西南技术工程研究所 高强精密惯性轴向摩擦焊技术

正利用飞轮储能,通过两焊件接触面的相对高速旋转摩擦将机械热能转化为热能,实现轴向连接的一种固相焊接技术。该技术可实现全自动化焊接、焊接质量好、生产效率高,绿色、环保。适用于高温合金与钢、不锈钢/渗碳钢等异种材料的焊接,镍基合金与钢焊接接头强度≥755MPa,不锈钢与渗碳钢焊接接头强度≥590MPa,焊件合格率达95%以上。     

西南技术工程研究所 高强精密惯性轴向摩擦焊技术

正利用飞轮储能,通过两焊件接触面的相对高速旋转摩擦将机械热能转化为热能,实现轴向连接的一种固相焊接技术。该技术可实现全自动化焊接、焊接质量好、生产效率高,绿色、环保。适用于高温合金与钢、不锈钢/渗碳钢等异种材料的焊接,镍基合金与钢焊接接头强度≥755MPa,不锈钢与渗碳钢焊接接头强度≥590MPa,焊件合格率达95%以上。适用于多焊接界面构件同次焊接成型,焊后钢活塞长度公差≤±0.2mm、同轴度≤Φ0.2mm、尺寸精度高,内外环焊缝抗拉强度达到600MPa以上。     

不锈钢与渗碳钢惯性摩擦焊接头的组织与性能

目的 研究0Cr18Ni12Mo2Ti不锈钢与20CrMnMo渗碳钢的惯性摩擦焊焊接接头的组织与力学性能。方法 通过金相、能谱分析、显微硬度、拉伸试验对焊接接头进行组织与力学性能分析。结果 焊接试样上0Cr18Ni12Mo2Ti不锈钢一侧飞边尺寸比20CrMnMo渗碳钢一侧飞边小;焊接接头熔合区仅为50 μm,熔合线附近元素扩散层很窄,其中0Cr18Ni12Mo2Ti不锈钢仍为奥氏体组织,20CrMnMo钢组织由铁素体与珠光体转变为马氏体与索氏体,20CrMnMo一侧热力影响区组织为细小的片状珠光体与铁素体;焊缝区的显微硬度为358HV,高于2种母材;焊接接头抗拉强度大于590 MPa,断后伸长率大于32%,断裂位置均在0Cr18Ni12Mo2Ti不锈钢母材一侧。结论 采用惯性摩擦焊工艺可实现不锈钢与渗碳钢的高强连接。     

25 t多功能惯性摩擦焊机

介绍了自行研制的25 t惯性摩擦焊机的组成、功能和主要技术指标,该焊机具备轴向和径向功能,焊接线速度可达20 m/s,在该焊机上焊接的高温镍基合金K418与高强钢42CrMo的惯性摩擦焊接头强度756 MPa,合格率95%,铜与钢径向焊接接头抗剪强度200 MPa。     

2A12铝合金筋板件T型搅拌摩擦焊工艺及焊后热处理

为评价2A12铝合金筋板件搅拌摩擦焊工艺并探寻提高接头强度的途径,进行了2A12铝合金筋板件的T型搅拌摩擦焊焊接工艺试验,并对不同人工时效热处理下焊接接头的微观组织及性能进行了研究.研究表明:采用T型搅拌摩擦焊即可实现2A12铝合金筋板件的成形,当搅拌头旋转速度为750 r/min、焊接速度60mm/min时,接头的抗...     

10钢/35CrMnSi径向摩擦焊接头的力学性能及组织特征

目的 研究10钢/35CrMnSi惯性径向摩擦焊接头的力学性能和组织特征。方法 通过对10钢/35CrMnSi进行惯性径向摩擦焊接试验,采用OM、超声检测、万能材料试验机及显微硬度仪对接头的微观组织及力学性能进行表征。结果 10钢/35CrMnSi惯性径向摩擦焊接头焊合区内未发现裂纹、夹渣、未熔合等焊接缺陷,焊合率100%;接头显微硬度分布呈现出中间高两头低的特征,平均剪切强度达520 MPa,略高于10钢母材;焊接界面为明显的“锯齿状”咬和,35CrMnSi侧的热影响区由细小马氏体和少量贝氏体组织,10钢侧形成了一层具有明显金属流线的塑性变形层,靠近焊接界面的塑性变形层为厚度约150 μm的细晶区,其组织为少量马氏体和铁素体。结论 采用惯性径向摩擦焊技术实现了10钢/35CrMnSi异种金属的高强连接。     

超高强钢的摩擦焊工艺研究

目的研究某产品摩擦焊的工艺性能。方法研究了超高强钢45CrNiMo1VA钢在不同摩擦焊接工艺参数下的接头组织与性能,以及在不同热处理回火温度下对焊接接头强度的影响。结果在合适的工艺参数下,45CrNiMo1VA钢的高韧性可以有效保证焊接接头韧性,满足产品高指标的要求,使焊接接头组织具有良好的组织性能,焊后热处理工艺的正确确定是保证焊缝组织性能与母材组织性能的重要保证。结论试验证明超高强钢(45CrNiMo1VA)完全可以应用于摩擦焊生产中,并能获得理想的性能指标。     

铝/钢异种金属轴向摩擦焊研究现状

焊接作为常用的材料成型手段因其制造的接头具有高密封性和高强度而备受关注,异种金属连接得益于焊接技术的发展,其在工程领域中的应用逐渐增多.利用焊接方法制造铝/钢复合结构已成为近年来的研究热点,与熔化焊和钎焊相比,轴向摩擦焊作为一种固相连接技术存在独特优势,即焊接圆截面异种金属.但经过众多国内外学者研究发现,若要获得优质的铝/钢轴向摩擦焊接头,需要严格控制焊接参数或同时采用附加工艺措施,否则铁-铝脆性金属间化合物降低接头力学性能的问题依然严重,与此同时靠近焊缝的铝材由于受摩擦热与摩擦扭矩的双重影响也易发生组织和性能变化.本文结合国内外文献总结了铝/钢轴向摩擦焊焊接接头的宏观与微观特征、组织与性能特点及其调控方法、焊接参数制定原则,最后对铝/钢轴向摩擦焊的未来研究方向进行了简要分析.     

不锈钢零部件的焊修技术

金属材料在一定焊接条件下,出现焊接缺陷(尤其是裂纹)的程度和使用的可靠性,称为金属的可焊性。用钢的碳和合金元素含量评定钢的可焊性。选择药物涂层电极除了焊接性能的状态取决于接头及焊接工艺参数,主要取决于过渡焊条涂层心脏和组成的合金元素。因此,应根据维修部件和技术要求及材料来选择电极。本文介绍了不锈钢焊条的选用事项,不锈钢焊修的操作要点、不锈钢的焊接作业方法和不锈钢的点焊施工须知,以及不锈钢的异种焊接技术;同时提出了不锈钢件的焊接质量及其预防。     

铝合金搅拌摩擦焊接头微观组织和力学性能分析

目的 研究7020铝合金搅拌摩擦焊(FSW)的结构和机械性能。方法 采用搅拌摩擦焊对铝板进行对接焊试验,具体形式为单面焊双面成型。采用拉伸机和显微维氏硬度仪对试样进行力学性能测试;利用蔡司金相、光谱仪、扫描电子显微镜、X射线衍射仪研究母材和焊接接头的微观组织。结果 在硬度上,母材>热影响区>焊核区,热影响区平均硬度约为94HV,母材平均硬度为99HV,焊核区平均硬度最低为78HV,焊核区出现“S”缺陷,在一定程度上弱化了焊核区性能;7020铝合金搅拌摩擦焊接头的抗拉强度为235 MPa,屈服强度为158 MPa,屈强比为0.67,伸长率为7%,焊接系数可以达到73.8%;母材的抗拉强度为325 MPa,屈服强度为278 MPa,屈强比为0.86,伸长率为25%;焊接接头中心显微组织主要由胞状树枝晶体组成,显微结晶依次呈现为平面晶、胞状晶、树枝状晶、等轴晶;铝合金母材和焊接接头的金属相组成均为α?Al+Mg2Si;焊接接头断口呈现比较明显的韧性断裂特征。结论 铝合金搅拌摩擦焊可以获得性能比较优良的焊接接头,为其他铝合金材料的FSW焊接提供技术参考。     

T型接头搅拌摩擦焊接的研究进展

T型接头是满足轻量化需求的关键结构之一,但传统熔化焊在T型构件焊接方面并无优势。作为一种固相焊接技术,搅拌摩擦焊采用特殊的焊接夹具,对中、薄板T型构件实行单面焊三面成型技术,显著降低焊接热输入、减少焊接变形,因此T型接头搅拌摩擦焊可能是一种极具发展前景的工艺方法。从搅拌摩擦焊接T型接头(FSW-T)的焊接工艺、焊接缺陷、显微硬度、力学性能与数值模拟方面概述了国内外研究现状,揭示了FSW-T焊接领域尚需解决的关键科学问题,对该领域未来的研究方向提出了展望。     

焊丝成分对T91/316L异种钢焊接接头微观组织和力学性能的影响

T91马氏体钢与316L奥氏体钢异种钢的焊接主要应用于超超临界机组(USC)和核电领域中的加速器驱动次临界洁净核能系统(ADS)。本研究采用ER309L、ER316L和ERNiCr-3三种不同的焊丝,使用钨极氩弧(TIG)焊对T91马氏体不锈钢和316L奥氏体不锈钢进行了焊接,并对焊接接头进行了微观组织和力学性能分析,同时研究了焊后热处理对焊接接头的影响规律。研究结果表明,使用三种焊丝获得的焊缝的微观组织都是粗大的奥氏体枝晶,且其枝晶的晶粒垂直于熔合线往焊缝中心生长。焊态下焊接接头拉伸试样在T91侧的粗晶热影响区(CGHAZ)发生脆性断裂,经过焊后热处理(750 ℃/1 h)的焊接拉伸试样的韧性断裂均发生在316L母材处,且抗拉强度显著上升,这表明焊后热处理能够提高T91/316L异种钢焊接接头的拉伸性能。在未焊后热处理状态下,使用ERNiCr-3焊丝获得的焊接接头焊缝的冲击性能优于其他焊丝。焊态下焊接接头硬度在T91侧熔合线处显著升高,而焊后热处理后T91侧熔合线处的硬度凸起几乎消失。     

水下搅拌摩擦焊对铝/铜接头组织与性能的影响

目的 采用搅拌摩擦焊,对比分析大气环境和水下环境下铝/铜接头的组织与性能,以期获得力学性能更优异的铝/铜焊接接头。方法 利用搅拌摩擦焊,在焊接速度为40 mm/min、旋转速度为1 000 r/min的条件下,分别在大气环境和水下环境下对厚度为9 mm的6061铝合金板和T2纯铜板进行焊接。然后,对铝/铜界面、焊核区进行扫描电镜及能谱分析,并对铝/铜界面及焊核区进行物相分析,确定产物相组成。最后,对铝/铜试样进行拉伸及硬度检测。结果 铝/铜接头均无裂纹、气孔等缺陷。铜颗粒弥散分布在焊核区,铝/铜界面形成金属间化合物层。水下搅拌摩擦焊下界面元素扩散距离明显变短,且金属间化合物厚度更薄。铝/铜接头的金属间化合物为AlCu和Al4Cu9。大气环境焊接下接头的抗拉强度为130.6 MPa,断裂方式为脆性断裂;水下焊接下接头的抗拉强度为199.5 MPa,断裂方式为韧性断裂。水下环境下的接头硬度值更高,其中热影响区的硬度最低值约为65HV。结论 水下搅拌摩擦焊铝/铜接头无裂纹、气孔等缺陷。组织上,水下搅拌摩擦焊的铝/铜接头界面元素扩散距离更短,硬脆的金属间化合物更少;性能上,水下搅拌摩擦焊的铝/铜接头强度更高,抗拉强度达到199.5 MPa,达到母材的74.4%。     

铝/钢异种材料搅拌摩擦焊研究进展

由于铝、钢的物理化学性质存在巨大差异,铝/钢的连接是焊接领域的难点问题。搅拌摩擦焊是低热输入的固态连接方法,能够有效控制铝/钢金属间化合物的生长,且搅拌针强烈的搅拌作用可增加铝/钢异种材料机械咬合程度,得到高质量的铝/钢焊接接头,铝/钢搅拌摩擦焊已经成为了焊接领域的热点问题。文中综述了铝/钢搅拌摩擦焊国内外研究现状,涉及到接头形式、焊缝成形、焊接工艺和力学性能,着重介绍了铝/钢搅拌摩擦焊接头的连接机制,并围绕铝/钢搅拌摩擦焊存在的两大问题,对铝/钢搅拌摩擦焊新技术进行总结,并进一步提出了铝/钢搅拌摩擦焊的基础研究方向。     

摩擦压力对Super304H/T92摩擦焊焊接接头性能的影响

利用连续驱动摩擦焊技术焊接Super304H和T92钢管,焊接接头具有良好的显微组织和力学性能。考察摩擦压力对焊接接头显微组织和力学性能的影响,研究表明:随着摩擦压力增加,焊合区和热影响区晶粒尺寸没有明显变化,热影响区碳化物析出相的数量略微增加,显微硬度逐渐增大,冲击韧性逐渐降低,拉伸断裂位置和拉伸强度没有变化。     

60mm厚度6061-T6铝合金板搅拌摩擦焊接接头微观组织与力学性能

采用搅拌摩擦焊接方法对6061-T6铝合金板进行了60mm双面对接焊实验,研究了搅拌摩擦焊接接头的微观组织与力学性能,结果表明:焊缝区微观组织沿厚度方向发生了不同程度的改变,焊接接头强度达到218MPa,为母材强度的70％;焊接热循环引发的金属强化相“重固溶”和“过时效”是接头力学性能下降的重要原因,其中前进侧热机影响...     

适用于机器人焊接的搅拌摩擦焊技术及工艺研究现状

集绿色化与智能化于一体的机器人搅拌摩擦焊技术具有极高的焊接柔性,在工业生产中受到广泛重视与应用。从减小搅拌摩擦焊接过程中的轴向力方面入手,对一些低轴向力且适用于机器人搅拌摩擦焊的技术方法进行了综述,同时,对能够进一步降低搅拌摩擦焊过程中轴向力的搅拌摩擦焊工艺进行了分析,并对机器人搅拌摩擦焊的发展进行了展望,以期拓宽机器人搅拌摩擦焊的应用范围。     

旋转摩擦焊接头焊合机理研究

以Q235低碳钢为母材,研究了摩擦时间和顶锻压力对旋转摩擦焊接头焊合率和冶金质量的影响规律并分析了接头焊合机理。结果表明,不同焊接参数下已焊合区域的拉伸强度基本相同且均大于或等于母材强度,焊接参数影响的只是接头焊合率(焊合率:接头横截面焊缝焊合部分长度与总长度之比),因此提出将焊合率作为焊接质量的评价标准。进一步研究表明,在其他参数不变的情况下,焊合率随顶锻压力的增大而增大,但增大速率逐渐趋缓,当顶锻压力达到某临界值后,焊合率达到100%,对所需临界压力进行了分析并得出了其计算方法;随着摩擦时间的增加,轴向缩短量增大,焊合率减小,焊接界面温度升高,高温区变宽,焊后再结晶区域加宽且晶粒尺寸变大。近缝区组织呈流线状,且晶粒大小不均匀。最终得出,大顶锻压力,短摩擦时间有助于提高焊合率,减小晶粒尺寸小,提升接头整体质量。     

碳素结构钢与高速工具钢摩擦焊与闪光焊接头的组织和性能

采用摩擦焊及闪光焊两种不同工艺,对碳素钢45钢和W18Cr4V高速钢异种金属切削刀具实现连接.对焊接接头的组织和性能进行了对比分析,进而研究了闪光焊接头焊缝区强韧性损伤的机理;阐述了摩擦焊的优越性及接头形成机制,并提供了摩擦焊接头较佳的焊接参数.结果表明:45钢和W18Cr4V钢切削刀具经摩擦焊接,改善和提高了摩擦焊接头焊缝区的组织和性能.     

焊接温度对TM52/304瞬间液相扩散焊接头性能的影响

采用BNi2作为中间层,在焊接压力为1 MPa、保温时间15 min的情况下,对钢结硬质合金TM52和304不锈钢进行瞬时液相扩散焊连接(TLP),研究了不同焊接温度下接头的显微组织和不同区域元素扩散迁移及力学性能。结果表明,钢结硬质合金TM52与304不锈钢之间能实现较好地冶金结合;焊接接头界面主要由[Fe, Ni]、Fe_0.64Ni_0.36、Cr_0.19Fe_0.7Ni_0.11和Ti(O_0.19C_0.53N_0.32)组成;当焊接温度为1 110℃时,接头剪切强度、抗拉强度最大,拉伸断口呈明显的韧性断裂特征。