2219铝合金拉拔式摩擦塞补焊接头界面缺陷研究

本文研究了2219铝合金拉拔式摩擦塞补焊(Friction Pull Plug Weld,FPPW)接头界面组织形貌,结合仿真探讨了界面缺陷的形成原因,并分析了界面缺陷对接头拉伸性能的影响。结果表明,FPPW接头界面缺陷可分为弱结合与未焊合。弱结合以界面产生弯曲,且界面间隙中存在氧化物与富Cu相为特征;未焊合缺陷以存在平直界面为特征。FPPW接头界面缺陷由界面温度及应变分布不均所致。界面温度及应变分布不均表明塞孔侧壁热塑性金属流动性差异大,材料流动不充分,未能填充界面微区间隙,从而造成界面缺陷。当接头承受拉应力时,界面未焊合削减了接头有效承载面积,而弱结合处的析出相易引起应力集中,导致接头拉伸性能下降。

焊接速度对BT-FSW 2219铝合金接头流动行为及组织与力学性能影响分析

以4 mm厚2219-T87铝合金为研究对象,采用数值模拟和试验研究相结合的方法,研究了焊接速度对双轴肩搅拌摩擦焊接(BT-FSW)过程中金属流动行为、接头组织特征和力学性能的影响.模拟结果表明,随着焊接速度增加,焊缝高温区逐渐变窄,轴肩附近的材料流动减弱,而搅拌针附近的材料流动增强.试验结果表明,随着焊接速度增加,材料汇流区及S线缺陷均向前进侧(AS)靠近,焊接速度过大时AS附近的搅拌区(SZ)形成不连续组织.接头SZ的硬度值随着焊接速度增加而增大,而拉伸强度先增大后稍降低.当转速为300 r/min,焊接速度为150 mm/min时,接头获得最大的拉伸强度,为414 MPa±4MPa.

2195/2219异种材料搅拌摩擦焊接头的组织与性能

对2195-T8与2219-T6薄板进行了搅拌摩擦焊接(FSW)试验。在恒定转速(TRS)的条件下,研究了接头性能与焊接走速(TS)和不同前进侧材料之间的关系。结果表明,在研究采用的参数范围内提高焊接走速有助于增强接头的力学性能;将2195置于前进侧的接头性能要优于2219作为前进侧,而无论何种材料为前进侧,断裂始终发生在2219一侧的焊核边界;纵向拉伸的结果显示,焊核的力学性能强于2219一侧焊核边界材料。同时结合焊缝组织演化,对接头力学性能的演化规律做出了分析。

辅助筋条厚度对2219陶铝材料数铣短壳壁板成形精度的影响

以运载火箭贮箱用2219陶铝材料数铣短壳壁板为研究对象,通过分析产品结构特点,利用四轴滚弯方式分区成形凸台区及网格区,合理控制上、下轴夹持间距及下压量,探究航向上、下端辅助筋条厚度设计对成形工艺参数及型面精度影响的机制,以实现2219陶铝材料的工程化应用。结果表明:同等模块曲率半径下,辅助筋条厚度影响材料的塑性流动及相对弯曲半径,受到弯曲三向应力,制约成形工艺参数及产品精度。辅助筋条厚度为6 mm时比厚度为5 mm时产生更大比例的塑性变形,更容易达到成形曲率要求,影响显著,但对弧度成形精度影响较小。当数铣短壳壁板航向上、下端设有3条辅助筋条时,控制辅助筋条厚度为5 mm,可控制弧度间隙在2 mm以内、焊接区直线度在1.5 mm以内、网格区直线度在2.5 mm以内。

考虑塑性和刚度不匹配的焊接残余应力估算

现有残余应力计算方法未能考虑材料塑性变形和焊接接头刚度不匹配的影响,使得焊接残余应力计算结果和实际残余应力存在较大偏差。在2219-T87铝合金钨极氩弧焊焊接头残余应力测试基础上,提出一种基于非线性有限元和材料弹性模量分区的残余应力-释放应变曲线的残余应力计算方法,研究了材料塑性变形和接头刚度不匹配对焊接残余应力计算的影响。结果表明,焊接接头中非均质材料塑性不匹配可以引起对于残余应力计算的较大误差;材料塑性变形对残余应力的影响大于接头刚度不匹配对残余应力的影响。所提出方法修正了传统方法在焊接接头的残余应力计算中由于未考虑接头非均质材料塑性不匹配而引起的误差。