工艺参数对Ti/Al异种金属搅拌摩擦焊接头抗拉强度的影响

采用搅拌摩擦焊对3 mm厚TC4钛合金和2A14铝合金进行对接焊接,研究了搅拌头旋转速度、焊接速度和搅拌针偏移量(搅拌针中心线偏向铝合金母材后离母材对接面的距离)对焊接接头抗拉强度的影响规律。偏移量为1mm时,焊接接头容易产生裂纹、强度极低,增加偏移量有利于提高接头抗拉强度,偏移量为2.5 mm时,接头强度最高可达348 MPa。搅拌头旋转速度固定为800 r/min、偏移量固定为2.5 mm时,接头抗拉强度随焊接速度的增大先增大后减小,当焊接速度为40 mm/min时,接头的最高抗拉强度为335 MPa。当焊接速度固定为60 mm/min、偏移量为2.5 mm时,接头抗拉强度随旋转速度的增大先增大后减小,旋转速度为700 r/min时,接头的最高抗拉强度为348 MPa,达到铝合金母材强度的82.5%。     

厚板铝合金搅拌摩擦焊接接头分层力学性能研究

采用搅拌摩擦焊方法对18 mm厚LF21铝合金进行对接焊,利用光学显微镜、精密拉伸仪等分析测试手段,研究了焊接工艺参数对焊缝成形及焊接接头分层力学性能的影响。结果表明,在所选工艺参数范围内,焊缝表面成形良好,无裂纹、孔洞,接头抗拉强度基本保持不变;接头分层抗拉强度比整体抗拉强度小约10 MPa。当旋转速度为195及235 r/min时,层与层之间的强度变化不大;而当旋转速度为300 r/min时,层与层之间的强度出现较大波动,接头底部以及轴肩以下5 mm位置处的强度下降。适当降低搅拌头的旋转速度有利于塑性金属的充分流动。     

中间层材料对Ti/Al搅拌摩擦焊接头组织和性能的影响

以厚度0.05 mm的Zn或Ni箔作为中间层材料,对3 mm厚的2A14铝合金和TC4钛合金进行搅拌摩擦焊焊接。研究了不同工艺参数下Zn和Ni对Ti/Al异种金属搅拌摩擦焊接头组织和性能的影响。结果表明:当添加Zn中间层时,在旋转速度为375 r/min、焊接速度为75 mm/min时,接头抗拉强度达到237.3 MPa,为铝合金母材抗拉强度的56.7%。同样参数下,添加Ni中间层后,能显著减少接头中脆性相TiAl_3,接头抗拉强度提高到285.3 MPa,达到铝合金母材抗拉强度的68%。接头断裂方式呈脆性+韧性混合型断裂。     

搅拌摩擦焊工艺参数对6061铝合金抗拉强度的影响

采用搅拌摩擦焊技术实现了4 mm厚AA6061-T4铝合金板材的对接,研究了焊接速度和搅拌头旋转速度对焊缝成形、显微组织及接头拉伸强度的影响。结果表明:AA6061在较宽范围的焊接速度和旋转速度下可获得良好的成形且无明显的缺陷;焊核区细小的等轴晶是接头强度较高的主要原因,接头抗拉强度随着焊接速度和旋转速度的增大呈先增大后减小的趋势,当焊接速度为180 mm/min、旋转速度为1200 r/min时可得到接头强度为母材的95%;断口处存在局部的Mg2Si团聚。     

搅拌头转速对7B04铝合金搅拌摩擦焊焊缝成形和组织性能的影响

采用搅拌摩擦焊对7B04铝合金进行焊接,研究了搅拌头旋转速度对焊缝成形和微观组织、接头抗拉强度的影响规律.结果表明,当焊接速度为95 mm/min,搅拌头转速较低时焊缝表面均比较光滑,转速较高时焊缝表面均较为粗糙、存在较多的颗粒,当转速为750和950r/min时能获得良好的焊缝成形.转速为750r/min时焊接接头的强度较高、达到母材抗拉强度的97.4％,当转速高于750r/min时,其强度降低,当转速为950r/min时焊缝根部有明显的原始对接界面迁移形成的黑线,导致其接头强度只有母材的51％.     

紫铜厚板的搅拌摩擦焊接

采用搅拌摩擦焊接方法对厚度为25mm的T2紫铜厚板进行了单道对接焊试验,并对焊缝的微观组织、力学性能、导电特性及焊缝能谱进行了分析.结果表明,用搅拌摩擦焊方法焊接25mm厚的T2紫铜板,可得到成形美观、内部无缺陷的平板对接接头.在旋转速度为960r/min、焊接速度为70mm/min时,搅拌摩擦焊的焊接接头的抗拉强度可达到186.6MPa,搅拌摩擦焊接头的电阻率与母材基本相当.     

7B04高强铝合金搅拌摩擦焊搭接接头界面成形与力学性能

为了研究7B04高强铝合金搅拌摩擦焊搭接接头的界面成形与力学性能,对2 mm厚薄板搭接接头进行了不同工艺参数的搅拌摩擦焊接。试验结果表明:当旋转速度和轴肩下压量不变,焊接速度在50~300 mm/min之间变化时,接头的抗拉强度先增后减;当旋转速度和焊接速度不变,轴肩下压量在0.1~0.4 mm之间变化时,接头的抗拉强度逐渐增大;当焊接速度和轴肩下压量不变,旋转速度在400~1000 r/min之间变化时,接头的抗拉强度先增后减。当旋转速度为600 r/min、焊接速度为200 mm/min、轴肩下压量为0.3 mm时,接头强度最高。     

6061铝合金厚板搅拌摩擦焊工艺研究

对30 mm的6061-T651铝合金厚板开展了搅拌摩擦焊工艺研究,探讨了不同的旋转速度、焊接速度及热处理工艺对铝合金搅拌摩擦焊接头性能的影响。研究结果表明,6061-T651铝合金厚板焊缝飞边较小,表面纹路清晰,厚度减薄量较小;焊缝区域材料密实,未发现明显的未焊透、内部孔洞、隧道等焊接缺陷。当焊接旋转速度为385 r/min,焊接速度为150 mm/min时,搅拌摩擦焊接头的抗拉强度最高,为203 MPa,达到母材抗拉强度的70%;热处理后其抗拉强度为285 MPa,达到母材抗拉强度的98.4%,接近等强匹配。热处理提高了焊接接头的抗拉强度和冲击性能,对接头的弯曲性能影响较小。     

机床用铝合金/不锈钢的异质搅拌摩擦焊工艺

采用不同工艺参数下的搅拌摩擦焊对接焊方法,进行了机床用6063铝合金/304L不锈钢的异质焊接试验,并进行了接头的X光无损检测以及显微组织和力学性能测试。结果表明,搅拌头旋转速度500~650 r/min、焊接速度155~185 mm/min时可获得良好的焊接接头;接头抗拉强度可达139 MPa,达到6063铝合金母材抗拉强度的67%,达到304L不锈钢母材抗拉强度的17%。搅拌头旋转速度优选550 r/min、焊接速度优选180 mm/min。     

焊接工艺参数对10 mm厚2219铝合金双轴肩搅拌摩擦焊焊缝质量和性能的影响

以国内新一代运载火箭某模块共底贮箱中最厚的10 mm 2219C10S铝合金对接焊缝为对象,研究了焊接工艺参数对10 mm厚2219铝合金双轴肩搅拌摩擦焊焊缝质量和性能的影响。结果表明,从焊缝表面成形可以看出,搅拌头转速的选择对焊缝质量具有重要影响,当搅拌头转速n≥250 r/min时,焊缝表面均出现不同程度金属擦伤缺陷,而当搅拌头转速n=200 r/min时,较大焊接速度范围内均可得到表面成形良好的焊缝。通过焊缝组织形貌分析,当n≥250 r/min时,接头焊核区存在“焊核凸出”现象;当n=200 r/min时,焊核呈现典型的“哑铃形”,与焊缝表面成形规律一致。不同条件下接头显微硬度呈典型的W形分布,但随着焊接速度的增大,接头显微硬度平均水平逐渐升高。接头力学性能试验表明,接头抗拉强度均在310 MPa以上,断后伸长率稳定在7.0%～7.5%范围内,接头断口呈典型的韧性断裂。创新点： 研究了10 mm厚2219铝合金双轴肩搅拌摩擦焊工艺;确定了对接头质量和性能具有较大影响的工艺参数;得到了可获得良好接头性能的工艺参数范围,为后续该技术的工程化应用奠定基础。     

搅拌头偏移对Ti/Al异种金属搅拌摩擦焊接头成形及拉伸强度的影响

采用搅拌摩擦焊(FSW)完成了3 mm厚TC4钛合金和2A14-T14铝合金的连接,研究了搅拌头偏移对接头的成形及拉伸性能的影响。结果表明在搅拌头向铝合金侧的偏移对接头的最大抗拉强度有显著的影响。接头最大抗拉强度随搅拌头的偏移量的增加逐渐升高。在偏移量为2.0 mm、搅拌头转速从400 r/min增加到700 r/min时,接头的最大抗拉强度逐渐降低。在偏移量为2.5 mm、接头的最大抗拉强度随转速的增加逐渐升高。当在搅拌头转速为700 r/min, 焊接速度为60 mm/min时,所得接头强度最高,约347 MPa,为铝合金母材的83 %。接头的断裂位置和拉伸强度均取决于微观组织和金属间化合物。对于强度最高的接头,由于TiAl相的生成,接头于铝合金侧热影响区发生断裂。     

中间层材料对Ti/Al异种金属搅拌摩擦焊组织性能影响

以3mm厚2A14铝合金和TC4钛合金为试验材料,分别添加0.05mmZn和Ni箔片,研究了不同工艺参数下Zn和Ni对接头微观组织、力学性能的影响。试验结果表明：当添加中间层Zn时,在旋转速度为375r/min、焊接速度为75mm/min时,接头抗拉强度达到最大值237.3MPa,为铝合金母材拉伸强度的56.7%。同样参数下,添加中间层Ni后,能显著减少接头中脆性相TiAl₃,接头抗拉强度最大值提高到285.3MPa,达到铝合金母材抗拉强度的68％,接头断裂方式呈脆性+韧性混合型断裂。     

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.     

工艺参数对AZ31镁合金搅拌摩擦焊接头组织和性能的影响

基于耦合的欧拉—拉格朗日(CEL)模型,建立了高可靠性、高精度的搅拌摩擦焊7055铝合金热力耦合计算模型,开展了焊接工艺参数对7055铝合金焊接接头温度、等效应变以及缺陷预测结果的影响规律的研究,并分析和讨论了搅拌摩擦焊试验验证模拟结果的可靠性. 7055铝合金搅拌摩擦焊CEL模型预测结果表明,温度和等效塑性应变与转速呈正比,与焊接速度呈反比,这主要与焊接工艺参数影响轴肩与7055铝合金的摩擦生热及材料的流动,使焊接温度和等效塑性应变值发生变化有关.当焊接速度在60 − 300 mm/min、转速在300 − 1 200 r/min范围内,焊接温度均低于7055铝合金熔点,当焊接速度增加到300 mm/min时,由于产热不足,温度和等效塑性应变均降低,此时在焊接接头处容易产生孔洞缺陷.7055铝合金搅拌摩擦焊试验结果表明,当转速为600 r/min、焊接速度为180 mm/min时,7055铝合金接头组织致密,接头抗拉强度达到489 MPa,断后伸长率为4.0%.当焊接速度提高至300 mm/min时,接头抗拉强度为411 MPa,断后伸长率仅为1.0%.这与产热不足导致接头处结合较差有关,与模拟结果一致.     

基于CEL模型的搅拌摩擦焊接7055铝合金仿真模拟

基于耦合的欧拉—拉格朗日(CEL)模型,建立了高可靠性、高精度的搅拌摩擦焊7055铝合金热力耦合计算模型,开展了焊接工艺参数对7055铝合金焊接接头温度、等效应变以及缺陷预测结果的影响规律的研究,并分析和讨论了搅拌摩擦焊试验验证模拟结果的可靠性.7055铝合金搅拌摩擦焊CEL模型预测结果表明,温度和等效塑性应变与转速呈...     

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.     

搅拌摩擦焊工艺参数对铸态A356铝合金抗拉强度的影响(英文)

A356是一种高强度铝硅铸造态合金,广泛用于食品、化工、船舶、电器和汽车行业。熔焊这种铸造合金时存在许多问题,如孔隙、微裂隙、热裂等。然而,用搅拌摩擦焊(FSW)来焊接这种铸造态合金可以避免上述缺陷发生。研究了搅拌摩擦焊工艺参数对铸造态A356铝合金抗拉强度的影响;对旋转速度、焊接速度和轴向力等工艺参数进行优化;从宏观和微观组织分析角度对焊接区的质量进行分析;对焊接接头的抗拉强度进行了测定,并对抗拉强度与焊缝区硬度和显微组织的相关性进行了研究。在旋转速度1000r/min、焊接速度75mm/min和轴向力5kN的条件下得到的焊接接头具有最高的抗拉强度。     

Microstructure and mechanical properties of friction stir weld of dissimilar AZ31-O magnesium alloy to 6061-T6 aluminum alloy

Dissimilar friction stir welding between AZ31-O Mg and 6061-T6 Al alloys was investigated. 3 mm thick plates of aluminum and magnesium were used. Friction stir welding operations were performed at different rotation and travel speeds. The rotation speeds varied from 600 to 1400 r/min, and the travel speed varied from 20 to 60 mm/min. Defect-free weld was obtained with a rotation speed of 1000 r/min and travel speed of 40 mm/min. Metallographic studies showed that the grain size in the stir zone is much finer than that in the base metals. Complex flow pattern was formed in the stir zone. Microhardness measurement revealed an uneven distribution in the stir zone. Tensile test results indicated that the tensile strength of the welded specimen is about 76% of AZ31 Mg alloy and 60% of the 6061 Al alloy in tensile strength. SEM fracture surface image of the welded specimen indicated that the welded specimen failed through brittle-mode fracture.     

2A97铝锂合金搅拌摩擦焊

文中采用不同搅拌摩擦焊接工艺参数对2A97铝锂合金的可焊性进行了研究.结果显示,接头抗拉强度和断后伸长率随搅拌头转速的提高而降低,随焊接速度的提高先增后减.在旋转频率为600 r/min,焊接速度200 mm/min时接头抗拉强度最高达到373 MPa,为母材的69%.FSW接头拉伸试验断口位置基本都发生在焊核(NZ)区.焊核区和热力影响区中沉淀相大部分溶解,只有少数存留,热力影响区沉淀相密度高于焊核区.     

Ti/Al异种合金搅拌摩擦焊搭接接头的界面特性(英文)

采用搅拌摩擦焊实现TC1钛合金和LF6铝合金异种材料的搭接连接,并对界面特性进行研究。采用所选取的工艺参数均能获得良好的表面成形,但每一种工艺参数下的界面形貌不同。随着焊接速度的增加或搅拌头转速的降低,被搅拌针搅入焊核区的钛合金粒子的数量减少,而且搭接接头的抗拉载荷也随着焊接速度的提高而降低。当焊接速度为60mm/min、搅拌头旋转速度为1500r/min时,接头的抗拉载荷达到最大值,此时的界面区可以分成三层。搭接接头的显微硬度分布不均匀,焊核中心区的显微硬度值最大,高达HV502。