铝/铜异种金属双面搅拌摩擦焊接成形及接头力学性能

对12 mm厚的1060纯铝与T2紫铜进行了双面搅拌摩擦焊接,研究了焊接速度对焊缝成形与接头力学性能的影响。结果表明：在搅拌头转速为600 r/min的条件下,当焊接速度为30～50 mm/min时,焊接速度对接头力学性能影响较小,接头均断裂于铝母材一侧;当焊接速度为30 mm/min时,获得了无缺陷的焊接接头;当焊接速度为40～50 mm/min时,接头出现扁平状小孔洞缺陷,此时,由于搅入焊缝的铜与铝混合形成复合材料结构,增强了焊缝性能,因此,其接头强度仍高于纯铝母材的;当焊接速度超过60 mm/min时,热输入降低引起材料流动不足,在接头内形成贯穿焊缝的孔洞缺陷,使接头承载面积减小,抗拉强度降低。搅拌区中部受到搅拌头两次热力搅拌作用,硬度最高。此外,由于第一道焊缝引起工件变形,在相同下压量的情况下,第二道焊缝相对于第一道焊缝压力略低、热输入较小,使得焊缝底部(即第二道焊缝)的硬度低于焊缝上部(即第一道焊缝)的,且第二道焊缝更易出现孔洞缺陷。综合考虑焊接效率和接头性能,50 mm/min为最优焊接速度,此时接头性能与铝母材的相当,抗拉强度为75.6 MPa,伸长率为26%。     

6N01S-T5铝合金高速激光-MIG复合焊接工艺

针对高速列车侧墙6N01S-T5铝合金熔化焊时存在焊接变形大,接头软化严重等问题,提高激光-MIG复合焊的焊接速度降低热输入,并通过显微硬度、拉伸试验测试,结合金相及扫描电镜下的EDS分析,对比了高、低焊接速度两种工艺下接头力学性能及微观组织的差异;采用三坐标测量仪和X射线残余应力测试仪对试样焊接变形和残余应力进行测试分析.结果表明,当焊接速度达到4.8 m/min时焊缝仍能保证较好的成形;相比于0.6 m/min低速焊接,焊接效率大幅度提高,焊缝金属填充量减少68%,接头软化区宽度减小约60%;试件焊后变形及高应力分布区域变窄;焊缝组织细密,接头平均抗拉强度为207 MPa,达到母材强度的71%.     

不锈钢薄板大间隙接头激光-MIG电弧复合高速焊接工艺

采用填充ER316焊丝的光纤激光-MIG电弧复合焊方法,焊接间隙为0.5 mm、厚度为1 mm的SUS444铁素体不锈钢薄板对接接头和搭接接头,研究了获得成形良好的对接接头和搭接接头的工艺参数窗口和极限焊接速度,并对焊缝进行了着色渗透检验和拉伸试验. 结果表明,合理匹配焊接速度和焊接电流,是获得成形良好的大间隙接头的关键;当焊接速度过小或焊接电流过大时,较大的热输入导致焊缝过度熔透,焊缝成形不良;当焊接速度过大或焊接电流过小时,较小的热输入导致焊缝未熔透. 对接接头焊缝成形质量良好且熔透的极限焊接速度可达12 m/min,而搭接接头的极限焊接速度为5 m/min. 成形良好的焊缝均未发现表面裂纹. 拉伸试验表明,对接接头断裂在母材上;搭接接头绝大部分断裂在熔合线附近,极限焊接速度下获得的搭接接头的抗拉强度是母材的84.2%.     

焊接速度对6005A-T6铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头力学性能的影响

文中研究了转速和热输入特征值WP一定两种条件下焊接速度对6005A-T6铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头力学性能的影响. 结果表明,转速一定时,接头抗拉强度随焊接速度的增加呈先增大后减小的趋势;热输入特征值WP一定时,随着焊接速度的增加,接头的抗拉强度持续减小;接头呈现出三种断裂方式,分别为发生于热影响区的Ⅰ型断裂、发生于焊核区的Ⅱ型断裂和发生于热力影响区的Ⅲ型断裂;Ⅰ型断裂和Ⅱ型断裂为韧性断裂;Ⅲ型断裂为包含韧性断裂和脆性断裂的混合型断裂;接头拉伸断裂位置并非总出现在硬度最低处;焊接速度小于1 000 mm/min时,WP ≤ 1有利于提高接头力学性能,而焊接速度大于1 000 mm/min时,WP > 1更有利于提高接头力学性能.     

颗粒增强汽车用铝基复合材料的搅拌摩擦焊接

对SiC颗粒增强铝基复合材料进行搅拌摩擦焊接,研究了焊接转速和焊接速度对焊接接头组织和力学性能的影响。结果表明,焊接速度为200 mm/min时,焊接转速对SiCp/Al搅拌摩擦焊接接头抗拉强度影响不大。在焊接转速1000 rpm时,随着焊接速度的增加,SiCp/Al搅拌摩擦焊接接头热影响区最低硬度提高,抗拉强度逐渐增加。焊接速度大于300 mm/min时,SiCp/Al搅拌摩擦焊接接头抗拉强度相差不大。     

激光焊工艺对Ti-2Al-1.5Mn钛合金薄板焊接变形的影响

研究了脉冲激光焊工艺对0.8 mm厚Ti-2Al-1.5Mn钛合金薄板焊接角变形和弯曲变形的影响.结果表明:钛合金薄板激光焊变形相对较小,激光功率和焊接速度对焊接变形产生一定的影响,二者可归结为焊接热输入的影响;焊接热输入对焊接弯曲变形的影响较大;当焊接热输入小于425 J/cm时,对角变形的影响不明显,当焊接热输入增加到425 J/cm左右时,其对角变形的影响显著增加,而后又趋于缓慢增加.     

铝合金搅拌摩擦焊时焊接速度与热输入的关系

与熔化焊时热输入和焊接速度成反比不同,搅拌摩擦焊时焊接速度与热输入的关系非常复杂.文中从摩擦产热和金属塑性变形产热出发,研究了搅拌摩擦焊时焊接速度与热输入的关系,以及相同旋转速度与焊接速度比值时焊接速度与性能的关系.结果表明,在搅拌摩擦焊时,焊接速度与热输入不呈线性关系,而是呈现复杂的形态,焊接速度在不同的参数范围对热输入的贡献是不同的.在相同的旋转速度与焊接速度比值时,随焊接速度的增加,热输入和接头力学性能的关系也不是线性的.所以不能用旋转速度与焊接速度的比值来衡量热输入的大小.     

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%。     

6061铝合金光纤激光填丝焊工艺与性能研究

采用光纤激光填丝焊工艺对6061铝合金进行焊接,研究了激光功率、焊接速度和送丝速度对铝合金激光焊接接头质量和热输入对接头拉伸性能的影响。结果表明,6061铝合金激光填丝最佳焊接工艺为激光功率2 k W、焊接速度3 m/min、送丝速度1.5~3.0 m/min。激光焊接接头抗拉强度随热输入增加而降低,热输入由80 J/mm增加到146J/mm,抗拉强度由218 MPa降低到206 MPa。     

热输入对7075铝合金搅拌摩擦焊接头质量的影响

对厚度6.35 mm的7075铝合金板材进行搅拌摩擦焊接,研究了焊接过程中的热输入对搅拌摩擦焊接头的表面形貌、微观组织以及焊缝孔洞型缺陷的影响。试验结果表明,当焊接热输入较小时,接头外观成型良好,无飞边的产生,而当热输入较大时,接头表面成型较差,会在接头表面细密的鱼鳞纹上产生粗糙的毛刺;接头焊核区晶粒的尺寸与焊接热输入大小有一定的比例关系,当焊接热输入越大时,晶粒直径越大;焊接热输入对焊缝孔洞型缺陷也有一定的影响。当焊接热输入不足时,可能会导致接头产生孔洞型缺陷。     

焊接速度对铝锂合金搅拌摩擦焊接头断裂特性的影响

对铝锂合金搅拌摩擦焊接头断裂模式随焊接速度提高的变化规律进行了深入的研究。断口实验结果表明 ,在焊接速度低于υ =10 0mm/min时 ,接头断裂模式为沿晶 +穿晶混合型断裂 ;焊接速度提高到υ =2 0 0mm/min时 ,接头断裂模式为韧脆混合型断裂 ;当υ >2 0 0mm/min时 ,随着焊接速度的提高 ,接头断口形貌由存在部分塑性断裂特征变化到完全为脆性断裂特征 ,但接头整体断裂模式为沿晶 +穿晶混合型断裂。力学性能测试结果表明 ,随着焊接速度的提高 ,延伸率先增加 ,并在υ =2 0 0mm/min时达到最大值 ,继续提高焊接速度 ,延伸率下降。     

Laser welding of Zr53.7Ni9.4Cu28.5Al8.4 bulk metallic glass

采用激光焊接技术对Zr53.7Ni9.4Cu28.5Al8.4块体金属玻璃进行焊接试验,研究在激光焊接下不同工艺参量对焊接接头组织的影响,探讨了焊接热循环过程中焊缝和热影响区的晶化行为.结果表明,固定激光功率1200W,焊接速度从8m/min提高到30 m/min,均成功获得了无气孔和裂纹等缺陷的焊接接头.焊缝熔化区保持了非晶结构,热影响区则出现不连续的呈弧形分布的点状晶粒.随着焊接速度的提高,热影响区的晶粒尺寸逐渐减小.     

Zr53.7Ni9.4Cu28.5AI8.4块体金属玻璃的激光焊接

采用激光焊接技术对Zr53.7Ni9.4Cu28.5Al8.4块体金属玻璃进行焊接试验,研究在激光焊接下不同工艺参量对焊接接头组织的影响,探讨了焊接热循环过程中焊缝和热影响区的晶化行为。结果表明,固定激光功率1 200 W,焊接速度从8 m/min提高到30 m/min,均成功获得了无气孔和裂纹等缺陷的焊接接头。焊缝熔化区保持了非晶结构,热影响区则出现不连续的呈弧形分布的点状晶粒。随着焊接速度的提高,热影响区的晶粒尺寸逐渐减小。     

搅拌摩擦焊接参数对5052铝合金焊接接头性能的影响

以5052铝合金为对象,研究搅拌摩擦焊接参数对其焊接接头性能的影响。结果表明,当搅拌头转速不断提高时,焊缝前进一定的距离内,主轴的转动次数变多,从而热输入量增多,便于焊缝的形成,但是输入量太大时,就会造成接头表面的黏度降低,导致焊缝表面出现大量微小颗粒。当搅拌头转速为800~1600r/min,焊接速度为80~560 mm/min,可以获得力学性能优良的焊接接头。搅拌头转速至800 r/min后逐渐趋于稳定,接头的抗拉强度约为197 MPa。     

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.     

6082-T6铝合金高焊接速度搅拌摩擦焊接头微观组织与力学性能

研究了高焊接速度2 000 mm/min下6 mm厚6082-T6铝合金搅拌摩擦焊接头的组织与力学性能。结果表明,在高焊接速度下,铝合金接头成形良好,焊核内部没有缺陷。焊核区“S”线呈现出不连续分布状态,焊核区晶粒尺寸细化至10μm,热影响区的沉淀相粗化受到明显抑制。接头的最低硬度值明显提高至72 HV,达到焊核区硬度水平(75 HV)。拉伸测试时,接头断裂于热影响区,抗拉强度为262 MPa,达到母材的85%,优于常规参数下接头强度。研究表明,对铝合金进行高焊接速度搅拌摩擦焊,不仅可以提高接头力学性能,而且可显著提高焊接生产效率。     

6082-T6铝合金高焊接速度搅拌摩擦焊接头微观组织与力学性能

研究了高焊接速度2 000 mm/min下6 mm厚6082-T6铝合金搅拌摩擦焊接头的组织与力学性能。结果表明,在高焊接速度下,铝合金接头成形良好,焊核内部没有缺陷。焊核区“S”线呈现出不连续分布状态,焊核区晶粒尺寸细化至10 μm,热影响区的沉淀相粗化受到明显抑制。接头的最低硬度值明显提高至72 HV,达到焊核区硬度水平(75 HV)。拉伸测试时,接头断裂于热影响区,抗拉强度为262 MPa,达到母材的85%,优于常规参数下接头强度。研究表明,对铝合金进行高焊接速度搅拌摩擦焊,不仅可以提高接头力学性能,而且可显著提高焊接生产效率。     

铁铬铝复网毡缝焊工艺研究

选用6组缝焊工艺参数对铁铬铝复网毡进行焊接实验,观察分析了其接头形貌,测定了焊接接头的力学性能。结果表明,当焊接电极压力达3.6kN时,纤维毡沿压痕处断裂;焊接电流和焊接速度对焊接接头力学性能影响较大,当焊接电流为焊机额定电流的32%、焊接速度为0.6m/min、焊接压力为3.2kN时,焊接接头抗拉强度达到母材的87%。     

焊接速度对5083铝合金搅拌摩擦焊接头组织与性能的影响

采用搅拌摩擦焊对3 mm厚的5083-O态铝合金板材进行焊接,在搅拌头转速为800 r/min、焊接速度为60~300 mm/min的条件下,考察了接头的外观形貌、微观组织和力学性能。当焊接速度为60~150 mm/min时,均能获得外表平整、内部无缺陷的焊接接头。当焊接速度为200~300 mm/min时,接头出现了孔洞缺陷。从焊缝中心到两边分别为搅拌区、热力影响区、热影响区和母材区,搅拌区由于动态再结晶产生了细小的等轴晶,硬度比母材高。焊接速度为60mm/min时获得的接头抗拉强度为316MPa,断后伸长率为21.2%,通过断口分析,接头断口存在大量细小的韧窝和解理平面,为韧性和脆性混合型断裂。     

ZL109铝硅合金CO_2激光焊接头组织与性能

采用CO2激光器在无填充金属的条件下对ZL109铝硅合金进行焊接,研究了焊接接头的微观组织与力学性能.结果表明,焊缝组织由胞状枝晶和树枝晶组成,焊缝物相主要是α-Al,Si和Mg2Si.焊缝显微硬度高于热影响区和母材,当焊接速度为3.0m/min,其平均值为125HV0.05.热输入对接头力学性能有显著的影响,随着热输入的增大,接头抗拉强度和断后伸长率均先增加后降低,当热输入为44J/mm时,接头抗拉强度和断后伸长率值最高(121.2MPa,4.3%),断裂发生在热影响区,断口表面具有脆性断裂特征.