2A12铝合金搅拌摩擦焊温度场及接头组织分析

为了获得2A12铝合金搅拌摩擦焊(FSW)焊接过程中焊接温度场的动态演变和焊接热循环曲线的变化规律,探索焊接热作用过程与接头微观组织的内在联系,利用ANSYS软件,建立了搅拌摩擦焊接传热过程的有限元数值分析模型,对6 mm厚2A12铝合金FSW焊接过程进行了数值分析,观察了焊核区、热力影响区、热影响区和母材的显微组织,分析了接头不同区域所经历的热作用和机械作用。结果表明,焊核区实质为焊接过程中温度超过了母材实际再结晶温度的区域;焊核区上部、焊核区下部、热力影响区、热影响区的显微组织特征与各自所经历的热-力复合作用具有密切的内在联系。     

Al/Mg搅拌摩擦焊接接头组织及性能研究

针对5052铝合金/AZ31镁合金,进行了异种搅拌摩擦焊搭接试验,通过宏观和微观分析、硬度和拉剪力测试探究了Zn中间层对于铝/镁搭接接头组织和性能的影响。结果显示,焊缝搅拌区底部形成了厚度较均匀的金属间化合物（intermetallic compounds, IMCs）层,未加Zn层时,IMCs层由铝基体、尺寸较大呈条带状的Al3Mg2及网格状Al12Mg17化合物组成,拉剪力为3.9 kN,断裂方式为解理脆性断裂;加入Zn层后,IMCs厚度随Zn中间层厚度的增加而增加,IMCs层厚度最小为330 μm,内部主要由网格状Al12Mg17组成,网格状内部出现了小尺寸颗粒状的Mg-Zn以及Al-Mg-Zn IMCs;焊缝截面水平方向,搅拌区硬度为160HV,垂直方向硬度值最高达210HV,拉剪力最大值为4.79 kN。研究表明,生成的Mg-Zn和Al-Mg-Zn IMCs是导致拉剪力较未加Zn层时提高20%的主要原因。     

镁/铝水下搅拌摩擦搭接焊接头组织与性能研究

为了控制界面金属间化合物的生成量及分布,采用水下搅拌摩擦搭接焊技术,在旋转速度1 180 r/min、焊接速度47.5 mm/min条件下,制备了无宏观缺陷的AZ31Mg/6061Al焊接接头,并采用OM、SEM、EDS以及XRD技术对接头显微组织、元素分布、剪切强度及断口表面进行分析。结果显示:搭接界面过渡层厚度仅约为2.01 μm;界面过渡层主要由Mg、Al、Al12Mg17以及少量的Mg2Al3组成;接头剪切强度达到5.3 kN,且Mg/Al搭接焊焊接断裂发生在过渡层脆性IMCs处。研究表明,SFSLW可有效抑制Mg/Al界面IMCs的生成,并能显著提高接头的剪切强度。     

空心抽油杆摩擦焊接头断裂失效分析

文章对断裂失效构件20CrMo＋35CrMo为材质的空心抽油杆摩擦焊接头进行了分析。结果表明，该失效的摩擦焊接头，由于在焊接中采用了弱工艺规范致使热影响区宽度过度，尤其是20CrMo一侧的焊接热影响区中存在较宽的正火软化区，从而降低了接头强度，成为构件的薄弱环节，是该抽油杆断裂失效的主要原因。     

工艺参数对7003铝合金/AZ31镁合金板搅拌摩擦焊搭接组织及性能影响

针对7003铝合金和AZ31镁合金两种金属进行搅拌摩擦焊工艺试验,研究不同焊接速度、搅拌速度、轴肩下压量等焊接工艺参数对其搭接接头微观组织、力学性能性能、断口形貌的影响。结果表明,后退侧Hook尺寸明显大于前进侧Hook尺寸且更为曲折,搅拌区内主要由网格状的Al₁₂Mg₁₇组成,网格内部由镁基体和Al₁₂Mg₁₇共同组成,前进侧上空存在一个沿水平方向延伸的金属间化合物(intermetallic compounds,IMCs)薄层;焊缝表面随着转速的提升变得光滑,后退侧Hook尺寸明显增加;行进速度过大会导致冶金反应不充分,焊缝表面出现犁沟,搅拌区底部出现隧道;下压量增大会使接头机械互锁程度增加,当下压量、焊接速度或旋转速度增加时,有效承载面积增大,拉剪力随着搭接接头有效承载面积的增加有不同程度提升;拉剪力最大值(4.02 kN)出现在950-30-0.7参数下,断裂方式为解理脆性断裂;焊缝中心由于Al-Mg金属间化合物的生成,硬度最高为144.8HV_0.05。     

钻杆摩擦焊接头的断裂失效与防断裂控制

论述了钻杆摩擦焊接头服役过程中容易发生的主要断裂失效事故的根源，摩擦焊接制造工艺系统中有关主要环节的防断裂控制，以及焊接接头断裂力学特性的评定，此外还对进一步开展钻杆摩擦焊接产砂安全可靠性研究提出了一些建议。     

高钢级管线钢摩擦焊焊接接头组织与硬度分析

为了提高高钢级管线钢焊缝的冲击韧性,采用连续驱动摩擦焊对X80管线钢进行了焊接,并对其焊接接头的组织及硬度进行了分析和检测。结果表明,X80管线钢连续驱动摩擦焊焊接接头焊缝区组织为铁素体和粒状贝氏体,热影响区的组织由原始的针状铁素体转变为先共析铁素体、针状铁素体及粒状贝氏体。焊接接头的硬度高于母材,其中焊缝区域硬度最高,达到了247.4HV10,其次是热影响区,母材的硬度最低,且在焊缝两侧,硬度值呈对称分布。     

无针搅拌摩擦点焊技术

为了消除搅拌摩擦点焊固有的“匙孔”缺陷,采用无针搅拌摩擦点焊（probeless friction stir spot welding,P-FSSW）工艺,在不同的焊接参数下对新型铝锂合金2198-T8进行了点焊试验,并分析了点焊接头的金相组织及其力学性能。结果表明,无针搅拌摩擦点焊工艺可以有效消除“匙孔”缺陷,但受工艺限制,无针搅拌摩擦点焊焊接工艺较适用于低熔点合金及薄板焊接。     

柔性搅拌摩擦焊技术在输油管线上应用研究

搅拌摩擦焊接技术自发明以来,倍受国内外学术界及工程界的高度关注,历经20余年的发展和应用,作为一种先进的绿色焊接制造技术,已经成功应用于航空航天、舰船、高铁、汽车等诸多工业领域,取得了显著的社会经济效益.在强烈的市场需求推动下,基于常规搅拌摩擦焊原理衍生的新方法、新技术、新装备不断涌现.文中重点介绍了搅拌摩擦焊在开发具...     

油气管道环焊缝搅拌摩擦焊机的研制

为了保障油气管道对接环焊缝的焊接质量,提高焊接效率,开发设计了专门用于油气管道对接环焊缝的搅拌摩擦焊机。介绍了搅拌摩擦焊接（friction stir welding,FSW）的焊接机理以及油气管道对接环焊缝搅拌摩擦焊机的主要构成及其工作参数。该焊机的机械系统主要由支撑系统、夹持系统、环形运动驱动系统、搅拌头系统与退出孔消除系统等组成,焊机最大扭矩达186 N·m,可以在较宽的焊接参数范围内完成多种材质、不同直径管道的搅拌摩擦焊接。     

镁锂超轻合金搅拌摩擦焊及其机制的研究

镁锂（Mg-Li）超轻合金作为一种新型超轻合金在国防军工及民生方面应用广泛。研究了国产双相Mg-Li合金LA103Z在搅拌摩擦焊后的力学性能、微观组织及显微硬度,并对其微观机理进行了分析。结果表明,Mg-Li超轻合金对搅拌摩擦焊呈现优良的可焊性,搅拌区未发现非致密性缺陷与裂纹,得益于其优良的塑性变形能力;搅拌区的强度与显微硬度均远高于母材,得益于其粗大α相的机械破碎及随后发生的破碎后α相碎屑的过饱和固溶。     

搅拌摩擦对接焊根部弱连接特征、成因及液相溶解消除方法

搅拌摩擦对接焊根部弱连接缺陷（kissing bond ,KB）源于针长短（搅不到）、针尖细（搅不动）及无法横向加压机构（加压难）,而且对压入深度的微幅波动敏感,因此成为具有一定不确定性的难以根除的棘手缺陷。为了消除根部弱连接缺陷,分析综述了KB的成因、特征与现有消除方法,在搅拌摩擦钎焊的研究基础上,提出了“根部钎焊辅助的搅拌摩擦对接焊”新方法,即在根部下方与垫板之间预置能与母材发生共晶反应的钎料（视需要在根部界面间预置钎料）,在形成液相后,向上溶解位于针尖下方的薄层固态母材（温度高、变形大）,实现根部去膜与根部混合,达到消除KB缺陷的目的。该方法具有免除二次减薄、降低对焊接根部塑性流动苛求的优点。     

焊接压力对TB2钛合金线性摩擦焊焊接接头组织性能的影响

为了研究线性摩擦焊焊接压力对焊接接头组织和性能的影响,以TB2钛合金为研究对象,在不同焊接压力下进行了线性摩擦焊焊接试验,并对接头进行了微观组织观察和力学性能测试。金相试验结果显示,焊缝界面两侧组织发生了明显的再结晶,接头热力影响区中,越靠近焊缝的晶粒变形程度越大;随着焊接压力的增大,焊缝再结晶晶粒尺寸和焊缝区的宽度也逐渐减小,热力影响区中晶粒变形程度增大,再结晶晶粒更加细小,再结晶位置由变形β晶粒内部和晶界转变为仅在β晶界。拉伸试验结果表明,摩擦压力大于70 MPa时,接头抗拉强度高于母材;摩擦压力为40 MPa时,结合面易形成氧化物残留,进而严重影响接头性能。     

铝与钢的摩擦焊接接头分析

对铝与钢进行了摩擦焊接试验,通过光学显微镜对焊接接头显微组织进行了观察,结合电子探针(EPMA)及XRD对焊接接头进行了分析。铝和钢摩擦焊接所得到的接头在焊缝处铝侧有飞边,而钢侧没太大变形,对该焊接接头进行整体拉伸试验,接头在铝侧发生断裂,接头抗拉强度Rm=96 MPa,表明接头强度高于铝基材的强度,形成了良好的焊接接头。通过分析发现,铝与钢摩擦焊接接头结合方式属于机械及冶金结合,且焊接接头处钢侧晶粒细小,并发生了明显的变形,距离焊缝越近铝侧的晶粒越细小。