喷射成形7055铝合金FSW焊工艺与性能

采用搅拌摩擦焊接方法对厚度为4 mm的喷射成形7055铝合金板进行焊接试验.分析了焊接速度和旋转频率对接头力学性能的影响,对焊缝的显微组织和断口进行了微观分析.结果表明,当焊接工艺参数选择合适时,可得到外形美观,无缺陷的焊缝.另外焊接接头力学性能与焊接工艺参数存在一定的关系,在旋转频率为1 000r/min,且焊接速度为100 mm/min时,可以获得较好的焊接性能,抗拉强度可以达到455MP,断裂形式为韧性和脆性的混合型断裂;焊缝中存在3个组织变化区,其中焊核区内是细小均匀的等轴晶;焊缝显微硬度的最低值出现在前进侧,说明前进侧是焊缝的薄弱环节.     

1561铝合金搅拌摩擦焊接过程压力特征及接头组织性能分析

采用恒压力控制方式对4 mm厚1561新型高镁铝合金板材进行了搅拌摩擦焊接试验，并对焊接过程中搅拌头压力特征、接头微观组织以及力学性能进行了研究. 结果表明，焊接下扎阶段下压力呈先上升后下降再上升的趋势. 稳定焊接阶段，由于材料力学性能的周期性变化导致下压力呈近似正弦周期性变化. 固定焊接速度为200 mm/min，当转速低于800 r/min或高于1 800 r/min时，焊缝产生孔洞缺陷. 当转速超过1 000 r/min时，搅拌区产生"S"线. 接头抗拉强度在低转速时主要受接头金属强度影响，高转速时主要受"S"线分布特征影响. 随搅拌头转速的增加，接头抗拉强度先上升后下降.     

20mm厚2219铝合金可回抽搅拌摩擦焊接及接头组织和性能分析

为了解决封闭环缝的焊接匙孔问题,研究了采用可回抽搅拌摩擦焊接进行匙孔消除的焊接工艺. 在厚板可回抽焊接过程中,搅拌针末端的瞬时空腔问题受体积效应影响将更为显著且更难控制. 研究了不同回抽焊接长度下20 mm中厚板2219铝合金可回抽焊接接头的内部质量、组织形貌和力学性能. 结果表明,在焊接速度100 mm/min、搅拌头转速400 r/min的参数组合下,回抽焊接区长度为200 ~ 500 mm时,可获得无内部缺陷的可回抽搅拌摩擦焊焊缝;回抽焊接区接头横截面上存在2个焊核,靠近焊缝上表面的焊核大小随着回抽过程不断减小;一次焊接、重复焊接和可回抽焊接接头的拉伸性能依次降低,且可回抽焊接接头的力学性能随着回抽距离的增长而有所提升;在实际工程应用中回抽距离500 mm为较优的参数选择.     

纯铝纯铁搅拌摩擦焊接头的组织与力学性能

选用3 mm厚冷轧态高纯铝板和退火态高纯铁板作为焊接母材,使用300/400/500/600 r/min-100 mm/min和300 r/min-80/60 mm/min焊接参数进行铝/铁异种金属搅拌摩擦焊对接焊试验。对焊接接头进行显微硬度和拉伸性能测试,通过扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、电子背散射衍射(EBSD)等对接头组织进行表征。焊缝宏观形貌观察发现,焊缝的正面和背面有孔洞,正面出现毛刺。随着转速焊速比增加,孔洞消失毛刺增加。拉伸试验结果显示,共出现3种失效模式,分别为在300 r/min-100 mm/min参数下孔洞缺陷处断裂,300 r/min-80/60 mm/min参数下Al/Fe界面断裂和400/500/600 r/min-100 mm/min处Al侧基体断裂,3种模式下的最大焊接效率分别为40.1%、41.0%和60.4%,其中Al侧基体断裂模式的焊接效率最高。出现在焊核区的孔洞降低了接头强度,导致了缺陷断裂;在300 r/min低转速下,界面未达到有效的冶金结合,界面强度低于Al基体强度,导致Al/Fe界面断裂。硬度试验结果显示,铝侧硬度呈现先下降后上升...     

旋转速度对镁/铜异种金属搅拌摩擦焊接头成形及拉伸性能的影响

保持95 mm/min焊接速度不变的条件下,通过改变旋转速度研究其对镁/铜异种金属搅拌摩擦焊接头成形和力学性能的影响。结果表明:采用750 r/min搅拌头旋转速度焊接时,焊缝表面出现起皮现象;焊核区底部形成明显的隧道槽缺陷。适当增加搅拌头旋转速度至950 r/min时,焊缝表面变得更光滑;混合区尺寸增大;内部隧道槽缺陷消失;该混合区主要由被搅碎的Mg、Cu合金和少量新生成的Mg₂Cu金属间化合物组成;接头的抗拉性能最好,抗拉强度达81.7 MPa;但是,继续增大搅拌头旋转速度至1180 r/min时,不利于接头成形,混合区底部有细小的孔洞缺陷产生。     

镁锂合金搅拌摩擦焊接工艺特性分析

针对退火态的MBLS10-200镁锂合金,分析了搅拌工具、焊接工艺参数对焊缝成形、接头组织特征及力学性能的影响,并对接头的塑性损失机理及提升技术进行分析.结果表明,在焊缝成形良好的工艺参数范围内（转速800~1 600 r/min、焊接速度200~500 mm/min）,接头大多断在母材,强度与母材相当,而断后伸长率则有显著的降低,仅为母材的8%~57%.焊核及热力影响区与母材性能的差异使接头在受拉时产生各区域变形不协调是导致断后伸长率下降的根本原因.采用退火处理可以在接头强度不下降的同时,有效提升接头断后伸长率,可达到母材的96%.     

Cu-Cr-Zr合金搅拌摩擦焊接接头的组织和力学性能

采用旋转速度为750和1500 r/min,焊接速度为23.5 mm/min的焊接参数分别对时效态和固溶态的3 mm厚的Cu-Cr-Zr合金板进行搅拌摩擦焊接,研究转速及母材区(BM)初始状态对搅拌摩擦焊(FSW)接头的微观组织与力学性能的影响,并对接头的力学性能进行模型化定量分析。结果表明:FSW后,接头晶粒显著细化,沉淀相在搅拌头的高温热作用下固溶在基体中。当BM的初始状态为时效态时,与1500 r/min样品相比,750 r/min样品晶粒尺寸较小且存在沉淀相,750 r/min样品力学性能较高,主要是晶界强化和沉淀强化的作用。当BM的初始状态为固溶态时,与1500 r/min样品相比,750 r/min样品晶粒尺寸较小,力学性能较高,主要是晶界强化的作用。当FSW转速相同时,时效态接头的晶粒尺寸小于固溶态接头,而力学性能高于固溶态接头,主要是由于BM的初始组织状态不同导致的。综合分析表明:FSW过程中选用低转速焊接,可以获得性能较优的接头。     

电子束扫描波形对铝锂合金显微组织及力学性能的影响

对厚度1.8 mm的2198-T8态铝锂合金薄板进行真空电子束焊接,分析了不同扫描方式对焊缝成形及接头力学性能的影响,以及最优焊接工艺下焊接接头的显微组织与力学性能。结果表明:在工作距离为300 mm、加速电压U=60kV、聚焦电流I_f=498 mA以及电子束流I_b=6.8mA情况下,不添加扫描可获得成形良好且无宏观气孔缺陷的焊接接头。相同参数条件下对比添加了扫描方式的焊接,得出焊接过程中添加三角波扫描时,焊缝的显微硬度值和焊接接头的抗拉强度均得到了提高,焊接接头的平均抗拉强度为326.5 MPa,其中最高抗拉强度可达到母材的71.5%,延伸率最高可达母材延伸率的86.8%,焊缝熔合区较整个焊缝区来说最为薄弱。     

High speed tandem TIG welding of ferritic stainless steel plate

Weld humping and undercut are the most common appearance defects in high speed welding. A high speed tandem TIG welding process was developed to suppress the formation of these appearance defects and to improve the productivity of TIG welding. In this paper, the mechanical properties and microstructure of joints obtained from tandem and single TIG welding were tested and compared. The results show that the sound weld appearance can be obtained by tandem TIG welding at the welding speed of 3 m/min for 1.5 mm thick 409L stainless steel plate. The mechanical properties of the tandem TIG welded joint are in the similar level with single TIG welded joint. The analysis of the tandem TIG welding process indicates that the assistant arc with a push angle can prevent the liquid metal flowing backward to the trailing region of weld pool and the premature solidification of thin liquid layer in the gouging region.     

铝合金无减薄搅拌摩擦焊工艺优化及特征分析

为提高无减薄搅拌摩擦焊接头力学性能,基于响应面法对参数进行优化,建立了响应面模型,并对模型进行回归分析. 结果表明,无减薄搅拌摩擦焊是成形优良的焊接工艺,而且焊接参数对接头拉伸性能影响明显,其中主轴转速及焊接速度对其影响更为显著. 在无缺陷条件下,提高主轴转速的同时选取适中的焊接速度,以得到性能更优的焊接接头. 焊接参数为主轴转速1 000 r/min,焊接速度200 mm/min、轴肩下压量0.25 mm时,接头的抗拉强度最大为363 MPa,为母材的94.3%,断后伸长率11.2%. 而且相比于常规搅拌摩擦焊,无减薄搅拌摩擦焊在厚度方向上的性能更加均匀.     

工艺参数对复合搅拌摩擦点焊接头力学性能的影响

采用LF21铝合金研究了复合搅拌摩擦焊时焊接工艺参数(旋转速度、旋转半径)对焊接接头力学性能的影响.结果表明,当其它焊接参数一定时,焊点的力学性能随着搅拌头旋转速度的增加而增加,当搅拌头的旋转速度增加到1 200 r/min时,焊点的剪切力达到最大值为3.47 kN,随着搅拌头旋转速度的进一步增加,焊点的力学性能开始降低.改变旋转半径,焊点的力学性能随着旋转半径的增加而增加,当旋转半径达到0.5 mm时,焊点的剪切力达到最大值为3.47 kN,然后,随着旋转半径的继续增加,焊点的力学性能开始降低.LF21铝合金的复合搅拌摩擦点焊焊点的微观组织与直插式搅拌摩擦点焊不同的是,在塑性环的边上形成了一个由第二层塑性环形成的"耳朵形"区域.     

高速列车6005A-T6铝合金型材激光-双丝MIG复合焊

分别利用双丝MIG焊和激光-双丝MIG复合焊进行了高速列车6005A-T6铝合金型材的焊接试验研究,对比分析了两种焊接方法的焊缝成形、焊接变形、接头力学性能及其接头微观组织.结果表明,激光-双丝MIG复合焊接6005A-T6铝合金型材时的焊接速度可达4.5 m/min,焊接过程具有较好的搭桥能力,对接间隙达到1.4 mm时,仍可以获得良好的焊缝成形.当焊接速度大于或等于4 m/min时,复合焊接头的焊接变形量仅为常规双丝MIG焊的40%左右,其抗拉强度达到了母材强度的83%,比常规双丝MIG焊接头的抗拉强度提高了9%左右.     

7050铝合金搅拌摩擦焊接头微观组织及力学性能分析

采用搅拌摩擦焊焊接厚12 mm的7050铝合金,分析接头的微观组织和力学性能。研究结果表明,焊核区由于热循环作用形成细小的等轴再结晶组织;热机影响区受机械和热的双重作用组织发生了较大程度的变形,在热循环的作用下发生回复反应;热影响区仅受热循环的作用,组织稍微有粗化现象。力学试验表明:旋转速度400r/min、焊接速度180mm/min时,接头的抗拉强度可以达到391 MPa,为母材的77%;焊接速度200 mm/min,旋转速度450 r/min时,接头的抗拉强度可以达到376 MPa,为母材的74%。断口形貌分析显示,接头断裂模式为穿晶和沿晶混合型断裂。     

SUS321不锈钢和6061铝合金激光搭接焊接头的组织和力学性能

焊接参数对钢铝异种接头质量影响明显。主要研究不同的激光功率和焊接速度对SUS321不锈钢和6061铝合金焊缝成形的影响,分析异种接头的微观形貌特征及组成,并对接头的断口形貌和力学性能进行了试验研究。结果表明,不同焊接速度和激光功率对于焊缝成形有着重要影响:当激光功率为2 200~2 400 W,焊接速度为30~35 mm/s时可以获得质量较高的焊缝;在焊接过程中,接头界面形成了FeAl、Fe_2Al_3和Fe_3Al等金属间化合物,它们的存在影响了接头的力学性能;接头在拉伸试验中发生韧性断裂,且裂纹最先在金属间化合物中萌生,并沿着钢铝反应界面进行扩展,直至整个接头发生断裂。     

TA2薄壁钛管双TIG焊温度场和残余应力分布对接头组织性能的影响

针对纯钛TA2薄壁管的钨极氩弧焊(TIG)高速焊接时出现的咬边、驼峰等成形缺陷,以及焊接效率低等问题,提出采用双TIG焊接工艺,可有效提高焊接速度,改善焊缝成形的解决措施.同时采用ABAQUS对两种焊接方法建立焊接热弹塑性有限元模型,对比分析焊接温度场和焊后残余应力分布,并进一步对焊接TA2薄壁钛管进行显微组织分析及力...     

Microstructure and Mechanical Properties of Dissimilar Double-Side Friction Stir Welds Between Medium-Thick 6061-T6 Aluminum and Pure Copper Plates

It is difficult to achieve Al/Cu dissimilar welds with good mechanical properties for medium-thick plates due to the inherent high heat generation rate at the shoulder-workpiece contact interface in conventional friction stir welding. Thus, double-side friction stir welding is innovatively applied to join 12-mm medium-thick 6061-T6 aluminum alloy and pure copper dissimilar plates, and the effect of welding speeds on the joint microstructure and mechanical properties of Al/Cu welds is systematically analyzed. It reveals that a sound Al/Cu joint without macroscopic defects can be achieved when the welding speed is lower than 180 mm/min, while a nonuniform relatively thick intermetallic compound (IMC) layer is formed at the Al/Cu interface, resulting in lots of local microcracks within the first-pass weld under the plunging force of the tool during friction stir welding of the second-pass, and seriously deteriorates the mechanical properties of the joint. With the increase of welding speed to more than 300 mm/min void defects appear in the joint, but the joint properties are still better than the welds performed at low welding speed conditions since a continuous uniform thin IMCs layer is formed at the Al/Cu interface. The maximum tensile strength and elongation of Al/Cu weld are, respectively, 135.11 MPa and 6.06%, which is achieved at the welding speed of 400 mm/min. In addition, due to the influence of welding distortion of the first-pass weld, the second-pass weld is more prone to form void defects than the first-pass weld when the same plunge depth is applied on both sides. The double-side friction stir welding is proved to be a good method for dissimilar welding of medium-thick Al/Cu plates.     

薄板2524铝合金激光填丝焊接工艺及组织性能

2524铝合金是具有优异损伤容限的新型航空高强Al-Cu-Mg合金.采用高功率光纤激光器焊接1.6 mm厚2524铝合金,研究了填充5087焊丝情况下,激光功率、焊接速度和填丝速度对焊缝成形、热裂纹倾向和焊缝显微组织的影响,优化焊接工艺参数,考察接头静态拉伸性能.结果表明,采用填充材料后,焊缝柱状枝晶生长方向性明显减小、晶粒细化、晶界共晶增多、热裂纹倾向降低.当激光功率为2.5 kW,焊接速度为2 m/min,填丝速度为2 m/min时,可获得成形良好、无缺陷的焊缝,接头抗拉强度达到313~324 MPa,拉伸断裂于接头熔合线附近,断口处有大量韧窝,呈韧性断裂特征.     

转向架用SMA490BW耐候钢超射流过渡焊接工艺试验

采用超射流过渡焊接工艺模式,分别对转向架用SMA490BW钢对接接头和T型接头的底层焊道进行焊接工艺参数优化试验,并研究焊接接头的微观组织和力学性能。结果表明:在其他焊接工艺条件不变的情况下,当对接接头底层焊道的电流290 A、电压27.8 V、焊速9.4 mm/s和钝边0.5 mm时,T型接头底层焊道的电流280 A、电压27.2 V、焊速6 mm/s和坡口角度50°时,可获得较为理想的焊缝成形。与传统的脉冲MAG焊接工艺相比,超射流过渡MAG焊接工艺的熔深能力更大,焊接接头的屈服强度、抗拉强度和延伸率有所提高,符合焊接工艺评定试验标准的要求。     

工艺参数影响2060铝锂合金搅拌摩擦焊接头的成形规律

以在航空领域有广泛应用前景的2 mm厚2060-T8 Al-Li合金为研究对象,进行了搅拌摩擦焊对接接头的试验分析,重点研究焊接工艺参数影响焊接接头成形的规律.研究结果表明,呈碗形的焊缝由轴肩作用区与焊核区组成;轴肩作用区的等轴晶的晶粒大于焊核区.当搅拌头的转速为800 r/min且焊接速度为80 mm/min时,焊接接头的表面成形良好且内部无缺陷.与800 r/min,80 mm/min相比,提高旋转频率或降低焊接速度,焊缝表面变得较粗糙;降低旋转频率或提高焊接速度,焊缝内部会出现隧道型缺陷.     

搅拌针转速对厚板镁合金SSFSW焊缝组织及性能的影响

对9 mm厚板AZ31B镁合金进行静止轴肩搅拌摩擦焊(stationary shoulder friction stir welding,SSFSW)工艺试验,探讨搅拌针转速(500～1 000 r/min)对焊缝组织及力学性能的影响规律.结果表明,在给定焊接速度80 mm/min下,搅拌针转速在600～800 r/min范围可获得表面光滑、无内部缺陷的对接焊缝,当转速为1 000 r/min时焊缝表面出现不连续凹坑但内部仍无缺陷.随着转速增加,晶粒尺寸由(11.11±1.68)μm增加到(18.95±1.83)μm;在700 r/min时焊核区晶粒尺寸沿板厚差异最小.焊缝中间硬度分布具有不均匀性且随转速增加而减小,最大差异为10.97 HV,最低硬度47 HV位于前进侧的热力影响区与焊核区界面处.在700 r/min下接头力学性能最佳,强度系数为90.2%、对应断后伸长率为母材69.3%.随着转速增加,断裂模式由韧-脆混合断裂转变为剪切-韧性混合断裂.