铝合金和不锈钢摩擦焊接参数的预测和优化(英文)

搅拌摩擦焊是一种固态连接工艺,具有低的热量输入、高的生产效率、容易操作和环境友好等优点而被广泛使用。搅拌摩擦焊能够焊接不同类型的黑色金属和有色金属,而传统的熔焊则不能。焊接工艺参数如摩擦压力、顶锻压力、摩擦时间和施压时间对接头的强度起主要作用。本研究旨在建立一个经验方程去预测搅拌摩擦焊AA6082和AISI304不锈钢接头的拉伸强度。采用响应面法去优化搅拌摩擦焊工艺参数,从而得到接头的最大拉伸强度。     

扩散焊连接Zr-Ti-Ni-Cu-Be块体非晶合金

采用超塑性扩散焊方法,对2 mm厚的锆基大块非晶合金Zr44Ti11Ni10Cu10Be25（vit1b）进行了焊接试验,获得了无界面缺陷的焊接接头,并且试样没有晶化。研究了非晶合金的扩散焊接工艺,根据试验结果提出了该合金优化的焊接工艺参数,探讨了非晶合金的扩散连接机理。研究发现,连接过程中,非晶合金发生了结构驰豫;接头质量与试样变形率的关系较为密切,只有当变形率达到一定值时才可以形成焊接接头。     

大截面钢/铝异种金属摩擦焊接工艺研究

采用连续驱动摩擦焊技术对大截面铸态纯铝与Q235钢异种金属进行了焊接工艺试验,通过扫描电镜(SEM)分析接头和断口形貌,测试接头力学性能及其电阻率,得到了纯铝与Q235钢焊接接头的力学性能与焊接参数的关系。结果表明,大截面铸态纯铝与Q235钢间具有良好的摩擦焊接性,焊接界面宏观断口呈均匀银灰色,焊接情况良好,具有100%焊合的特征;采用优化焊接工艺参数施焊的焊接接头力学性能可以达到或超过铝侧基材;接头电阻率介于两侧母材电阻率之间。     

石油钢管摩擦焊专家系统

将计算机技术与摩擦焊相结合,可以快速确定焊接工艺参数、评估焊接接头是否合格。针对石油钢管连续驱动摩擦焊,文中以VC++和SQL server 2000作为开发工具,采用模块化设计,基于面向对象的设计方法开发了石油钢管摩擦焊接专家系统,系统包括焊接工艺参数选择系统和焊接工艺评估系统,由人机交互界面、数据库管理系统以及智能查询与推理计算三个模块组成,可以根据钢管的材质和尺寸以及摩擦焊设备规格自动选择工艺参数和对接头进行工艺评估两大功能。文中的研究在某石油机械厂石油钻杆的摩擦焊中得到了应用,有效缩短了确定焊接参数的周期、降低了焊接工艺制定的成本、基本实现了石油钢管摩擦焊的智能化。     

工艺参数对X100摩擦焊接头性能影响的显著性研究

为优化X100管线钢摩擦焊焊接工艺参数,以摩擦焊焊接接头的拉伸强度和硬度为考核指标,通过正交试验,研究转速、摩擦压力、顶锻压力、缩短量等工艺参数对焊接接头性能的影响,获得了优质焊接接头工艺参数。各工艺参数对X100摩擦焊焊接接头性能影响的显著性依次为摩擦压力、转速、顶锻压力和缩短量。以焊接接头强度和硬度作为指标,获得最优工艺参数为:转速1 000 r/min、摩擦压力170 MPa、顶锻压力255 MPa、缩短量7 mm;对最优焊接工艺参数进行验证试验,所得拉伸性能参数均超过了优化前,验证了试验结果与极差分析结果的一致性。     

摩擦焊接参数对高铬铸铁组织及性能的影响

通过对H13/高铬铸铁的摩擦焊接接头的室温力学性能、焊缝及热力影响区组织、摩擦界面Cr、W、Mo元素的扩散进行测试分析发现,采用优化的摩擦焊工艺参数可以获得良好的焊接接头,摩擦焊接过程中由于热变和机械破碎作用。高铬铸铁的近缝区会形成碎化带,当摩擦焊接工艺参数改变时,将影响接头的显微组织及合金元素的扩散。     

搅拌摩擦焊工艺参数对铸态A356铝合金抗拉强度的影响(英文)

A356是一种高强度铝硅铸造态合金,广泛用于食品、化工、船舶、电器和汽车行业。熔焊这种铸造合金时存在许多问题,如孔隙、微裂隙、热裂等。然而,用搅拌摩擦焊(FSW)来焊接这种铸造态合金可以避免上述缺陷发生。研究了搅拌摩擦焊工艺参数对铸造态A356铝合金抗拉强度的影响;对旋转速度、焊接速度和轴向力等工艺参数进行优化;从宏观和微观组织分析角度对焊接区的质量进行分析;对焊接接头的抗拉强度进行了测定,并对抗拉强度与焊缝区硬度和显微组织的相关性进行了研究。在旋转速度1000r/min、焊接速度75mm/min和轴向力5kN的条件下得到的焊接接头具有最高的抗拉强度。     

6061铝合金搅拌摩擦焊沟槽及隧道缺陷补焊工艺研究

搅拌摩擦焊焊接过程中,因焊接参数选取不当或设备稳定性不足时,焊接接头中就会产生沟槽、隧道等缺陷。文中选用6061铝合金车体材料,采用不同工艺对沟槽、隧道缺陷进行补焊,并对补焊后接头的组织性能进行分析。结果表明,采用TIG+FSW(friction stir welding,搅拌摩擦焊)或TIG+FSSW(Friction stir spot welding,搅拌摩擦点焊)焊接工艺可以对沟槽、隧道等缺陷实现补焊。且补焊后可以得到焊接变形小、强度高、塑性好的接头,不同的补焊工艺对接头的组织和硬度影响不大。     

基于神经网络的搅拌摩擦焊接头质量预测系统研究

通过正交试验在不同的试验参数下对铜-铜进行搅拌摩擦焊接得到覆盖面较广的试验数据．形成神经网络质量预测体系的训练样本。以搅拌摩擦焊的工艺参数(旋转速度、横向速度、压力)作为神经网络的输入，以焊接接头的拉仲强度或接头优异性(1接头质量合格、O为接头质量不合格)为神经网络的输出，用剔除畸变样本后的试验样本对人工神经网络进行训练，然后用训练好的网络对搅拌摩擦焊接头质量进行预测。利用MATLAB语言编制用户界面，并建立了搅拌摩擦焊的人工神经网络预测系统，实现了对工艺参数的优化。     

提高TC4钛合金惯性摩擦焊接头塑性的研究

研究了惯性摩擦焊工艺参数对ＴＣ４钛合金焊接接头塑性的影响。结果表明．选择适当的焊接工艺参数可以使焊接接头在不降低强度的前提下，塑性有明显的提高，并得到了最佳焊接工艺参数。     

提高T4钛合金惯性摩擦焊接头塑性的研究

研究了惯性摩擦焊工艺参数对ＴＣ４钛合金焊接接头塑性的影响，结果表明，选择适当的焊接工艺参数可以使焊接接头在不降低强度的前提下，塑性有明显的提高，并得到了最佳焊接工艺参数。     

AA2219铝合金搅拌摩擦焊接工艺窗口的建立

建立AA2219铝合金搅拌摩擦焊接的工艺窗口。采用不同的工艺参数如旋转速度和焊接速度来焊接该铝合金。通过对焊接接头的宏观形貌分析,建立搅拌摩擦焊的工艺窗口。通过拉伸试验、显微组织观察,对工艺窗口不同区域的接头强度进行分析。焊接接头断裂的位置与最低硬度分布相关。所建立的工艺窗口可以用来选择适当的工艺参数来获得高质量的AA2219铝合金搅拌摩擦焊接。     

航空用铝合金2024摩擦焊接工艺参数优化及显微组织（英文）

开展航空用铝合金2024的连续驱动摩擦焊工艺优化试验,并表征焊接接头的显微组织演变。结果表明,摩擦压力是影响焊接接头抗拉强度的最显著因素,而采用适中的摩擦压力匹配较短的摩擦时间和较高的顶锻压力更易获取较高抗拉强度的接头。采用田口分析优化后的焊接工艺参数,焊后接头抗拉强度能够达到原始母材的92%。通过解析求解得到优化焊接工艺参数下焊接过程中摩擦界面的峰值温度处于779-794K,与试验测量结果吻合良好。由于高温和塑性变形的影响,摩擦界面的晶粒发生动态再结晶后尺寸明显细化。热影响区的晶粒细化有限,大部分原始晶粒受塑性流动影响发生变形。在摩擦阶段由于界面区域原始强化相发生固溶,且在随后冷却中二次析出不完全,最终导致摩擦界面的显微硬度降低。     

搅拌摩擦焊接工艺参数对AA6061-B4C焊接接头抗拉强度的影响（英文）

搅拌摩擦焊(FSW)是一种固态连接技术,可用来连接高强度铝合金及多种陶瓷颗粒增强金属基复合材料(MMCs)。搅拌摩擦焊获得的陶瓷增强金属基复合材料焊缝优良,在增强体与基体间没有发生有害反应。对搅拌摩擦焊接工艺参数对AA6061-B4C焊接接头抗拉强度的影响进行研究。采用4因素5水平的中心复合设计来控制实验的次数。构建一数学模型来分析搅拌摩擦焊工艺参数对接头抗拉强度的影响。结果表明,在旋转速度1000r/min、焊接速度1.3mm/s、轴向力10kN、增强相含量12%的条件下,搅拌摩擦焊得到的焊接接头的抗拉强度最大。根据构建的模型采用广义简约梯度算法进行优化以得到最大的抗拉强度。金相分析表明,在焊接接头中出现了多种区域,如焊合区、热力影响区和热影响区。在焊合区观察到大量的被细化的铝基体晶粒以及粒径明显减小的B4C颗粒。在热力影响区出现塑性变形、热影响和被拉长的铝晶粒。     

基于田口法的Al-Mg-Si系铝合金FSW工艺参数优化

采用田口法对Al-Mg-Si系铝合金搅拌摩擦焊接试验进行工艺参数优化。以接头的抗拉强度作为评价标准,分析了搅拌头转速、焊接速度和下压量对焊接接头抗拉强度的影响。基于反映质量指标波动的信噪比获得最优的工艺参数组合,并进行试验确认。结果表明,各工艺参数对接头抗拉强度的影响程度差异很大,下压量是影响接头抗拉强度的主导因素,其次是焊速,最后是转速。优化后的参数组合为转速1500 r/min、焊速400 mm/min和下压量0.2 mm。     

铝蜂窝板与5A05铝合金的搅拌摩擦焊工艺

文中主要研究铝蜂窝版与5A05铝合金的搅拌摩擦焊工艺,解决了铝蜂窝板搅拌摩擦焊时受搅拌针轴肩压力易塌陷的难题,优化铝蜂窝板焊接接头形式,设计镶嵌式对接接头,进行搅拌摩擦焊工艺试验,分析焊缝力学性能、X射线探伤并观察金相组织,优化搅拌摩擦焊焊接工艺参数,得到了无缺陷、力学性能较好的焊缝.试验结果表明,铝蜂窝板和5A05铝...     

钛合金的搅拌摩擦焊探索

通过对钛合金热物理性能分析，比较了钛合金的搅拌摩擦焊特性；针对钛合金的特点特别设计和使用了可以满足钛合金搅拌摩擦焊的搅拌头、垫板、冷却和保护装置等；并且对Ti-6Al-4V钛合金的搅拌摩擦焊焊缝和接头进行了观察分析，还对接头力学性能进行了测试，初步试验结果表明搅拌摩擦焊可以实现钛合金焊接，接头强度可以达到母材强度90％以上，但是搅拌摩擦焊工艺、参数、搅拌头还需要进一步优化，性能指标还可以进一步提高。     

响应面方法在奥氏体不锈钢与铜合金异种材料摩擦焊接头的抗拉强度最大化和界面硬度最小化中的应用

在奥氏体不锈钢与铜合金异种材料摩擦焊接过程中,采用响应面方法优化摩擦焊接工艺参数,以获得抗拉强度最大和界面硬度最小的焊接接头。采用三因素、五水平中心复合正交矩阵来确定实验条件。得到20个焊接接头,测定了焊接接头的抗拉强度和界面硬度。采用方差分析(ANOVA)方法来确定起显著作用的、主要的及相互作用的参数,使用回归分析得到经验关系模型。用设计专家软件构造响应图和等高线图来优化摩擦焊接工艺参数。用得到的经验关系模型可以有效地预测焊接接头的抗拉强度和界面硬度,其置信水平达95%。从形成的等高线图可以得到所需的摩擦焊接的最佳条件。     

工艺参数对紫铜搅拌摩擦焊焊接接头成形及力学性能的影响

对T2紫铜的搅拌摩擦焊工艺进行了试验研究,并分析了焊接工艺参数对接头成形和力学性能的影响。结果表明,搅拌头形状和焊接速度、搅拌头转速、搅拌头偏转角度等工艺参数对焊缝成形有重要的影响。当焊接规范合适时,可以得到成形美观、内部无缺陷、力学性能良好的接头。焊接接头的硬度分布沿焊缝中心基本对称,焊核区硬度较高,热影响区硬度最低。     

TC4钛合金摩擦焊接头的力学性能及显微组织

对钛合金TC4（Ti-6Al-4V）摩擦焊接性能进行了较详细的试验分析。结合摩擦焊接参数的优化选择,叙述了该合金摩擦焊接过程的特点,讨论分析了其焊接接头的力学性能及焊合区的显微组织结构。试验结果表明,该合金具有良好的摩擦焊接性,在无特殊保护措施的条件下,优化工艺,可获得良好的焊接接头。由于TC4钛合金导热系数小,热塑性高,容易氧化,摩擦焊亦选用较小的规范参数。焊合区硬度略低于母材,拉伸度样断于母材,拉伸、冲击断口均表现出明显的韧性断裂特性。力学性能数据表明,用优化的规范参数,TC4钛合金可获得等强、等韧甚至超强、超韧于母材的摩擦焊接接头。TC4钛合金摩擦焊接接头焊合区组织为细密的网蓝状组织,焊合区与母材过渡区为双态组织。