22mm 6061-T6铝合金板的搅拌摩擦焊接

采用搅拌摩擦焊(FSW)方法对厚度为22mm的6061-T6铝合金板进行单道对接焊实验,并对焊缝的力学性能和微观组织进行了分析。结果表明,用FSW方法焊接22mm厚的6061-T6铝合金板可得到成形美观、内部无缺陷的平板对接接头。在旋转速度为1000r/min、焊接速度为120mm/min时,其焊接接头的σb=205MPa,为母材强度的66%。     

搅拌头旋转速度对2024-T3铝合金搅拌摩擦焊接接头腐蚀行为的影响

在不同的搅拌头旋转速度v(400r/min、600r/min、800r/min、900r/min)下搅拌摩擦焊接2024-T3铝合金,研究了搅拌摩擦焊接接头的力学性能和电化学腐蚀行为.研究结果表明:当v=600 r/min时,焊接接头具有最佳的力学性能,焊核区和热影响区均呈现最高的腐蚀电位和最低的腐蚀电流密度,表明v=...     

2024-T4铝合金薄板超声辅助搅拌摩擦焊温度场数值模拟

以2024-T4铝合金为研究对象,利用有限元软件MSC.Marc建立了UAFSW和FSW模型,对比分析其温度场,研究超声对FSW温度分布的影响,探索合适的UAFSW工艺参数范围。结果表明:在同等条件下,UAFSW模型峰值温度高于FSW,说明超声的加入有温度补偿作用;超声的加入增大了焊接工艺窗口,提高了焊接效率。     

2024-T4铝合金水下搅拌摩擦焊接研究

分别在空气和循环水冷条件下对2024-T4铝合金板进行搅拌摩擦焊接(friction stir welding,FSW),研究了水冷介质对FSW接头组织性能的影响.结果表明:循环水冷介质具有明显的瞬时快冷作用,水冷介质下FSW可以显著细化晶粒,并抑制焊核区析出相的生长,焊核区的平均晶粒尺寸达到700 nm,析出相尺寸达到30～200 nm.水冷介质减弱了FSW接头的热软化效应,改善了接头的组织和性能,使焊核区HV显微硬度值提高了234 MPa,接头抗拉强度提高了52.2 MPa,但试样延伸率有所下降.     

2024-T4超薄铝合金机器人搅拌摩擦焊接头组织及力学性能

机器人作为搅拌摩擦焊系统的载体时,由于其关节采用串联模式进行连接,在焊接过程中关节易发生变形,而变形的释放会导致焊漏等缺陷,制约了机器人搅拌摩擦焊系统在超薄板焊接过程中的应用. 针对上述问题,文中对0.5 mm厚超薄2024-T4铝合金板进行了机器人搅拌摩擦焊工艺研究. 结果表明,增加下压量或提高主轴转速成功实现薄板铝合金焊接,在主轴转速为2 500 r/min,焊接速度为600 ~ 1 000 mm/min工艺参数内,接头强度呈现升高趋势,最高可达408 MPa,达到母材90%. 接头硬度呈双“W”形分布,其断裂形式为韧性断裂.     

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.     

2524-T3薄板搅拌摩擦焊接微观组织与力学性能

在水冷辅助工艺条件下对1.8mm厚的2524-T3铝合金板进行搅拌摩擦焊单道对接焊试验,并对焊接接头力学性能、断口形貌、显微硬度进行了分析.结果表明,在转速2400 r/min、焊速150 mm/min、随动冷却水压为0.4 MPa时,可获得表面纹理均匀细腻、无变形无飞边、无缺陷的对接接头.接头平均抗拉强度为409 MPa,达到母材的92.9％.说明该铝合金薄板采用水冷辅助工艺能获得良好效果.     

2024-T4铝合金搅拌摩擦焊搅拌区位错及组织性能

采用金相、显微硬度及透射分析方法对2024铝合金搅拌摩擦焊接头搅拌微区的组织性能和位错分布特征进行试验分析,基于位错分析深入了解各微区位错形成与接头组织结构与硬度变化之间的关系。研究表明,WNZ位错主要分布在晶粒内部,大部分是以位错缠结的形式存在,并伴随有大量的沉淀强化析出相Cu_2Mg;而在TMAZ区,大量的位错是以位错塞积的形式存在于晶界或晶粒内部;HAZ区域的位错多以位错塞积的形式存在于晶界附近,并伴随一些典型的Al Cu_3析出相。WNZ和TMAZ区中并未随晶粒细化而造成位错数量和类型的减少,这与FSW特殊的动态回复和动态再结晶过程有关,此外位错分布特征与接头微区硬度分布特征基本吻合。     

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。     

30 mm 7A05铝合金搅拌摩擦焊接头组织及力学性能

采用搅拌摩擦焊方法利用新型搅拌头对30 mm厚的7A05-T6铝合金进行了单道对接,焊后分析讨论了焊缝接头微观组织和力学性能.结果表明,接头焊核区发生动态再结晶,生成细小的等轴晶粒;焊缝两侧热力影响区受机械和热的双重作用,组织存在较大差异,前进侧为窄条状组织,后退侧为扁平状组织;热影响区晶粒粗化;在焊接30 mm板时,工艺参数范围较窄,旋转频率为360 r/min,焊接速度为100 mm/min时,可获得无缺陷、成形好的焊缝;接头抗拉强度为367.7 MPa、屈服强度为280.8 MPa、断后伸长率为14.4%高于母材,接头抗拉强度可达母材的95%.接头显微硬度的分布呈类似W形分布,热影响区软化趋势比较明显.     

Non-keyhole Friction Stir Welding for 6061-T6 Aluminum Alloy

A novel non-keyhole friction stir welding technique was proposed to weld the butt joint of 6061-T6 aluminum alloy with the thickness of 6 mm. A sound joint was obtained by this technique, simultaneously eliminating the flash, shoulder mark and keyhole defects. The sleeve directly affected zone (SDAZ) and the sleeve indirectly affected zone (SIAZ) were divided into the joint according to the plunging position of the hollow sleeve. The lack of root penetration defect was avoided when the plunging depth of the hollow sleeve was only 4.2 mm, because the hollow part inside the sleeve improved the material flow below the sleeve. An S-shaped line was left at the SIAZ, and the height of it had the minimum value of 1.47 mm at 20 mm/min. Whether the failure location of the joint was in SIAZ/SDAZ or the heat-affected zone (HAZ) depended on the height and bonding strength of the S-shaped line. The joint fracture location changed from the SIAZ/SDAZ at 35 mm/min to the HAZ at 20 and 30 mm/min. The maximum tensile strength of 224.3 MPa was obtained at 30 mm/min which was 73.7% of that of the base material. The fracture surface morphology exhibited the typical ductile fracture.     

铝合金搅拌摩擦焊工艺参数库的建立

搅拌摩擦焊(FSW)作为一种新型焊接技术,由于其与传统的熔化焊相比具有焊接缺陷少、无须填充材料及保护气体、焊接前无须复杂的处理工作、能量消耗少等特点而得到广泛应用.但其焊接参数往往南操作者凭经验给出,带有一定的肓目性.本文首先针对FSW工艺进行了一般性研究,找到其规律性,并建立了其焊接参数数据库.数据库系统采用大型SQL Server2000数据库为平台,建立了材料库、工艺库、刀具库和产品库等,具有查询、维护和浏览等功能.该数据库的建立为FSW工艺的推广应用和工艺管理系统的研究奠定了基础.     

2024铝合金搅拌摩擦焊接头的疲劳性能

对2024铝合金搅拌摩擦焊接头的疲劳特性进行了研究,建立了接头的S-N曲线.疲劳试验结果表明,搅拌摩擦焊接头表现出良好的疲劳性能.搅拌摩擦焊接头具有细小的等轴晶组织和狭窄的热影响区,阻碍了滑移带的形成和裂纹的扩展,从而提高了接头的疲劳性能.疲劳断口分析显示,裂纹在接头底部启裂,通过位错的塞积作用使得滑移带扩展逐渐萌生裂纹,在交变应力的作用下最终断裂.     

Effect of Travel Speed on the Stress Corrosion Behavior of Friction Stir Welded 2024-T4 Aluminum Alloy

The effect of travel speed on stress corrosion cracking (SCC) behavior of friction stir welded 2024-T4 aluminum alloy was investigated by slow strain rate tensile test. Microstructure and microhardness of the welded joint were studied. The results showed that the size of second phase particles increased with increasing travel speed, and the distribution of second phase particles was much more homogeneous at lower travel speed. The minimum microhardness was located at the boundary of nugget zone and thermomechanically affected zone. In addition, the SCC susceptibility of the friction stir welded joint increased with the increase of travel speed, owing to the size and distribution of second phase particles in the welds. The anodic applied potentials of ?700, ?650, ?600 mV, and cathodic applied potential of ?1200 mV facilitated SCC while the cathodic applied potential of ?1000 mV improved the SCC resistance. The SCC behavior was mainly controlled by the metal anodic dissolution at the open circuit potential, and hydrogen accelerated metal embrittlement.     

10 mm厚LF2铝合金搅拌摩擦焊温度分布及组织分析

采用嵌入热电偶测温法得到了10mm厚LF2铝合金搅拌摩擦对焊时不同深度（2、5和8mm）、距离搅拌针不同位置的FSW温度分布；通过对焊缝不同位置的金相观察。分析了温度场对10mm LF2搅拌摩擦焊焊缝金属组织的影响。实验结果表明，返回侧温度略高于前进侧，但最大不超过40℃；焊缝顶部的最高温度出现在与轴肩接触的边缘区域，而焊缝底部的最高温度出现在搅拌针边缘；同时焊缝底部出现的“鼓”形组织表明焊缝不同深度的温度分布不仅与热源产热量有关，还与材料的流动情况有关。     

10mm厚LF2铝合金搅拌摩擦焊温度分布及组织分析

采用嵌入热电偶测温法得到了10mm厚LF2铝合金搅拌摩擦对焊时不同深度(2、5和8mm)、距离搅拌针不同位置的FSW温度分布;通过对焊缝不同位置的金相观察,分析了温度场对10mmLF2搅拌摩擦焊焊缝金属组织的影响。实验结果表明,返回侧温度略高于前进侧,但最大不超过40℃;焊缝顶部的最高温度出现在与轴肩接触的边缘区域,而焊缝底部的最高温度出现在搅拌针边缘;同时焊缝底部出现的"鼓"形组织表明焊缝不同深度的温度分布不仅与热源产热量有关,还与材料的流动情况有关。     

搅拌摩擦焊接工艺对7075-T651铝合金力学性能的影响

采用锥台结构搅拌针对7075-T651铝合金实施搅拌摩擦焊,并进行了背部二次补焊和不同温度的固溶热处理,对焊态接头的力学性能进行了研究。结果表明,二次焊接可提高接头的综合力学性能;热处理可提高焊头硬度,但强度和伸长率有所下降,且随着热处理温度的升高,裂纹沿"S"线扩展,导致晶粒异常长大。     

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。