊接头进行了剪切拉伸、十字形拉伸、显微组织和疲劳性能等测试,并建立了焊点组织区模型.结果表明,接头显微组织可以分为焊核区、热影响区、热力影响区和母材区部分;旋转频率为2000 r/min时,剪切载荷均值7865 MPa,十字形拉伸载荷均值3480 N;通过SEM和OM分析,点焊接头疲劳裂纹均起始于上下板结合面的焊点边缘,该区域的环沟槽、孔洞及包铝层等缺陷和应力集中是造成疲劳破坏的主要原因.     

镁/铝异种金属填充式摩擦点焊接头特性

采用填充式摩擦点焊技术对镁/铝异种金属进行工艺试验,并对点焊接头的力学性能和微观组织进行分析.结果表明,当采用合理的搭接接头设计和工艺参数进行镁/铝异种金属摩擦点焊时,可获得表面平整、抗剪切能力强的焊点,其焊点剪切力可达1865 N.组织分析发现,在焊核与镁母材之间的竖直界面处易出现少量的孔洞、微裂纹等缺陷,接头的断裂正发生在该区;而在镁/铝之间的水平界面结合良好,存在一定厚度的界面层组织,且该界面层组织的硬度要比两侧母材的硬度明显高很多,这与摩擦点焊过程中脆硬相的金属间化合物的形成有关.     

高强铝锂合金的搅拌摩擦焊工艺研究

研究了不同焊接工艺参数下高强铝锂合金搅拌摩擦焊接头的力学性能、断口形貌及显微组织。接头强度和伸长率均随焊速的增加先增加后减小，在焊速为200mm/min时，接头强度最高，接头强度系数为67％；伸长率也最高，达14.4％。经过时效处理接头强度系数提高到72.5％。分别对强度最高和最低的接头断口形貌、显微组织进行对比，分析两个参数下接头强度不同的原因。     

5A90铝锂合金电阻点焊接头力学性能与组织分析

采用三相次级整流电阻焊机对5A90铝锂合金进行电阻点焊试验,通过力学拉伸和金相观察研究了点焊参数对接头力学性能和接头显微组织形貌的影响. 结果表明,接头拉剪力随着焊接电流、焊接时间以及电极压力的增大呈先增大后减小的趋势,当焊接电流为45.5 kA,焊接时间为4周,电极压力为8.55 kN时,拉剪力达到最大值为7.7 kN. 接头组织分为等轴晶区、柱状晶区、细晶区以及热影响区. Li,Mg元素的存在降低了熔池异质形核的难度,促进晶粒的细化. 电极水冷和电磁搅拌的作用可以促进晶粒的细化和等轴晶的形成,减少合金元素向晶界偏析倾向.     

工艺参数对钛/铝异种合金回填式搅拌摩擦点焊连接质量的影响

采用回填式搅拌摩擦点焊工艺(Refill friction stir spot welding,FSpW)对厚度均为2 mm的5A02-O铝合金和TC4钛合金板材进行焊接。通过改变停留时间和回填速度,探究不同工艺参数对接头微观组织和力学性能的影响。结果表明,在选定工艺范围内,焊点成型良好,搅拌区晶粒细小,热影响区晶粒长大但有限,搅拌套作用区界面原子扩散距离比搅拌针作用区更大,停留时间6 s获得的焊点界面原子扩散距离和金属间化合物(IMC)厚度在1 μm左右。随着回填速度提高,接头承载载荷总体呈现上升趋势,但仍有数值波动,回填速度为30 mm/min,停留时间为6s获得接头拉剪载荷最低为4861 N,回填速度为90 mm/min,停留时间为6 s获得接头拉剪载荷最高为6617 N,拉剪后宏观断面较为平整,断裂模式为剪切断裂,微观断口由韧窝组成。     

AZ31镁合金/5AO6铝合金填充式摩擦点焊工艺特性

采用填充式摩擦点焊对2 mm厚的5A06铝合金与AZ31B镁合金进行工艺试验。利用金相显微镜、扫描电镜和拉伸试验机分析填充式摩擦点焊的接头组织和力学性能。结果表明,采用填充式摩擦点焊可获得成形美观、力学性能良好的接头,其焊点抗剪切力可达1 865 N,焊点在循环应力作用下的疲劳寿命达到66 000次,断裂方式为脆性断裂。微观组织分析表明,界面处镁、铝元素更易在偏铝母材一侧形成Mg17Al12,Al3Mg2等金属间化合物,而界面层厚度是保证力学性能的关键。     

2195-T8铝锂合金搅拌摩擦焊接头组织与力学性能

对8 mm厚度2195铝锂合金进行了搅拌摩擦焊平板对接焊试验,利用光学显微镜和扫描电镜观察分析了焊接接头的显微组织和断口形貌特征,并对接头常温、低温拉伸性能和显微硬度进行了测试。结果表明,接头整体上宽下窄,呈V字形,由焊核区、热力影响区、热影响区和轴肩影响区组成;-196 ℃条件下,接头抗拉强度及断后伸长率分别达到母材的71.8%,53.8%;焊件的硬度分布形貌均呈W状,其中焊核区微观硬度最高,热影响区微观硬度最低;接头断裂位置均位于热影响区附近,断裂特征属于典型的韧性断裂。     

2024铝合金电阻点焊与回填式搅拌摩擦点焊接头组织和性能

为了研究铝合金材料回填式搅拌摩擦点焊搭接接头与电阻点焊搭接接头的性能差异,采用2024铝合金材料分别开展了回填式搅拌摩擦点焊以及电阻点焊焊接试验。针对采用不同焊接方法获得的焊接接头的微观组织结构、显微硬度以及十字剥离强度进行了分析与对比研究。结果表明,2024铝合金回填式搅拌摩擦点焊接头相对于电阻点焊接头,焊点形貌更加美观,可获得小尺寸的等轴细晶组织,不存在柱状晶组织结构,焊接接头力学性能明显提高,体现出了该焊接方法的技术优越性。     

铝/铜异材回填式搅拌摩擦点焊工艺研究

采用回填式搅拌摩擦点焊技术对1.8mm厚的1060铝板(上板)和2mm厚的T2铜板(下板)进行焊接.结果 表明,在不扎透上板的条件下,采用转速2500r/min,下扎深度1.7 mm,焊接时间6s的参数组合获得到了表面光滑平整、内部无缺陷的铝/铜点焊接头.上板与下板间的搭接界面呈平直形貌,无钩状缺陷的产生,在搭接界面处...     

回填式搅拌摩擦点焊的研究进展

回填式搅拌摩擦点焊技术(RFSSW)是一种新型的固相点焊技术,它既拥有与搅拌摩擦焊(FSW)相同的效率高、能耗少、易操作和污染少等优点,又可消除匙孔,因此在航空、航天和汽车制造领域中有着广阔的应用前景。自发明以来,回填式搅拌摩擦点焊技术已被应用于各种铝合金、镁合金以及异种材料的焊接。文中综述了回填式搅拌摩擦点焊的研究进展,主要涉及回填式搅拌摩擦点焊的基本原理以及回填式搅拌摩擦点焊接头常见的缺陷、显微组织、力学性能,以及同、异种材料的回填式搅拌摩擦点焊工艺等内容,可对实际工程应用中提高回填式搅拌摩擦点焊接头性能以及合理选择回填式搅拌摩擦点焊工艺参数提供一定的借鉴作用。     

铝合金搅拌摩擦焊-交叉点焊工艺

在铝合金传统搅拌摩擦点焊的基础上,以提高点焊接头力学性能为目标,提出"搅拌摩擦焊-交叉点焊"技术.其基本工艺原理是,搅拌头沿交叉轨迹做极短距离的往复式搅拌摩擦焊,以实现高性能的点焊连接.对4mm板厚5A02-H14铝合金进行"搅拌摩擦焊-交叉点焊"试验及分析.结果表明,该工艺可大大拓宽点焊接头的连接面积,并显著降低搭接界面畸变和匙孔处材料缺失的不利影响,与传统搅拌摩擦点焊相比,该工艺能够显著提高铝合金点焊接头的抗剪切性能.     

回填式搅拌摩擦点焊过程的材料流动规律模拟

利用流体力学软件ANSYS FLUENT模拟了回填式搅拌摩擦点焊过程的材料流动行为,着重分析了搅拌头旋转速度与回填速度对材料流动的影响规律并加以试验验证.模拟结果表明,材料的流动速度随着到套筒内外壁距离的增加而减小,流动速度最大值出现在套筒端面的外壁处.在套筒内部,流动速度最小的材料位于焊点的中心处,此处的材料流动状态可通过增加旋转速度进行改善;从扩大焊点有效面积的角度来讲,增加搅拌头的旋转速度优于增加回填速度.上述规律得到了试验验证.     

回填时间对RFSSW接头断裂行为的影响

为研究回填时间对回填式搅拌摩擦点焊接头断裂模式和断裂机理的影响,对上下板厚度分别为1.5 mm和2 mm的LY12铝合金板材进行了点焊试验,并对焊后接头进行拉剪试验.结果表明,当回填时间较短时,套筒作用区与热力影响区间界面上的原子扩散效果差,甚至在近表面附近出现开裂,导致接头的剪切-塞型断裂.当回填时间足够长时,焊接接头的断裂模式转化为剪切断裂,裂纹主要沿着上下板搭接面扩展.同时,显微结构、硬度与断口形貌的试验结果验证了文中对断裂机制的解释.     

机器人搅拌摩擦点焊系统设计

搅拌摩擦点焊是一种新型固相焊接技术,机器人焊接是焊接制造业的主要发展方向,将搅拌摩擦点焊与机器人相结合,通过加工相应的焊接装置以及增加机器人的承载能力,设计完成机器人搅拌摩擦点焊装置,实现对搅拌针的精确控制。机器人搅拌摩擦点焊的控制系统是将机器人控制系统和搅拌摩擦点焊控制系统结合,在焊接过程中二者既能独立运行,又相互联系,实现搅拌摩擦点焊装置与机器人协同工作模式,从而实现无间断循环的焊接过程,提高焊接效率。通过实验对比分析机器人搅拌摩擦点焊与传统龙门式搅拌摩擦点焊焊接的工件表面成形和焊点力学性能,结果表明:机器人搅拌摩擦点焊系统实现了复杂结构工件的焊接,表面成形良好,无明显的焊接缺陷,且焊点结合强度与龙门式相当,机器人搅拌摩擦点焊系统具有良好的焊接性能。     

LY12铝合金摩擦点焊工艺及力学性能

摩擦点焊是在搅拌摩擦焊基础上开发的一种新型固态连接技术.针对2 mm厚的LY12铝合金,研究了摩擦点焊过程中的焊接工艺参数对焊点成形及力学性能的影响.结果表明,当焊接时间一定,搅拌头旋转速度较高时,焊点的表面成形较好;随着搅拌头旋转速度的降低,焊点的表面成形逐渐变差.焊点的抗剪载荷随搅拌头旋转速度增加呈现出先增大后减小的趋势,当搅拌头旋转速度为950 r/min、焊接时间为8 s时,焊点的抗剪载荷达到最大值,为9.33 kN/点.焊点横截面的显微硬度测试结果表明,显微硬度沿匙孔中心呈高-低-较高-低-高的"W"形分布,最小值出现在热影响区,塑性区的显微硬度较高,但略小于母材.     

6016-T4和5182-O铝合金回填式搅拌摩擦点焊力学性能研究

利用回填式搅拌摩擦点焊(FSSW)技术焊接6016-T4和5182-O异种金属接头,研究其显微组织及力学性能。以剪切拉伸性能为评价指标,得出最优工艺参数是:下压深度1.5 mm,旋转速度2200 r/min,焊接时间2.5 s,平均剪切力2 950 N。疲劳极限载荷F=296 N,疲劳断裂时裂纹起源于上下板搭接处,同时向板厚和板宽方向扩展。接头显微组织中没有铸态的柱状晶,均为等轴晶和较母材晶粒略有长大的组织,接头性能良好。