铝合金浮动式双轴肩FSW接头组织性能分析

对12 mm厚6082-T6铝合金浮动式双轴肩搅拌摩擦焊接头微观组织及力学性能进行了分析研究.结果表明,焊核区发生了动态再结晶和沉淀相溶解,热影响区晶粒和沉淀相粗化;沿焊缝横截面硬度的分布呈高-低-高-低-高的W形分布趋势,且接头沿厚度方向上、中、下层硬度分布趋势较为一致,硬度最低值出现在热影响区;断口形貌分析表明,接头断裂模式为韧-脆混合型断裂;主轴旋转频率600 r/min,焊接速度为300 mm/min,搅拌头倾角为0°时,接头抗拉强度达到了231 MPa,可达母材的79%.

2219薄板铝合金浮动式双轴肩搅拌摩擦焊接及组织性能分析

以运载火箭助推器贮箱广泛应用的4 mm厚2219薄板铝合金为焊接对象,研制了浮动式双轴肩搅拌头,分析了内部塑性金属流动模式及特点,并推测出需匹配较低焊接热输入才能获得优质焊缝。工艺探索及优化试验结果直接验证了焊缝内部塑性金属流动模式及推测。接头宏观组织形貌分析结果显示:不同焊接速度下的焊缝横截面宏观形貌都可以观察洋葱环特征,且随着焊接速度提高,洋葱环特征越发增多,并从靠近前进侧的焊核区逐渐向后退侧孕育发展,这也有效验证了薄板铝合金双轴肩搅拌头的设计思路。薄板铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头横截面显微硬度分布均呈"U"型,接头显微硬度最低点位于焊核区与后退侧热机影响区的交界处。接头力学性能测试结果显示:随着焊接速度逐渐升高,接头抗拉强度逐渐升高,且当焊接速度达到350 mm/min时,接头抗拉强度达到最高值。铝合金浮动式双轴肩搅拌摩擦焊接头延伸率整体较高,焊接速度对其影响不大。铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头正、背弯均可以达到180°无裂纹。基于立式纵缝搅拌摩擦焊系统成功实现了2 m长试片的浮动式双轴肩搅拌摩擦焊,累计焊接长度达到60 m,且双轴肩搅拌头完整,未发现裂纹、扭曲或其他损伤。

2219铝合金双轴肩搅拌摩擦焊工艺及工程应用

针对5.4 mm厚度2219铝合金,开展了浮动式双轴肩搅拌摩擦焊接试验及工程化应用研究,采用低转速、高焊速的工艺参数,获得了成形美观、性能优良的焊接接头。焊缝超声相控阵检测及X射线检测均满足航天行业相关标准一级焊缝的要求,接头平均抗拉强度达到了母材性能的70%以上,断后伸长率达到6.5%以上。焊接接头均为45°剪切韧性断裂,塑性良好。整个焊缝截面呈上、下宽,中间窄的细腰形,焊缝两侧热力影响区为抛物线轮廓,未出现焊核凸出现象。在前期大量试验验证的基础上,率先实现了该技术在运载火箭贮箱焊接生产上的工程化应用,成功完成了某型号燃料贮箱筒段纵缝的焊接,焊缝顺利通过了常温液压及液氮低温试验考核。

2219铝合金双轴肩搅拌摩擦焊工艺及工程应用

针对5.4 mm厚度2219铝合金,开展了浮动式双轴肩搅拌摩擦焊接试验及工程化应用研究,采用低转速、高焊速的工艺参数,获得了成形美观、性能优良的焊接接头。焊缝超声相控阵检测及X射线检测均满足航天行业相关标准一级焊缝的要求,接头平均抗拉强度达到了母材性能的70%以上,断后伸长率达到6.5%以上。焊接接头均为45°剪切韧性断裂,塑性良好。整个焊缝截面呈上、下宽,中间窄的细腰形,焊缝两侧热力影响区为抛物线轮廓,未出现焊核凸出现象。在前期大量试验验证的基础上,率先实现了该技术在运载火箭贮箱焊接生产上的工程化应用,成功完成了某型号燃料贮箱筒段纵缝的焊接,焊缝顺利通过了常温液压及液氮低温试验考核。