2219铝合金搅拌摩擦焊板硬化方程的建立与液压成形过程分析

针对搅拌摩擦焊板焊缝局部力学性能表征、硬化方程建立及整体液压成形工艺模拟的难题,基于数字图像相关(DIC)技术,获得了2219铝合金搅拌摩擦焊缝不同微区的应力-应变曲线,构建了搅拌摩擦焊板焊缝区及母材的硬化方程。通过液压成形模拟与工艺实验对比,验证了该方程的准确性,在此基础上研究了2219铝合金搅拌摩擦焊板曲面件液压成形工艺和焊缝变形行为。结果表明:固溶处理后FSW焊缝变形主要集中在焊核区和热机影响区,与母材相比,最大变形量分别增加了42.0%和19.0%;半椭球拼焊构件的壁厚减薄区面积与焊缝位置有关,带有偏置焊缝的焊接构件因受到较大的拉应力而更容易发生失效,中心焊缝的应力状态更有利于成形。

6063-T5铝合金散热器厚板搅拌摩擦焊工艺研究

为探索大型宽幅翅片散热器铝合金厚板的FSW工艺,采用厚度为20.5 mm的6063-T5铝合金翅片散热器挤压型材作为试验材料,通过静龙门式二维生产型设备进行FSW。焊后利用光学显微镜、显微硬度仪和电子万能拉伸试验机对接头进行了金相分析、显微硬度分析和拉伸、弯曲力学性能测试。试验结果表明,在转速600 r/min,焊接速度140 mm/min的焊接工艺参数下,接头抗拉强度为158.0 MPa,为母材强度的87.7%;焊缝区相比母材有一定程度的硬度降低,接头存在两个明显的硬度软化区,分别是前进侧和后退侧热影响区,最低硬度值约33 HV;接头拉伸断裂方式为韧性断裂,接头弯曲到180°均不发生断裂。证明该FSW工艺可以获得表面成形良好、无宏观缺陷的焊接接头,其显微组织和力学性能测试结果满足工程应用要求。

2219-T87厚板搅拌摩擦焊沿厚度方向的性能差异

采用搅拌摩擦焊方法对35mm厚的2219-T87高强铝合金进行了单道对接焊。结果表明,焊缝的抗拉强度可达274MPa,且断裂于焊核区。用螺旋形搅棒焊接厚板时,焊接速度较慢,焊核区上部组织因温度较高,同时在螺旋产生的向下泵吸作用下,会产生比较粗大的疏松组织;而焊核区中下部组织则因温度较低,并在螺旋推力作用下形成比较细小的致密组织。焊核区上部的显微硬度存在一个下陷区,而中下部的显微硬度变化较为平缓。焊接厚度过大时,螺旋搅棒的泵吸作用引起焊核区上部组织疏松,并使其显微硬度下陷,是造成厚板搅拌摩擦焊缝强度不高且断裂于焊核区的原因。

紫铜与低碳钢厚板搅拌摩擦焊工艺分析

用搅拌摩擦焊方法成功焊接了10 mm厚的紫铜与低碳钢板,得到了内部无缺陷、外观成形良好的接头.紫铜位于搅拌摩擦焊返回边时,能使焊缝形成良好接头.反之,位于前进边时则有沟槽和未焊合等缺陷.右旋螺纹搅拌针会使焊缝材料向上作螺旋形运动,接头有明显的轴肩影响区,缺陷容易在焊缝底部出现.左旋螺纹搅拌针使搅拌针周围的塑化金属向下迁移,在焊缝下部形成明显的呈"洋葱环"形焊核区,缺陷容易在焊缝上部出现.搅拌针偏移量对焊缝形貌有较大影响.接头抗拉强度达233 MPa,为铜母材强度的95%,断裂位置在铜侧热影响区.焊核区抗拉强度达296 MPa,远超过紫铜母材的强度.

厚板Cu-Cr-Zr合金搅拌摩擦焊接接头沿厚度方向组织和力学性能的变化

本试验采用搅拌摩擦焊对板厚为15 mm的Cu-Cr-Zr合金进行了焊接,得到了外部成形良好、内部无缺陷的良好接头,并分析了其微观组织与力学性能沿焊缝厚度方向的变化规律。结果表明:焊核区微观组织均为细小等轴晶,在厚度方向上晶粒尺寸差异较小;而热机影响区晶粒在剪切力的作用下被明显拉长,且在厚度方向上晶粒尺寸差异较大,自顶部到底部逐渐减小。焊缝顶部和中部的硬度呈“W”形分布,底部呈“U”形分布;沿厚度方向,在焊核中心区硬度分布差异不大,但在前进侧热机影响区差异最大,差值达到45HV,焊缝硬度自顶部到底部逐渐增大;焊缝抗拉强度自顶部到底部逐渐增强,延伸率变化趋势相反,底部抗拉强度最大达303 MPa,为母材的80%。