异种高强铝合金搅拌摩擦焊搭接接头的缺陷和拉伸性能

采用搅拌摩擦焊对5 mm厚2024/7075异种高强铝合金进行上下板交换位置的搭接焊试验,分析接头的缺陷特征和拉伸性能。结果表明:材料位置和焊接速度对缺陷和拉伸性能有较大影响。当2024铝合金为上板时,接头中存在大面积孔洞缺陷,焊缝表面粗糙,尤其在300 mm/min焊速下存在较严重的起皮缺陷;钩状缺陷为搭接接头的典型缺陷,低焊速(50和150 mm/min)下钩状缺陷向上扩展距离较大,7075铝合金为上板时高焊速(225和300 mm/min)下后退侧钩状缺陷水平向焊核区扩展距离较大;在低焊速下,7075铝合金为上板的接头强度较高;在高焊速下,2024铝合金为上板的接头强度较高;钩状缺陷严重减小接头的有效板厚和有效搭接宽度,是接头强度降低的主要因素,优化搅拌摩擦焊搭接工艺必须同时增大有效板厚和有效搭接宽度。     

A7N01P-T4铝合金对-搭接结构的搅拌摩擦焊技术研究

通过采用不同的搅拌针偏移位置,对A7N01P-T4铝合金对-搭接结构进行搅拌摩擦焊接(FSW)试验,研究该工艺的桥接性,并分析其对接头组织和性能的影响。结果表明,在不同偏移位置下,均可获得成形良好的焊接接头,其组织主要由母材区、焊核区、热影响区以及热机影响区构成,但接头中存在钩状(hook)缺陷、S线和冷搭接缺陷,从而影响接头质量。当搭接贴合面置于后退侧时,若搅拌针向内偏移,S线对接头的危害显著增加,极大降低了接头的力学性能(最大载荷仅2.03kN);若搅拌针向外偏移,则冷搭接尺寸增加,但对接头性能(最大载荷为15.86～15.96kN)的影响不明显;当搭接贴合面置于前进侧时,S线对接头性能无明显影响,且搅拌针偏移对钩状缺陷尺寸与形状的影响较小,因而对接头性能影响不大(最大载荷为12.76～12.94kN),虽然该方式下最大载荷低于前者,但接头性能稳定性更好。此外,FSW技术在铝合金对-搭接结构的焊接中表现出了较好的桥接能力。     

AZ31镁合金无针搅拌摩擦点焊接头的显微组织与性能（英文）

采用无针搅拌摩擦点焊工艺,在没有加中间层锌的条件下,对厚度为1.8mm的AZ31镁合金搭接接头进行焊接。采用不同的搅拌头旋转速度与停留时间,研究工艺参数对接头显微组织和力学性能的影响。AZ31镁合金的无针搅拌摩擦点焊接头的显微组织可以分为搅拌区、热力影响区和热影响区。随着转速和停留时间的增加,搅拌区深度逐渐增大,钩状缺陷从两块板的界面处延伸至上板表面,接头的拉剪强度以及断裂模式(界面剪切和拔出断裂)均与钩状缺陷的形式密切相关。当搅拌头转速为1180 r/min、停留时间为9 s时,接头的拉剪强度达到最大值,为4.22 kN。上薄板显微硬度值及其波动明显高于下薄板的。     

不扎透上板对2024-T4铝合金搅拌摩擦搭接焊力学性能的影响

钩状缺陷是影响搅拌摩擦搭接焊接头性能的重要因素. 为了尽可能的避免钩状缺陷的产生,利用不扎透上板的方式对2024-T4铝合金进行焊接,重点分析不同转速下的接头横截面形貌及力学性能. 结果表明,利用不扎透上板的方式所得搭接界面保持连续且主要呈水平方向分布. 由于搅拌针长度较小,焊核区底部的宽度远大于搅拌针尖端直径,使有效连接宽度增加,导致搭接接头在承受拉剪载荷时呈拉伸断裂模式. 与转速为500 r/min相比,600 r/min下接头的有效连接宽度与剪切拉伸强度均有小幅度地增加,最大剪切拉伸强度为143 MPa.     

6061-T4铝合金T型接头搅拌摩擦焊工艺EI北大核心CSCD

采用搅拌摩擦焊方法成功获得3种不同组合形式(搭接/对搭接/对接)的6061-T4铝合金T型接头。对接头的焊接缺陷、微观组织、硬度分布及抗拉强度分别进行观察和测试。结果表明:在前进侧圆角过渡区或筋板焊核区,3种接头均容易出现隧道缺陷;弱结合缺陷由于塑性变形偏离原始连接界面而向筋板或者壁板前进侧偏移;与常规搅拌摩擦焊对接搭接接头不同,T型接头沿筋板方向出现热机影响区和两个圆角过渡区;软化区域和弱结合是导致沿壁板拉伸强度降低的主要原因,而弱结合和隧道缺陷是引起这3种T型接头沿筋板方向断裂的重要原因。     

微小下压量下2024/7075异种铝合金FSLW接头的显微组织及力学性能研究

微研究了小下压量下2024/7075异种铝合金搅拌摩擦搭接焊接头的横截面形貌及力学性能。结果表明,使用小下压量可以有效减小钩状缺陷的高度,提高有效板厚值。拉剪试验时,裂纹由钩状缺陷尖端沿着焊核区扩展至另一端搭接界面处,导致接头断裂;接头拉剪强度达到76.78 MPa。     

添加层对6061铝合金激光搭接接头的影响

采用脉冲激光焊接方法对6061铝合金进行了搭接焊,研究了不同添加层对6061铝合金激光搭接接头的显微组织、剪切性能及腐蚀性能的影响。结果表明:当添加层为Zn粉、铝焊膏、Sn粉时Al板激光搭接焊容易产生缺陷,无法得到良好的焊接接头,当添加层为Ni粉时可以得到无明显缺陷的良好焊接接头。不同添加层焊接接头的剪切性能为Ni粉Zn粉铝焊膏Sn粉,Ni粉添加层焊接接头的剪切强度为27.7MPa,是Zn粉添加层焊接接头剪切强度的3.19倍。Ni粉添加层焊缝极化曲线的钝化区范围为322 mV,比母材极化曲线的钝化区大了172 mV, Ni粉添加层焊缝的耐腐蚀性能大于母材。     

轴肩下压量对搅拌摩擦焊搭接接头力学性能的影响

采用表面为右螺纹圆柱型搅拌针的搅拌头对3mm厚LY12铝合金进行了搅拌摩擦焊搭接试验,研究了轴肩下压量对接头界面迁移和搭接接头力学性能的影响.结果表明,随轴肩下压量增大,焊缝两侧的搭接界面均向下迁移,其迁移量随下压量的增加而增加,焊缝返回侧的界面迁移量大于前进侧.控制轴肩下压量,当轴肩下压量合适时,焊缝两侧的界面仅发生较小的迁移.当焊缝两侧的界面仅发生较小的迁移量时,搭接接头有较高的抗剪强度,且断裂都发生在上板,呈正断.焊缝两侧的搭接界面向下迁移时,断裂都发生在下板,接头抗剪强度随界面迁移高度的增加而减小,且受拉侧在下板前进侧时,接头的抗剪强度较受拉侧在下板返回侧时的高.     

铝合金搅拌摩擦焊搭接接头工艺及组织性能研究

对铝合金3003进行一系列的搅拌摩擦搭接焊试验,并对焊接接头的工艺及组织性能进行了分析。试验结果表明:焊接接头可分为3个区域:焊核区、热机械影响区和热影响区,各区域的组织有明显的特征。当搅拌头的旋转速度为1120 r/min,焊接速度为50mm/min时,焊缝成型良好,当焊接工艺参数选择不恰当时,会产生飞边、沟槽、隧道型缺陷、钩状缺陷及波浪状曲线等缺陷。同时该旋转速度下各焊接速度所对应的抗拉强度普遍较高,基本可以达到母材抗拉强度的75%以上。在搭接焊核区硬度较高,有的甚至超过母材,在上板前进侧的热影响区硬度达到最低值。     

铝合金薄板搅拌摩擦焊搭接界面缺陷与接头性能

针对2A12–T4铝合金薄板进行了搅拌摩擦焊搭接试验,研究了焊接参数对缺陷形态与接头性能的影响规律. 结果表明,勾状缺陷具有更大的高度和弯曲角度,最大缺陷高度为上板厚度的12.7%. 随焊接速度增大,缺陷高度减小.随转速提高,勾状缺陷高度先增加后减小,冷搭接缺陷高度呈“V”形变化. 在950 r/min,200 mm/min下接头强度最高,接头系数可达84%. 维氏显微硬度分布呈“W”形,上板出现接头软化,焊核区下部硬度高于上部硬度. 冷搭接缺陷是影响接头性能的主要因素,由于有效搭接宽度较小,接头断裂方式为沿搭接面的剪切断裂.     

2099-T83/2060-T8异质Al-Li合金搅拌摩擦焊搭接界面结构与力学性能

采用搅拌摩擦焊(FSW)对厚度为2 mm的2099-T83与2060-T8 Al-Li合金进行搭接.利用OM和SEM等分析技术探讨搅拌头转速和搅拌针长度对搭接接头界面结构与力学性能的影响.结果表明,2099-T83/2060-T8搭接接头焊缝区可观察到明显的结合界面,焊缝区显微硬度低于母材,且在热机影响区与焊核区的过渡区硬度最低.当搅拌头转速由600 r/min增加到800 r/min,且搅拌针长度由3.0 mm减小至2.5 mm时,界面形貌由光滑界面转变成"锯齿状"咬合界面,焊缝区结合界面形貌主要受搅拌针长度影响,"锯齿状"咬合界面搭接接头平均破坏载荷为654 N.搭接接头均在底部母材2060-T8侧热机影响区与焊核区的过渡区断裂,断裂特征为韧-脆混合断裂."锯齿状"咬合界面搭接接头经150℃,保温20 h人工时效处理后,焊缝区显微硬度有所提升,接头承载能力较未经人工时效处理的降低了20%,断口呈现脆性断裂模式.     

转速对2060铝锂合金RFSSW接头成形及拉剪性能的影响

以2060铝锂合金为研究对象，进行了回填式搅拌摩擦点焊试验，研究了不同转速下接头内部成形及其与拉伸性能的关系. 结果表明，点焊接头在不同转速下出现了未完全回填缺陷、孔洞缺陷及向下弯曲的钩状结构. 未完全回填缺陷与孔洞缺陷在低转速与高转速下易出现，钩状结构向下弯曲且随转速的增加其高度先增加再减小. 拉剪载荷随转速的提高先增加再降低；在转速为2 200 r/min时，接头拉剪载荷达到9 800 N. 拉剪试样的断裂方式均为剪切断裂，断裂位置可分为三类:沿搭接界面断裂、沿套筒作用区底部断裂及沿包含两者的混合断裂.     

工艺参数对5754铝合金搅拌摩擦焊搭接接头剪切性能的影响

在旋转速度800 r/min和焊接速度300 mm/min条件下,对3 mm厚的5754铝合金板材进行搅拌摩擦焊搭接试验,研究了工艺参数(搅拌针长度、轴肩尺寸和上板承力位置)对搭接接头拉伸性能的影响规律。结果表明,搅拌针长度由3.2 mm增加到5 mm时,可以消除AS侧的隧道缺陷,但Hook缺陷依然存在于RS侧;当上板前进侧承力时,产生较大面积的隧道缺陷;当轴肩尺寸由12 mm增大到16 mm时,隧道缺陷消除,但是在AS和RS侧均存在Hook缺陷。5754铝合金FSW搭接接头的最大拉力和抗剪强度受隧道缺陷和Hook缺陷影响显著,当搅拌针长度5.0 mm或轴肩尺寸16 mm时,搭接接头的微观组织中没有隧道缺陷,并且Hook缺陷尺寸较小,5754铝合金搅拌摩擦焊接头的最大拉力较大,抗剪强度较高。     

薄板AA2024铝合金无针搅拌摩擦焊搭接工艺与接头性能

文中研究了2024薄板铝合金无针搅拌摩擦搭接接头形貌及力学性能,分析了工艺参数对接头成形与力学性能的影响.结果表明,工艺参数对接头成形及力学性能影响显著.接头中Hook缺陷对接头性能影响较大.当旋转速度一定时,焊接速度的增大使得焊核深度减小,Hook缺陷尖端趋于圆滑过渡,接头的拉剪强度随之增大.当焊接速度一定时,随着旋转速度的增大,焊核深度先增大后减小,Hook缺陷尖端上翘的严重程度先加重后减弱,拉剪强度先降低后增加.搭接接头上下两板的横向显微硬度曲线都近似"W"形分布,最低值出现在上板的热影响区.     

镁/钢无匙孔搅拌摩擦点焊接头连接机理与断裂方式研究

采用最新研制的无匙孔搅拌摩擦点焊设备对AZ31B镁合金和DP600镀锌钢板进行搭接点焊试验。通过对点焊接头宏观、微观组织形貌及断口分析表明,接头搅拌区结合界面处镁钢呈"楔状"与"弯钩状"相互嵌入对方基体中,形成牢固的机械互锁结构,而轴肩作用区结合界面平整,生成了厚度约6~9μm的"竹节状"中间层,其长度各不相同,且中间层之间存在裂纹;点焊接头拉伸断口有两种断裂方式,轴肩作用区为解理断裂,搅拌区为韧脆混合断裂;原位拉伸试验结果表明,应力集中最大的部位在镁钢两板之间点焊接头的焊点边缘处;接头的拉伸断裂面靠近镁侧,断裂时脆性中间层基本上留在了钢侧。     

回填时间对RFSSW接头断裂行为的影响

为研究回填时间对回填式搅拌摩擦点焊接头断裂模式和断裂机理的影响,对上下板厚度分别为1.5 mm和2 mm的LY12铝合金板材进行了点焊试验,并对焊后接头进行拉剪试验.结果表明,当回填时间较短时,套筒作用区与热力影响区间界面上的原子扩散效果差,甚至在近表面附近出现开裂,导致接头的剪切-塞型断裂.当回填时间足够长时,焊接接头的断裂模式转化为剪切断裂,裂纹主要沿着上下板搭接面扩展.同时,显微结构、硬度与断口形貌的试验结果验证了文中对断裂机制的解释.     

异种铝合金回填式搅拌摩擦点焊的组织与性能

选用6061-T6与7075-T6铝合金为研究对象,研究异种合金回填式搅拌摩擦点焊接头的组织和拉剪性能. 将7075铝合金作为上板,主要讨论套筒下扎深度对接头成形和性能的影响. 结果表明,当套筒刚扎透上板时,接头内部无缺陷产生. 随着套筒下扎深度的增大,接头内部会出现孔洞、撕裂和未充分回填等缺陷. 当使用较小的套筒扎入量时,决定接头性能的关键位置,即钩状缺陷处和焊点中心搭接面处的结合情况良好. 接头的断裂载荷随着套筒下扎深度的增大先增大后减小,最大载荷在深度为3.4 mm时达到7 236 N.     

5082铝合金板搅拌摩擦焊搭接接头性能研究

采用搅拌摩擦焊对1. 5 mm和2 mm不同厚度5082铝合金板进行搭接焊,通过拉剪实验对焊接接头进行室温拉剪性能检测,用光学显微镜对接头横截面进行微观组织观察,用扫描电镜(SEM)对拉剪断口形貌进行分析。结果表明:在下压量为2. 485 mm、主轴的倾斜角度为3°、焊接速度为60 mm/min、搅拌头转速为800 r/min的工艺参数下,接头的拉剪强度可达228 N/mm2,拉剪断裂发生在薄板的前进侧热机影响区,断裂方式为韧-脆混合断裂;焊核区发生动态再结晶生成了细小的等轴晶,热机影响区组织发生塑性变形,热影响区组织与母材的相当。     

Al-Cu-Li合金搅拌摩擦焊接头的微观组织和力学性能

采用搅拌摩擦焊方法对2mm厚的Al-Cu-Li合金轧制板进行了焊接.接头内形成了焊核区、热机影响区和热影响区.焊核区由细等轴再结晶组织构成;热机影响区内的组织发生较大的弯曲变形,并在热循环的作用下发生了回复反应;热影响区形成了粗大的板条状组织.实验结果表明:在200mm/min的焊接速度下,接头的拉伸强度最高,达到393MPa,断裂形式为韧性和脆性的混合型断裂;在500mm/min的焊接速度下,接头强度为267.7MPa,断裂形式为脆性断裂.     

焊后热处理对高强铝合金搅拌摩擦焊接头的影响

对航空用厚5 mm的7075铝合金搅拌摩擦焊试样热处理前后的焊缝微观组织及性能进行研究.结果表明:当搅拌头旋转速度为600 r/min、焊接速度为60 mm/min时,接头抗拉强度达到381 MPa,是母材强度的84.6%;焊核区由6～7μm等轴晶组成;经热处理后接头抗拉强度达到415 MPa;硬度的最低处在前进侧热机影响区:断口的微观形貌具有强化相的韧窝特征,且断裂儿乎发生在前进侧的热机影响区;7075铝合金搅拌摩擦焊接头的薄弱点在热机影响区.