新型材料成形加工技术——摩擦叠焊

摩擦叠焊是一种新型的固相连接技术,从TWI提出这一概念至今尚不足20年.摩擦叠焊的焊缝由一系列圆柱形或圆锥形组合的摩擦液柱单元成形过程组成,具体包括接触预热、稳定填充、停转顶锻三个阶段,金属棒的转速、轴向力等是影响成形质量的主要参数.从成形机理上看,摩擦叠焊与摩擦塞焊、摩擦堆焊、嵌入摩擦焊等存在着较大差异.由于该技术在干湿环境条件下都能够获得较好的连接质量,因此在材料成形加工尤其是钢结构水下修复作业方面具有巨大的应用潜力.欧盟国家近10年来已经开展了一系列机理研究和工程化应用研究,目前已经具备了水下连接的商业化作业能力.     

焊后热处理对水下摩擦叠焊焊接接头质量的影响

基于摩擦叠焊技术特点,研究不同的焊后热处理工艺对水下摩擦叠焊焊接接头质量的影响。结果表明:焊后热处理能够明显细化水下摩擦叠焊焊接接头的组织晶粒,降低焊接接头的硬度,提高拉伸强度和弯曲性能。     

摩擦螺柱焊在水下连接领域的发展与应用

摩擦螺柱焊是摩擦焊技术的的一种,在焊接过程中,焊机带动螺柱旋转并轴向进给,当旋转螺柱与基板接触时开始摩擦剪切过程,并对基板上的接触部位加热,摩擦过程持续一小段时间后螺柱停转,然后维持或增大压力进行顶锻完成焊接。国外试验研究表明该技术在水下环境亦能获得较好的连接质量,因而在水下牺牲阳极等非重要钢结构物的连接方面具有巨大的应用潜力。国内应该优先结合海洋石油工业的实际发展需求,尽快开展相应的应用基础研究工作。     

摩擦叠焊的基础研究及工程应用

摩擦叠焊是一种新型固相连接技术.介绍了围绕摩擦叠焊所开展的基础研究,归纳总结了各国所用的工艺参数;同时介绍了摩擦叠焊技术在深海钢结构裂纹修复、海底管道在线开孔以及浮式生产储运卸装系统等领域的工程应用前景,以促进围绕该技术的应用基础研究和工程实用化进程.     

网格重划分技术在摩擦叠焊仿真中的应用

通过ABAQUS软件建立了一个Q345材料的摩擦叠焊焊接过程的二维有限元模型.在abaqus/standard中采用手动重划分及计算结果映射方法,有效地解决了由于塞棒的非线性大变形引起的收敛困难问题.通过将真实焊接试件的飞边形态与仿真计算结果的对比,证明了网格重划分及结果映射技术在摩擦叠焊单元成型过程仿真中应用的合理性和正确性.     

一种新型焊接工艺--搅拌摩擦焊

搅拌摩擦焊是20世纪90年代初开发出的一种新型焊接工艺，它可以焊接常用熔焊方法难以焊接的铝合金、钛合金等，并且具有一系列独特的优点。在此简要介绍了搅拌摩擦焊的原理、搅拌摩擦焊接接头性能、影响搅拌摩擦焊接的工艺参数以及搅拌摩擦焊常用设备。     

塞棒形式对摩擦叠焊单元成形质量的影响

为解决摩擦叠焊单元成形过程中塞棒与孔侧壁结合强度不足的问题,研究了塞棒形式对摩擦叠焊单元成形质量的影响。采用8种不同形式的塞棒分别进行焊接试验并对接头进行拉伸试验。通过对接头的宏观照片及拉伸试验结果进行对比,分析不同塞棒形式对叠焊单元焊接质量的影响。结果表明,通过对塞棒形式的不断优化,可以减少焊接缺陷,提高焊接质量。     

高效、固相焊接新技术--搅拌摩擦焊

在介绍搅拌摩擦焊（FSW）技术特点的基础上,对发达国家在搅拌摩擦焊接技术的工业化应用进行了综述,并且对中国搅拌摩擦焊中心在镁合金、铜合金、钛合金、塑料等材料的搅拌摩擦焊工艺研究、复杂铝合金构件开发以及搅拌摩擦焊设备制造等方面进行了较全面的介绍.搅拌摩擦焊接技术是一项高效、固相焊接新技术,在铝合金结构焊接方面具有广阔的应用前景.     

点摩擦焊—铝、镁合金部件连接新技术

点摩擦焊是一种新型线性摩擦搅拌焊工艺技术，具有在同种或异种金属板材之间形成强接头的潜力，尤其适合于低熔点软金属，例如铝、镁合金。目前点摩擦焊已经成功用于铝合金板材部件的连接，在轻型机车用铝合金部件连接方面是一种极具前途的连接方法。     

塑流摩擦焊技术

在介绍塑流磨擦焊接方法和原理基础上,对塑流摩擦焊接工具进行了选型和优化,并且对该焊接技术针对不同铝合金材料的焊接性和不同零件结构的适应性进行了分析,同时对于这种焊接技术在飞机等薄壁结构零件中的应用进行了探讨.结果表明,塑流磨擦焊技术可以利用材料的局部磨擦产生的塑性流变在一定厚度范围内实现材料的可靠的固相连接,可以在类似于飞机薄壁结构的点焊、对接和搭接中得到应用,还可以应用于搅拌磨擦焊表面缺陷的修补、匙孔填充、以及材料表而改性处理等.     

Q235钢摩擦叠焊单元成形焊接接头金相组织分析

针对Q235钢开展了摩擦叠焊单元成形焊接试验并对在主轴转速5 000 r/min,塞棒进给速度0.3 mm/s条件下的焊接接头的显微组织和显微组织硬度进行了测试,分析了摩擦叠焊单元成形焊接接头中不同位置的金相组织结构与摩擦焊接过程中温度和压力之间的关系,以及接头中不同位置处显微组织硬度存在差异的原因 该研究对Q235钢摩擦叠焊焊接工艺参数的研究及提高焊接接头的质量具有一定的指导意义.     

摩擦叠焊单元成型质量影响因素研究

摩擦叠焊单元成型的工艺参数对接头表面成形及其性能有着决定性的影响.进行了大量焊接工艺试验,考查了各种参数组合下的焊接接头质量,对比各焊接参数下接头的微观组织、宏观形貌和焊接压力,分析缺陷出现的原因并提出改善方法.结果表明:主轴转速在3500r/min以上,焊接速度40mm/min以上的范围内,得到的焊接接头组织致密均匀...     

先进材料的连接技术——块体非晶合金的摩擦焊

块体非晶态合金又称金属玻璃，是目前材料科学中广泛研究的一个新领域，也是一种发展迅速的重要的新型材料。金属玻璃的结构在原子尺度上不同于普通的晶体金属材料，而是类似于液态金属，原子排列没有周期性长程有序，仅为短程有序，亦没有位错、晶界等晶体材料中常见的点阵缺陷。从原理上说，如果能够使合金熔体冷却过程中的结晶受到抑制，[第一段]     

预制孔形状对摩擦叠焊单元成形影响的数值分析

对两种预制孔形状的摩擦叠焊单元成形过程进行数值仿真分析,得到完整的包含大变形塑性变形的焊接过程结果。分析得到,由于圆锥形预制孔在焊接过程中接触面压力均匀,而圆柱形预制孔在塑性材料与侧壁接触面上没有压力,所以圆锥形预制孔得到的温度场与应力场较圆柱形预制孔分布均匀,从而影响焊接接头的结合强度。通过拉伸试验与仿真结果进行对比,结果吻合。     

DH36钢水下摩擦叠焊接头组织性能分析

采用天津大学自主研制的摩擦叠焊设备进行了DH36钢水下摩擦叠焊试验,对摩擦叠焊接头进行了显微组织观察和硬度测试,对比分析了不同焊接压力和不同焊接环境(水下和空气)下接头不同位置的拉伸性能. 结果表明,水下摩擦叠焊接头不同部位显微组织与硬度均存在较大差异,焊缝区组织以板条马氏体和条状及粒状贝氏体为主,硬度最高值为489.3 HV10,焊缝上部区域硬度值略高于下部,中间单元焊缝(后焊)硬度值整体上高于两侧单元焊缝(先焊);焊接压力增加能一定程度改善接头连接质量;空气中焊接的试件平均抗拉强度高于水中焊接接头.     

搅拌摩擦焊技术在中国的推广应用

搅拌摩擦焊(FrictionStirWelding,FSW)是英国焊接研究所(TWI)1991年发明的一项固相连接专利技术。与常规熔焊相比,该方法具有突出的优点:固相连接;焊缝为细晶组织,组织和性能优良,与熔焊接头相比强度更高;可实现多种接头形式的焊接;焊件中残余应力低、变形小;没有气孔、裂纹等熔焊常见的缺陷;全机械化操作,便于实现自动化。该技术实现了铝、镁合金等难以熔焊的轻金属的可靠连接,亦可用于黑色金属的连接,被誉为“继激光焊后最为革命性的焊接技术”。搅拌摩擦焊由于其具有的独特的优势,从诞生之初就备受关注,针对该技术的机理、工艺、设备…     

新型船舶制造技术-搅拌摩擦焊

对搅拌摩擦焊的原理、特点以及在船舶制造工业中的应用进行了阐述，并且对搅拌摩擦焊在中国船舶制造领域的应用进行了展望。     

搅拌摩擦焊的应用现状及发展前景

介绍了搅拌摩擦焊(Friction Stir Welding-FSW)的工艺过程，分析了搅拌摩擦焊接过程的优缺点以及适用材料的研究现状。对搅拌摩擦焊在国外各个行业的应用作了简要的描述。     

搅拌摩擦焊技术在核工业中的应用

介绍了搅拌摩擦焊技术在核工业领域中单片式燃料元件制造、核废料铜桶封装及核反应堆维修等方面的应用情况，并进行了展望。     

2219铝合金搅拌摩擦焊“弱连接”缺陷的制备及表征

搅拌摩擦焊焊缝金属的塑性流动与工件表面状态对焊缝的微观组织演化及焊缝缺陷形成有着十分重要的影响,采用"示踪铜箔"探索了可视化示踪材料紫铜箔在搅拌摩擦焊接头内的迁移行为。为进一步分析和证明搅拌摩擦焊接头"弱连接"缺陷形成机制,进行了2219铝合金(阳极化处理)的搅拌摩擦焊试验。结果表明,焊件表面未清理的氧化膜在搅拌摩擦接头内形成了一条始于后退侧、而在前进侧取向发生逆向延伸的黑色流动迹线,即"S"线弱连接缺陷。