焊接速度对BT-FSW接头性能的影响

文中通过拉伸试验、弯曲试验、硬度测试、金相组织分析的方法,进行焊接速度对BT-FSW接头性能影响的研究。结果表明,采用转速600 r/min,焊接速度200 mm/min焊接参数的BT-FSW焊缝具有良好的力学性能和合格的金相组织,抗拉强度为198.48MPa,达到母材强度的77.8%,180°横向面弯、背弯性能均合格;焊接速度在300~600 mm/min时,焊缝的内部搅拌针作用区域S线处出现未熔合缺陷,该缺陷对焊接接头的拉伸、弯曲性能均产生影响,抗拉强度均低于母材强度的70%,弯曲性能均不合格。不同焊接速度下,焊缝各层的水平硬度分布均呈W形,硬度最低值均出现在热影响区,焊核区硬度较高,但仍低于母材的硬度。

装配间隙对T6态6005A铝合金BT-FSW接头组织与性能的影响

通过对不同装配间隙量的T6态6005A铝合金板进行双轴肩搅拌摩擦焊(BT-FSW)对接试验,研究了装配间隙量对焊接接头的力学性能以及微观组织的影响,并对断口进行了SEM扫描分析。研究表明:间隙在0.5 mm以下的拉伸试件的断裂位置主要位于热影响软化区,随间隙量增大,抗拉强度和伸长率总体上降低,断裂位置向焊核区转移。焊接接头硬度分布呈W型,随间隙量变化,焊核区的硬度值波动最大,显微组织无明显变化;在0~0.5 mm范围内,焊接过程中接头热塑性变形金属具有沿焊道方向塑性流动趋势,当间隙量大于0.7 mm,焊核填充金属产生水平塑性流动趋势。当间隙量在0~0.5 mm以内,断口布满纤维状韧窝,为韧性断裂;当间隙量超过0.7 mm,断口转变成脆性断裂,中心区域光滑平坦,具有大量细小冰糖状花样,具有典型沿晶脆性断裂特征。

表面状态对6005A-T6铝合金型材BT-FSW接头耐应力腐蚀性能的影响

对两种焊前表面处理的6005A-T6铝合金型材试板进行双轴肩搅拌摩擦焊(BT-FSW),制备出两种表面状态下的应力腐蚀(SCC)敏感性试样。分别比较在模拟海水溶液(3.5%NaCl)与自然环境(空气)中两种表面状态试样的慢应变速率拉伸试验(SSRT)结果,比较SCC指数相对值来判定试样对应力腐蚀的敏感性。结果表明:两种焊前表面状态BT-FSW接头的4种应力腐蚀敏感系数相当,在模拟海水的含Cl-溶液中未表现出对应力腐蚀的敏感性。SEM扫描结果显示:在自然环境和腐蚀介质中,两种试验接头断口形貌均呈纤维状,未出现明显夹杂缺陷和脆性开裂特征,边缘和中心区域包含大量等轴韧窝,均属于典型韧性断裂。

装配间隙对6005A-T6铝合金型材BT-FSW接头抗应力腐蚀性能的影响

对6005A-T6铝合金型材进行BT-FSW双轴肩搅拌摩擦焊,研究了0、0.5和1 mm三种装配间隙对焊接接头应力腐蚀(SCC)敏感性的影响。利用SEM扫描电镜对接头慢拉伸(SSRT)应力腐蚀试件断口截面形貌和微观缺陷进行了观察与分析。结果表明:装配间隙越大,焊接接头应力腐蚀开裂敏感性就越大。在0~0.5 mm范围内,间隙量对接头中心区域组织形貌影响较弱,断口均位于热影响区HAZ,是典型韧性断口。当间隙量到达1 mm时,应力腐蚀裂纹萌生于焊核区中心C型线界面,腐蚀区光亮平坦,中心放大区可以观察到细小放射状河流花样,断口类型为沿晶脆性断裂。

差速双轴肩搅拌摩擦焊温度场、应变场及流动特性数值模拟

为研究差速双轴肩搅拌摩擦焊接过程中温度特性、应变分布与材料流动规律,基于DEFORM-3D软件,针对5 mm厚AZ91镁合金板材建立全热-力耦合模型。进行差速双轴肩搅拌摩擦焊数值仿真,分析与双轴肩搅拌摩擦焊的异同。结果表明,厚度方向的温度场,差速双轴肩搅拌摩擦焊上轴肩影响区的温度低于下轴肩影响区,呈近似“花瓶状”分布;水平方向上,后退侧温度高于前进侧;而在应变场分布上,差速双轴肩搅拌摩擦焊前进侧等效应变更高,与温度场分布规律相反;在材料流动特性方面,差速双轴肩搅拌摩擦焊前进侧材料流动性更活跃;沿厚度方向,差速双轴肩搅拌摩擦焊转速较高一侧的轴肩影响区更大,中部材料偏向轴肩转速高的一侧移动。

AZ31镁合金双轴肩搅拌摩擦焊接头组织及性能

采用双轴肩搅拌摩擦焊对4 mm厚AZ31镁合金进行焊接,分析了焊接接头热循环特性、组织及力学性能。结果表明,后退侧各点温度均高于前进侧,温度差值约为10℃。焊核区发生动态再结晶形成均匀的等轴晶,热机影响区组织为等轴晶。焊接接头显微硬度整体呈“W”型,热机影响区与焊核区交界处硬度最低为54 HV。接头平均抗拉强度为189 MPa,约为BM的92%,断裂方式为韧脆混合断裂。

氧化膜对6005A-T6铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头性能的影响

通过拉伸试验、弯曲试验和金相组织分析,研究氧化膜对6005A-T6铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头性能的影响。在不进行表面氧化膜处理的情况下,接头中会产生"C"形S线,接头抗拉强度184.3 MPa,为母材强度的72.2%,弯曲不合格;在进行表面氧化膜处理的情况下,接头中不存在明显的S线,接头分为焊核区(WNZ)、热机影响区(TMAZ)、热影响区(HAZ)和母材(BM),接头抗拉强度219.3 MPa,为母材强度的86%,弯曲合格。

表面状态对6005A-T6铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头疲劳性能的影响

对采用双轴肩搅拌摩擦焊的两种不同焊前表面状态6005A-T6铝合金型材焊接接头进行脉动拉伸疲劳试验。断口疲劳断裂分析结果表明:焊前打磨时接头疲劳强度略高;焊前打磨状态对6005A-T6铝合金型材双轴肩搅拌摩擦焊接头疲劳强度影响不大。电镜扫描结果显示:两种类型接头试件宏观断裂形貌均为纤维状,启裂位置均集中在热影响区(焊核边缘),未出现明显缺陷;启裂区断口齐平光滑、疲劳源清晰;扩展区可观察到相互平行的塑性疲劳条带;终断区断口表现为韧性断裂,呈明显的等轴韧窝型。