7075铝合金薄板搅拌摩擦点焊接头力学性能研究

采用正交试验法对7075铝合金薄板搅拌摩擦点焊工艺参数进行了优化,分析了点焊接头的成形情况,测试了接头的抗拉强度和焊点的硬度,分析了接头冶金结合面积与最大抗拉载荷之间的关系.结果表明,焊接停留时间对焊点抗拉强度的影响最显著,其次是搅拌头旋转速度,而轴肩下压量的影响最小.焊接工艺参数为:停留时间6s、下压量0.2mam、旋转速度1 500 r/min时,焊点最大抗拉载荷为6.07 kN,焊点表面成形良好,冶金结合程度最佳,焊点硬度分布呈“W”形,热影响区硬度值最低.     

LF6铝合金搅拌摩擦点焊

搅拌摩擦点焊(FSSJ)是近年来发明的新的点焊方法,具有接头强度高、能耗低和设备简单等优点,在汽车行业焊接轻质合金如铝合金、镁合金等具有很好的应用前景.采用自行设计的搅拌头对1 mm 1 mm的LF6铝合金进行了搅拌摩擦焊试验研究.试验结果表明,接头剪切强度约是电阻点焊的1.56倍.接头可以分为搅拌区和热影响区,搅拌区的材料受到搅拌头的作用发生圆周运动和轴向运动,形成细小的再结晶晶粒,强度高、塑性好.     

铝合金搅拌摩擦点焊接头力学性能数值模拟

针对铝合金搅拌摩擦点焊工艺,通过实验测试,确定了点焊接头各组织形态和材料属性,建立了接头拉剪力学性能的数值模拟分析模型,获得了拉剪载荷作用下点焊接头的应力分布与变形规律,揭示了接头失效过程.研究结果可为铝合金搅拌摩擦点焊接头拉剪力学性能的分析与评价提供参考.     

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.     

铝合金回填式搅拌摩擦点焊组织及力学性能分析

采用回填式搅拌摩擦点焊技术对7075-T6铝合金进行了点焊试验.对接头进行了显微组织、显微硬度、剪切和十字形拉伸测试.结果表明,接头显微组织可分为焊核区、热力影响区、热影响区及母材;在焊缝中发现了钩状缺陷、孔洞、未焊合、未完全回填及粘连韧带等缺陷;焊缝区显微硬度呈W形分布,焊点中心呈V形分布;在旋转频率为1 400 r/min,焊接时间为4s时,接头的抗剪强度达到最大值125.6 MPa,为母材强度的39.6％;接头的十字形拉伸载荷随工艺参数的变化规律比较复杂,最大十字形拉伸强度可达43.9 MPa.     

异种铝合金回填式搅拌摩擦点焊缺陷及力学性能

采用回填式搅拌摩擦点焊技术对2 mm厚5052-H112与2024-T4铝合金进行了成功的连接.试验结果表明,当焊接工艺参数选择恰当时,可得到无缺陷接头;然而,焊接工艺窗口较窄,在高热输入条件下易产生多种缺陷,如粘连韧带、孔洞、裂纹、弱连接等,且这些缺陷主要分布在两板的结合面及焊具退出工件的退出线上;力学性能测试结果表明在低热输入条件下,接头的力学性能（一字拉伸与十字拉伸）最高,这与焊点在低热输入情况下组织缺陷较少有关;在一字和十字拉伸载荷作用下,接头的失效位置位于两板结合面及退出线上,在结合面处形成了有效的冶金连接.     

LY12铝合金摩擦点焊接头组织及性能

采用摩擦点焊对厚度为2mm的LY12铝合金进行焊接实验,分析接头的显微组织及力学性能。根据焊点接头的组织特征可将其分为塑性区、动态静止层、热影响区和母材。结果表明：塑性区和动态静止层的晶粒在热和力作用下发生动态再结晶形成细小的等轴晶,热影响区的晶粒在摩擦热作用下长大变粗;搅拌头旋转速度为2500r／min,焊接时间为12s时,可以获得力学性能较好的焊点,焊点的剪切强度达到9．24kN：焊点的剪切强度随搅拌头旋转速度的增大而增大,随焊接时间的延长先增大后减小：塑性区的显微硬度较高,但略小于母材,接头显微硬度的最小值分布在热影响区：焊点热输入量较多时,接头为Ⅰ型断裂,焊点的剪切强度较高：焊点热输入量较少时,接头为Ⅱ型断裂,焊点的强度较低。     

ABS塑料与6082铝合金搅拌摩擦点焊工艺及机理

针对2 mm厚的ABS塑料板和6082-T6铝合金进行搅拌摩擦点焊可焊性试验,并将成形较好的试件的横截面的形貌进行了观察分析,并对其进行力学性能的测试.结果表明,将铝合金板放在上,塑料板放在下的搭接方式可以实现良好的连接;最优工艺参数为搅拌头旋转速度为400 r/min,焊接时间为30 s,所得焊接接头的抗拉剪载荷最大为3.31 kN;点焊接头有两种断裂模式.     

车用铝合金搅拌摩擦点焊工艺

针对2 mm厚6082-T6铝合金搭接搅拌摩擦点焊进行工艺研究,以转速、下扎时间、回填时间、下扎深度为变量,进行不同试验,通过测量不同参数下的剪切强度、观察金相组织,获得了2 mm厚6082-T6铝合金搭接点焊的优化工艺参数。试验表明,最佳转速为2 100 rpm,最佳下扎时间为3 s,最佳回填时间为3 s,最佳下扎深度为2.7 mm。     

铝合金低旋转速度回填式搅拌摩擦点焊接头组织及力学性能

采用低旋转速度制备1.5 mm厚 5182-O铝合金回填式搅拌摩擦点焊接头,并通过正交试验法对其表面成形、剪切拉伸、十字拉伸和疲劳性能进行分析,探究低旋转速度下5182-O铝合金点焊接头的综合性能。结果表明,焊接时间6.5 s、旋转速度1 000 r/min、下扎深度1.9 mm为最佳焊接参数;接头剪切拉伸力和十字拉伸力分别为6.62 kN和3.67 kN;疲劳寿命N为1×106时,疲劳极限载荷 F为1 108 N;点焊接头剪切拉伸失效于上下板间的热机影响区,裂纹沿上板厚度方向扩展;接头疲劳显微裂纹同时起源于上下两板靠近载荷一侧,低旋转速度下热输入较低,氧化物不均匀性是裂纹源产生的主要原因。     

防锈铝搅拌摩擦焊接

通过大量试验研究了防锈铝LF21搅拌摩擦焊接技术,深入分析了防锈铝搅拌摩擦焊接头的金相组织和力学性能,并探讨了焊接参数对组织性能的影响.对于3mm厚的防锈铝板,优化的搅拌头材料为ICr18Ni9Ti,形状为圆锥带凹面形,轴肩尺寸为φ12mm,焊针跟部直径为4mm,焊针端部直径为2.8mm,焊针高度为2.7mm.优化的焊接工艺参数范围为旋转速度950-1 500 r/min,焊接速度37.5～60mm/min.研究的成果可应用于有色金属材料搅拌摩擦焊接参数的优化,推动中国搅拌摩擦焊接技术在铝焊接中的应用.     

2219-O铝合金的搅拌摩擦焊接

对2219-O铝合金进行了搅拌摩擦焊接,采用光学显微镜分析了接头的微观组织,采用拉伸试验方法评价了接头的力学性能.微观分析表明,在热机循环的共同作用下,焊核区(WNZ)发生了动态再结晶,形成了细小的等轴晶粒,并且沉淀相的数量较其它各区有所增加;热机影响区(TMAZ)晶粒被拉长、弯曲,发生了动态回复和部分再结晶,晶粒内部开始有新的晶粒生成;热影响区(HAZ)的晶粒发生粗化.力学性能测试结果表明,当转速为800r/min,焊接速度为200～400 mm/min时,接头与母材等强度,断裂发生在母材区;当焊接速度大于400mm/min时,接头的抗拉强度很低,断裂发生在缺陷处.     

铝合金LF6与工业纯铜T1的搅拌摩擦焊工艺

利用搅拌摩擦焊技术成功地焊接了防锈铝LF6和工业纯铜T1对接接头,研究了工艺参数对接头组织与性能的影响.结果表明:搅拌头旋转速度与焊接速度的比值大小是保证接头致密性和决定组织、性能的关键因素,合适的焊接工艺参数可以获得组织、性能优良的Al/Cu接头.板材厚度较小时,形成良好焊缝的规范参数范围较宽,焊接过程中接头内部发生了剧烈的塑性流动.由于摩擦热与变形能的共同作用,在焊缝内部形成了Al3.892Cu6.108型金属间化合物,使焊缝局部区域硬度升高.     

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。     

铝合金搅拌摩擦点焊接头塑化金属流动形态分析

在搅拌摩擦点焊过程中,塑化金属的流动形态是影响焊点成形及接头力学性能的主要因素。通过采用镶嵌标识材料的方法,研究了搅拌摩擦点焊过程中接头塑化金属的流动形态。结果表明,在焊点横截面上,匙孔两侧塑化金属发生塑性变形的宽度基本相同,从焊点表面到底面,塑性变形区宽度逐渐减小。在焊点的上部,塑化金属主要受轴肩的作用,在轴肩摩擦力和材料之间的剪切力作用下沿搅拌针旋转的方向运动,随着距焊点表面距离的增大,塑化金属沿搅拌针旋转方向的运动趋势逐渐减小。搅拌针周围的塑化金属在搅拌针螺纹向下的压力作用下,以螺旋状向焊点底部运动,运动到焊点底部后受底板的阻碍和未塑化金属的挤压作用从搅拌针四周向焊点上部运动。