铝合金搅拌摩擦焊接头残余应力分布

采用小孔法对3 mm厚2024-T4铝合金板搅拌摩擦焊对接接头的残余应力分布规律进行研究.为了衡量钻孔引入应变对结果的影响,测量了退火2024铝合金板钻孔产生的应变,将其作为附加应变对焊接试件上测得的应变结果进行修正.结果表明,在试验条件下得到的焊接接头的残余应力以纵向应力为主,横向应力相对很小;纵向高应力区集中在轴肩作用区域,呈不对称分布,前进侧应力高于返回侧,在轴肩作用区域之外应力值迅速降低,在距焊缝中心较远的区域转变为压应力;纵向残余应力峰值为164.5 MPa.分析认为,机械搅拌和焊接温度场的叠加作用造成焊缝两侧纵向残余应力的不对称分布.     

铝合金枕梁搅拌摩擦焊残余应力和变形仿真与试验研究

枕梁是地铁的关键部件,其焊接质量直接影响地铁行驶的安全性.文中结合理论与试验研究了 6005A-T6铝合金枕梁搅拌摩擦焊接头性能,首先建立了枕梁有限元模型,采用顺序热力耦合的方法,计算了残余应力与变形,进而开展枕梁结构搅拌摩擦焊试验,采用钻孔法和测量样板法分别对焊接试件进行了残余应力和变形测试,并对仿真分析和试验检测结...     

LY12铝合金搅拌摩擦焊接头残余应力分析

采用小孔法对不同焊接工艺参数下得到的LY12铝合金薄板搅拌摩擦焊对接接头的残余应力进行了测量和分析.为了消除孔边塑性变形对测量精度的影响,建立了三维有限元法模拟应变释放系数的测量试验,使用基于孔边形状改变比能的A,B系数修正法对盲孔释放系数进行修正.结果表明,接头残余应力呈不对称分布,前进侧应力高于返回侧;纵向残余应力总是高于横向残余应力,但是横向残余应力并非在零附近,而是有一定的大小,约为焊前母材强度的10.8%;在一定范围内,搅拌摩擦焊接头残余应力随旋转频率先增大后减小,随下压量和焊接速度的增加而增加.     

铝合金搅拌摩擦焊接头残余应力测试分析

采用小孔法研究厚2mm的6061-T5铝合金搅拌摩擦焊对接接头残余应力的分布规律,分别测量接头处垂直、平行于焊缝的残余应力,并进行了计算分析.结果显示,搅拌摩擦焊接头残余应力在焊缝及其附近区域无论是垂直还是在平行焊缝方向的均承受压应力,且随小孔深度的增加而增加.垂直和平行于焊缝方向的残余应力呈现出周期性分布,且它们在前进侧的周期相比于后退侧较小;残余应力在焊缝两侧呈不对称分布,后退侧应力值较高,其残余应力峰值出现在后退侧轴肩作用区域边缘处,其值分别为93 MPa和100 MPa.     

搅拌摩擦焊接头残余应力的试验

搅拌摩擦焊是 90年代出现的一种新型焊接技术 ,特别适用于熔化焊接性差的铝合金等材料。搅拌摩擦焊接头的纵向残余应力分布具有高应力梯度的特点 ,传统的应变片钻孔法不能满足测量要求。提出了云纹干涉钻孔法测量非均匀分布残余应力的计算公式和试验方法。该方法由云纹干涉法测量钻孔释放的位移条纹 ,通过确定孔边待测区域内三个测量点的条纹值 ,可直接得到该区域内的残余应力。利用该方法测量了铝合金薄板搅拌摩擦焊接头纵向残余应力沿深度和横向的分布 ,其分布规律表现为在搅拌带内为拉应力 ,搅拌带外残余应力的值迅速下降 ,并变为压应力以保持平衡。     

冷喷涂对2219铝合金搅拌摩擦焊接头残余应力与力学性能的影响

为了改善铝合金搅拌摩擦焊接头残余应力与力学性能,在4 mm厚2219铝合金搅拌摩擦焊接头上表面进行冷喷涂试验,研究分析了冷喷涂前后接头残余应力与力学性能的变化. 结果表明,焊态接头纵向残余应力呈不对称“M”形分布,残余应力峰值位于前进侧靠轴肩附近;冷喷涂后,接头残余应力大幅度降低,残余应力峰值由186 MPa降低至43 MPa.涂层沉积厚度约200 μm,涂层与基体界面产生了较大的塑性变形,基体界面附近组织晶粒得以细化.由于冷喷涂过程的喷丸效应,接头上表面显微硬度平均提高了25 HV,作用深度约1 mm.接头拉伸性能也获得明显改善,抗拉强度提升6.3%,断后伸长率提升78.6%,焊态与冷喷涂态的拉伸试样均在接头前进侧的热影响区附近发生断裂,符合在低硬度区或弱结合面产生裂纹并扩展的弱区断裂的特征.     

基于SWRXD的5083/6082异种铝合金搅拌摩擦焊接头的残余应力分布规律

以5083铝与6082铝为研究对象,利用搅拌摩擦焊（friction stir welding,FSW）制备了异种材料对接接头.利用短波长X射线衍射（short-wavelength X-ray diffraction,SWRXD）技术,以{311}与{111}为衍射晶面,基于极图最外圈织构参量确定了残余应力测试方向,采用d₀法研究了FSW焊件中心层的残余应力.结果表明,{111}和{311}晶面测试的纵向残余应力分布趋势相近,焊核区为拉应力并出现两个应力峰值;{111}晶面的测试结果更为离散,应力的峰值向前进侧偏移;采用{111}晶面测试的横向的残余应力分布趋势与{311}晶面测试的结果偏差较大.     

铝合金搅拌摩擦焊接头行为分析

详细介绍了搅拌摩擦焊（FSW）接头塑性流变数值模拟所得到的结果，并且利用搅拌摩擦焊的“插入试验”，测量了搅拌头旋转着插入铝合金材料过程中作用在搅拌头上的作用力，并将之转化为有效的粘度值和温度输出，确定了搅拌摩擦焊过程中充分塑化区（FPZ）的材料粘性，3－D数值模拟结果显示了搅拌头肩台下大约1.5mm的紊流区域的形成；解释了在异种金属搅拌摩擦焊接过程中无序混合产生的间混薄层结构，以及局部液相形成（初始熔化）引起的搅拌头的瞬间滑移导致了在特定的温度下（Tcrit）的材料粘性迟滞。     

5A06铝合金搅拌摩擦焊接头组织和应力腐蚀行为分析

搅拌摩擦焊是一种新型固态塑性连接方法,本文针对5A06铝合金,研究了薄板的搅拌摩擦焊接头的组织形态、力学性能,并对FSW、TIG和气焊对接接头的应力腐蚀行为进行了分析.结果表明,用FSW焊接平板对接接头有着优良的力学性能和抗应力腐蚀能力.     

航空铝合金板材搅拌摩擦连接有限元分析

根据搅拌摩擦连接特点,充分考虑搅拌摩擦连接过程中搅拌针各部位与连接板材之间的摩擦生热及在连接过程中连接板材摩擦系数随温度变化规律,建立了适合搅拌摩擦连接自身特点的动态热元模型,并利用此模型进行了航空铝合金板材搅拌摩擦连接过程的有限元分析模拟.通过模拟结果和试验结果对比验证了所建立的动态热源模型和有限元分析过程是合理的.模拟结果显示搅拌摩擦连接残余拉应力主要集中在连接区,且在连接区中间位置出现最大残余拉应力区,连接区两端及其它部位出现残余压应力.     

2024铝合金搅拌摩擦焊接头组织结构及力学性能

采用搅拌摩擦焊工艺实现3 mm厚的2024铝合金焊接,对接头搅拌区的组织结构及力学性能进行分析。研究表明,焊核区主要由再结晶和搅拌的双重影响而形成的细小等轴晶组织构成;热机影响区受焊核区剪切力及热循环的影响,晶粒大小不均匀并伴有晶粒变形的现象。力学性能分析表明,接头显微硬度分布特征与金相组织结构一致;当焊接速度为300 mm/min时,接头的抗拉强度达到294 MPa,为母材的69%,接头的断裂形式为韧窝和沿晶断裂特征的韧性和脆性断裂;接头的焊接残余应力以纵向应力为主,纵向残余应力峰值出现在前进侧轴肩作用的边缘处,焊接速度为300 mm/min时峰值达到164.5 MPa。     

LF2铝合金搅拌摩擦焊接接头的组织与性能

对10 mm厚LF2铝合金搅拌摩擦焊接进行了研究.结果表明:焊接厚板时,为防止出现隧道型缺陷,须在较低的焊速和转速下进行.当焊速为9 mm/min,转速为950 r/mln,焊接输入能量为6 230 W时,接头强度值最高,其值与母材强度值相等.接头处由平均尺寸约为15 μm的均匀细小的晶粒组成;热影响区平均晶粒尺寸较大,其最大值约为28 μm;热机械影响区内组织细长,局部区域最大长度可达到85 μm.焊核区平均硬度与母材相当,中心最高硬度可达HV95,近缝区硬度低于母材硬度.     

7050铝合金搅拌摩擦焊接头腐蚀行为分析

7050高强铝合金被广泛应用于飞机的承力构件、火箭舱段、导弹、飞船等空间载荷承力结构的制备.航空航天飞行器服役环境恶劣（雷电、雨水、辐射、除冰液等）,对腐蚀性能特别是应力腐蚀开裂性能有较高的要求,然而高强铝合金FSW接头在特定服役环境下的接头性能数据包括腐蚀性能尚不完善.基于此,文中重点研究不同焊接热输入对接头腐蚀行为的影响.采用晶间腐蚀、四点弯曲应力腐蚀试验,选择不同的加载应力,揭示高强铝合金腐蚀行为.结果表明,高强铝合金应力腐蚀敏感性强,不论是优化焊接参数,还是改变热输入,单纯通过焊接过程本身控制很难改善应力腐蚀敏感性.     

铝合金T形接头搅拌摩擦焊研究进展

铝合金广泛应用于航空航天、汽车、船舶以及化学工业等领域中,T形接头作为铝合金薄板结构组装中的重要连接形式,对其焊接质量的要求也逐渐提高。采用传统熔焊的方式焊接铝合金T形接头时会导致应力集中、焊后残余变形大、多孔性等一系列问题。传统的搅拌摩擦焊具有产热少、焊前不用开坡口、焊后残余变形小等优势,很好的解决了这一技术难点。但是,传统的搅拌摩擦焊在焊后会产生大量的飞边以及弧纹缺陷。静止轴肩搅拌摩擦焊技术作为一种新型的搅拌摩擦焊技术,在铝合金T形接头焊接中具有很大的优势。文中综述了铝合金T形接头焊接特点、传统搅拌摩擦焊以及静止轴肩搅拌摩擦焊在T形接头中的研究进展,并对搅拌摩擦焊技术在T形接头的应用前景进行了展望。     

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.     

Thermal modeling of underwater friction stir welding of high strength aluminum alloy

The thermal modeling of underwater friction stir welding (FSW) was conducted with a three-dimensional heat transfer model. The vaporizing characteristics of water were analyzed to illuminate the boundary conditions of underwater FSW. Temperature dependent properties of the material were considered for the modeling. FSW experiments were carried out to validate the calculated results, and the calculated results showed good agreement with the experimental results. The results indicate that the maximum peak temperature of underwater joint is significantly lower than that of normal joint, although the surface heat flux of shoulder during the underwater FSW is higher than that during normal FSW. For underwater joint, the high-temperature distributing area is dramatically narrowed and the welding thermal cycles in different zones are effectively controlled in contrast to the normal joint.     

工艺参数对搅拌摩擦焊变形铝合金接头性能的影响

文中采用搅拌摩擦焊方法对4 mm厚的1060,2024,6061三种变形铝合金板材进行对接试验,焊后利用光学显微镜和扫描电镜分析、对比了焊接接头各区的微观组织和试样断口形貌,并测试了其拉伸性能和显微硬度.结果表明,三种材料接头焊核区的组织细小且焊核区的硬度最高,而热影响区组织粗大且硬度最低.接头的强度都随焊接速度和搅拌头旋转速度的增大呈先增大后减小的趋势,且接头最优抗拉强度与母材强度呈线性关系.拉伸试验中试样在热影响区断裂、断口呈韧窝状,为典型的韧性断裂.热影响区组织粗大和二次相偏聚是造成接头薄弱点的主要原因.     

汽车机械部件用Al-Zn-Mg-Cu系超高强铝合金搅拌摩擦焊接接头的微观组织和力学性能

Al-Zn-Mg-Cu系超高强铝合金具有较高的强度和优异的综合力学性能。对超高强铝合金板进行了不同工艺参数的搅拌摩擦焊接,结果表明:所有接头的NZ组织均为细小的等轴晶粒,且晶粒尺寸伴随焊接速度的升高而减小,伴随焊头旋转速度的增加而增加。接头显微硬度的最大差值为100 HV,这导致焊接接头具有严重的严重机械异质性。相比于母材,焊接接头的拉伸性能明显下降。