高转速搅拌摩擦焊接高硅铝合金接头微观组织及性能研究

用高转速搅拌摩擦焊接2 mm厚高硅铝合金,研究其接头微观组织、显微硬度及拉伸性能。结果表明:在搅拌头转速14000 r/min、焊接速度60 mm/min、主轴角度为1.011°、下压量为1.72 mm、搅拌针长为1.9 mm的条件下,高硅铝合金高转速搅拌摩擦焊缝成形美观,无孔洞、隧道、变形等缺陷,搅拌摩擦焊缝微观组织由α-Al和Si颗粒构成,焊核区和热力影响区Si颗粒在高转速搅拌作用下变得更为细小。搅拌摩擦焊接接头焊核区的显微硬度大约为133 HV,高于母材硬度50 HV左右,接头的平均抗拉强度为128.96 MPa,是母材的95.1%,这主要是因为焊接接头中Si颗粒在高转速搅拌摩擦焊接作用下呈弥散分布,起到细晶强化作用。

6061铝合金薄板高转速搅拌摩擦焊研究

将CoCrFeNi高熵合金粉末作为添加剂,采用高转速搅拌摩擦焊(HR-FSW)方法对2 mm厚6061铝合金薄板进行对接试验,研究了焊接工艺参数对焊缝成形与力学性能的影响。试验结果表明:CoCrFeNi合金粉末能够成功添加至基材中,并与铝合金基体良好结合。主轴转动速度与焊接速度对焊缝成形起到决定作用,当主轴转速为11 000 r/min,焊接速度为150 mm/min,轴肩下压量为0.06 mm时可获得最优焊缝,焊缝结合良好,成形美观,抗拉强度达到202.51 MPa。

镁合金高转速搅拌摩擦焊工艺研究

目的研究镁合金高转速搅拌摩擦焊工艺及其对组织与性能的影响规律。方法采用光学显微镜观察以及拉伸性能测试等方法,探索了1.5 mm厚AZ31B镁合金高转速搅拌摩擦焊接工艺,对其接头组织与力学性能进行了测试分析。结果采用6000 r/min转速时,随着焊速从600 mm/min降低至100 mm/min,焊接接头隧道型孔洞缺陷消失;采用600 mm/min焊速时,2000~4000 r/min转速范围内可获得无缺陷的接头。拉伸测试结果表明,6000 r/min-100 mm/min焊接工艺下接头的拉伸性能最优,抗拉强度为235.33MPa,为母材强度的87.92%。结论镁合金采用高转速搅拌摩擦工艺可获得无缺陷的焊接接头,且采用高转速匹配低焊速的工艺可使接头的拉伸性能得到提升。

基于视觉传感的高转速搅拌摩擦焊图像处理及控制

针对高转速搅拌摩擦焊焊接过程中产生的飞边和隧道等缺陷,文中设计了一套基于视觉传感的搅拌摩擦焊焊缝成形闭环控制系统,实现了焊接过程中进行焊缝表面实时监测与参数调整。通过GigE相机获取ROI(有效区域),然后对图像进行预处理,包括滤波、图像增强、二值化和边缘检测等,进而通过二叉决策树的SVM分类方法对获取的图像进行识别和分类,系统通过获取分类的结果的作出相应的工艺参数调整。结果表明:当系统检测到飞边和沟槽缺陷时能够及时地调整焊接工艺参数,达到了预期的控制效果,且获得了良好的焊缝成形。

Al/Cu薄板高转速搅拌摩擦点焊工艺及接头微观组织研究

采用高转速搅拌摩擦焊对1 mm厚的6061铝合金及T2紫铜板开展点焊工艺试验,研究了焊接停留时间、Zn中间层及冷却方式对焊点宏观界面及微观组织的影响规律。结果表明:在焊接停留时间为1s、中间层Zn厚度0.2 mm、无水冷的焊接工艺参数下,焊点宏观形貌成形良好,无明显焊接缺陷产生,接头力学性能最优;焊点中间界面层主要由Al_(2)Cu、Al-Zn共晶和α-Al组成;随着焊接停留时间的增大,焊接热输入增加,焊点抗剪切性能降低;Zn中间层的加入能够提高接头力学性能;水冷使得焊接峰值温度降低,减小了焊接热输入,提高了接头力学性能。

高转速FSW工艺特征及焊缝组织性能演变规律研究

目的研究不同转速的焊缝性能变化对组织的影响,以期为高转速搅拌摩擦焊工艺参数的优化和更大范围的应用提供指导。方法在3000~8000 r/min的高转速范围内对3A21-O态铝合金进行搅拌摩擦焊试验,焊后分析了焊缝成形特征和晶粒形态并测试了接头截面显微硬度。结果当转速由1000~4000 r/min区间升高至5000~8000 r/min区间时,焊核宽度急剧增大了近50%。这是由于焊具产热机制以滑移摩擦为主向以粘着摩擦为主转变,导致上述焊核宽度增大的行为。随着转速的增大,焊缝温度呈现出常规搅拌摩擦焊工艺中鲜见的先增大而后趋于稳定的变化趋势;温度随转速的这一演变特征导致焊缝焊核区的亚结构数量比例以及显微硬度都随转速呈现出与此相近的演变规律。结论在高转速搅拌摩擦焊中,转速提高能提高焊缝性能,且增强的焊缝性能能够在较宽的高转速区间内保持相对稳定的状态。

焊接参数对6061-T6铝合金薄板的HR-FSW轴向力的影响

采用高转速搅拌摩擦焊接(HR-FSW)方法实现了1mm厚6061-T6铝合金薄板的对接试验,研究了焊接速度对轴向力和力学性能的影响。试验结果表明:焊接速度对轴向力起到决定性的作用,焊接轴向力随着焊接速度的增加而增加;当轴向力处于0.9-1 kN之间(焊接速度为200-300 mm/min)时,焊接接头组织均匀,力学性能较好;在主轴转速为10000 r/min,焊接速度为300 mm/min,轴肩下压量为0.06 mm下可以获得最佳焊缝,其组织均匀,外表成型美观、无焊接缺陷,抗拉强度达到201.92 MPa,约为母材的70%。