铝锂合金FSW焊接接头的组织与性能

对2 mm的Al-Li-S-4铝锂合金薄板进行了FSW焊焊接试验,利用光学显微镜和扫描电镜观分析了焊接接头的显微组织和断口形貌特征,并对其室温拉伸性能和显微硬度进行了测试。结果表明:Al-Li-S-4铝锂合金FSW焊焊缝成形良好,接头组织细小,且焊缝强化相并未溶解,接头拉伸强度达到母材的82.6%,焊缝显微硬度高达115 HV,接头表现出良好的塑性。

MIG焊和FSW焊对铝合金焊缝组织的影响

对异种铝合金进行搅拌摩擦焊和熔化极气体保护焊进行对比试验,利用光学显微镜以及扫描电子显微镜对焊接试样的微观组织进行观察,研究搅拌摩擦焊与熔化极气体保护焊组织变化的微观机理。

MIG焊和FSW焊对铝合金焊接接头力学性能的影响

本实验对异种铝合金进行搅拌摩擦焊和熔化极气体保护焊焊接对比试验,试样进行显微硬度和拉伸性能进行研究。分析MIG焊与FSW焊对异种铝合金焊接接头性能的影响。

6082–T6/7075–T6异种铝合金搅拌摩擦焊接接头应力腐蚀行为

为提高航空、航天运载工具异种高强度铝合金零部件搅拌摩擦焊接接头在腐蚀环境下的服役可靠性,采用金相分析、电子显微分析和四点弯曲应力腐蚀法,对经过T6处理的6 mm厚6082–T6/7075–T6异种铝合金搅拌摩擦焊接接头应力腐蚀行为进行了研究。结果表明,搅拌头转速1200 r/min、焊接速度80 mm/min条件下,6082–T6/7075–T6母材获得了具有“洋葱环”结构的致密、成形良好的搅拌摩擦焊接接头组织。6082–T6和7075–T6母材搅拌摩擦焊接接头四点弯曲应力腐蚀主要发生在后退侧的7075–T6铝合金一侧,而前进侧6082–T6铝合金一侧表现出较好的耐蚀性。这主要是由于异种铝合金母材电极电位差异导致焊接接头发生应力作用下的电偶腐蚀所致。此外,α–Al基体与第二相形成微区电偶对,以及焊接接头热机械影响区(TMAZ)、热影响区(HAZ)和母材区(BM)存在的大角度晶界也是造成应力腐蚀的重要原因。

铝/钢异种金属搅拌摩擦焊性能改善方法及其研究现状

铝合金与钢的复合结构具有质量轻、强度高、成本低等特点,广泛应用于航空航天、船舶重工、汽车制造等领域。搅拌摩擦焊(Friction stir welding,FSW)作为一种新型固相连接技术,具有高效、节能、环保等优势,但利用传统搅拌摩擦焊获得的铝/钢异种接头仍然存在诸多缺陷。基于铝/钢异种金属搅拌摩擦焊的优化,本文对目前已经在铝/钢搅拌摩擦焊方面取得成果的辅助方式进行总结归纳,将其划分为机械结构式辅助FSW、中间过渡层辅助FSW、温度控制型外源辅助FSW和超声振动辅助FSW,并在此基础上进一步展望了铝/钢异种金属搅拌摩擦焊优化方法的发展方向。

焊接技术在动车组铝合金车体焊接的应用及发展趋势

通过对MIG焊、TIG焊、电阻点焊、激光焊及搅拌摩擦焊技术在轨道车辆铝合金车体焊接中的应用情况进行分析,阐述了上述各种焊接技术在轨道车辆铝合金车体焊接应用中的优缺点。总结得出:MIG焊及TIG焊技术是我国动车组铝合金车体制造目前应用的主要焊接技术,激光焊及搅拌摩擦焊技术在动车组铝合金车体焊接中的应用是未来我国动车组铝合金车体制造中的趋势。

冷喷涂对7050铝合金FSW接头耐应力腐蚀性能的影响

采用冷喷涂技术在7050铝合金搅拌摩擦焊(FSW)接头表面进行纯Al涂层的制备,研究冷喷涂对FSW接头耐应力腐蚀性能的改善作用,并对其改善因素进行探索。结果表明,冷喷涂后的FSW接头的耐应力腐蚀性能有明显的提高,应力腐蚀断裂时间从24 h内延长至480 h以上,断裂位置也从前进侧热影响区变为焊核区。纯Al涂层沉积厚度约500μm,孔隙率较低,仅0.74%,均匀分布于接头上表面,无氧化和粉末粒子堆积现象,可在海水腐蚀环境中为接头提供较好的物理防护作用,有效改善接头的应力腐蚀敏感性及腐蚀环境对应力腐蚀的促进作用。冷喷涂层对接头产生压应力,可显著降低接头的残余拉应力,减少内外拉应力的交互作用,延缓应力腐蚀开裂速度。

镁合金焊接技术的研究现状及应用

镁合金在航空航天、汽车、电子等领域具有广阔的应用前景, 焊接技术已经成为制约其应用的技术关键。分析了镁合金焊接的主要问题, 介绍了镁合金焊接的研究现状, 综述了镁合金钨极惰性气体保护焊、熔化极惰性气体保护焊、搅拌摩擦焊、惯性摩擦焊、激光焊、电子束焊和电阻点焊的特点, 并对镁合金焊接研究及应用进行了展望。

2219-T87铝合金搅拌摩擦焊接头组织与力学性能

采用搅拌摩擦焊方法对8mm厚2219-T87铝合金进行了焊接.对接头的宏观形貌、微观组织、显微硬度及断口形貌进行了分析.结果表明,焊核区为细小的等轴晶粒,晶粒尺寸远小于母材;热机影响区发生了弯曲变形;热影响区组织出现了明显粗化.前进边热机影响区和焊核区形成明显分界线,后退边相对模糊.搅拌摩擦焊对接头各区域沉淀相分布形态有重要影响.接头室温拉伸强度可以达到母材的70%以上.沿焊缝横截面的显微硬度的分布显示,硬度最低点位于后退侧热影响区区域,断裂位置位于后退侧热影响区处,接头的断裂形式为韧性断裂.

2195铝锂合金搅拌摩擦焊接头组织及性能

为了研究搅拌摩擦焊（FSW）对2195铝锂合金组织及性能的影响,对5mm薄板进行了不同工艺参数的搅拌摩擦焊接。显微组织分析及力学测试结果表明：合金经FSW后,接头组织由焊核区、热机影响区、热影响区三个明显不同的区域组成。当焊速不变,搅拌头转速ω在700～1300r/min之间变化时,接头抗拉强度随转速ω增大而降低;搅拌头转速不变,焊速υ在60～140mm.min-1之间变化时,接头抗拉强度随焊速υ增大而提高。当υ=140mm.min-1,ω=1000r/min时,焊接接头强度系数达到73%。焊后接头显微硬度发生了较大程度的软化。

热处理对2A12铝合金搅拌摩擦焊板件时效成形的影响

为减弱或消除搅拌摩擦焊工艺(FSW)对时效成形的不利影响,改善2A12铝合金FSW构件的时效成形后的综合性能,通过设计不同的预热处理和时效成形组合工艺,试验研究热处理对2A12铝合金FSW构件时效成形组织和性能的影响。结果表明,在其他条件相同的情况下,预热处理(退火+固溶处理)可有效改善FSW构件的时效成形性。与单一时效成形过程相比,退火+固溶+时效成形组合工艺下,焊接构件的回弹率降低,抗拉强度和焊缝硬度显著提高,且预热处理的存在使得焊缝区域组织得到一定程度的细化和均匀化。经退火+固溶+时效成形的焊件,回弹率可达17.98%;抗拉强度可达394 MPa,为母材的89.5%。

焊接方法对2219铝合金性能及组织的影响

通过拉伸试验,利用扫描电镜与光学显微镜等手段,比较了搅拌摩擦焊(FSW)和变极性钨极氩弧焊(VPTIG)两种焊接方法对2219铝合金板材力学性能的影响。结果表明,无论何种焊接方法均使2219铝合金板材的强度和塑性下降,但是FSW焊接接头强度以及塑性等力学性能明显优于VPTIG焊熔焊接头。拉伸试样断口形貌以及显微组织分析显示,FSW焊核区组织均匀细密,断裂位置位于后退侧热影响区与焊核区的交界处。VPTIG焊接接头易出现气孔缺陷,熔合区是最薄弱环节。

焊接参数对7075铝合金搅拌摩擦焊接头组织及腐蚀行为的影响

不同参数下对1.6 mm厚7075铝合金板进行了搅拌摩擦焊接,在分析了焊缝表面组织的基础上,采用浸泡试验对焊缝表面的腐蚀行为进行研究,讨论了硬度分布与腐蚀发生的关系。结果表明,焊后轴肩作用区晶粒细化明显。随转速的增加,焊缝上表面热机械影响区范围加宽、轴肩作用区硬度增大。焊缝上表面腐蚀最严重的区域为轴肩作用区,在EXCO溶液中浸泡4 h后发生明显的剥落腐蚀,剥蚀以轴肩作用区为中心向两边扩展。接头硬度的软化区是腐蚀发生较严重的区域。

AZ31厚板镁合金双面搅拌摩擦焊接头组织及性能研究

采用单轴肩搅拌摩擦焊实现了40 mm厚的AZ31镁合金双面对接焊接,对接头组织及力学性能进行了分析研究。结果表明,双面搅拌摩擦焊(Ds–FSW)接头光滑整洁,无缺陷。接头可划分为母材(BM)区、热影响区(HAZ)、热力影响区(TMAZ)、焊核区(NZ)和重叠区(OZ)5个区域,其中OZ是Ds–FSW接头所独有的。OZ中存在的超细晶粒和弥散分布的沉淀相Al8Mn5,显著提高了此区域的极限抗拉强度(UTS)和断后伸长率(EI),分别为217.7 MPa和14.65%,从而使其获得较高的接头强度系数,约为母材的85.81%。接头主要断裂在前进侧NZ和TMAZ交界处,其断裂机制为韧性断裂和准解离断裂的混合断裂机制。

高强铝合金搅拌摩擦焊接头疲劳起裂机理及应力比的影响研究

分别对7050-T7451铝合金母材及其搅拌摩擦焊接头进行高周疲劳试验,获得了应力比为0.1、0.3和0.5下母材与接头的S-N曲线,借助扫描电镜分析母材与接头断口区域的微观形貌,并进一步探究了粗大第2相对疲劳行为的影响.据此,Al_(23)CuFe_(4)、Al_(7)Cu_(2)Fe和Al_(2)Mg_(3)Zn_(3)是首选的接头裂纹起始点,而Mg_(2)Si是母体材料的主要断裂起始点,裂纹倾向于沿着密集的粗大第2相传播,对于较大的裂纹来说变得更加明显.根据实验观察,可以确定两种不同的裂纹形核机制分别为裂纹在粗大第2相的主体中形核和裂纹在第2相和基体的界面上出现.第1种形核机制主要出现在Mg_(2)Si中,第2种形核机制则以Al_(23)CuFe_(4)、Al_(7)Cu_(2)Fe和Al_(2)Mg_(3)Zn_(3)等白色第2相为主,又因为母材和焊缝的粗大第2相存在显著差异,所以,需要对不同相在焊缝和母材中的差异进行针对性分析,以此来确定接头与母材试样疲劳起裂机理的异同.结果表明,低应力比下,与基体连接紧密的白色第2相产生的应力集中低于母材的屈服强度,故与母材连接较弱的Mg_(2)Si相成为母材疲劳裂纹萌生的主要位置,而焊缝中由于热机械作用使得白色第2相粗化,其完整性相对母材中的白色第2相显著降低,进而成为裂纹萌生的主要位置.随应力比增加,白色第2相产生的应力集中增加,母材和焊缝中白色第2相成为裂纹萌生位置的数量逐渐增加.

焊接方法对C24S铝锂合金组织和性能的影响

对2 mm C24S铝锂合金薄板进行TIG焊和FSW焊接试验,焊后利用光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)观察分析两种焊接方法所得接头的显微组织,并测试其室温拉伸性能和显微硬度。结果表明:TIG焊所得接头组织粗大,焊缝气孔缺陷严重,焊缝区强化相大量溶解,接头抗拉强度仅为母材的47.9%,焊缝显微硬度为92 HV,且拉伸接头塑性较差;FSW焊焊缝成形良好,接头组织细小,且焊缝强化相并未溶解,接头拉伸强度达到母材的82.6%,焊缝显微硬度高达115 HV,接头塑性良好。

温度对2219铝合金及搅拌摩擦焊焊接接头性能的影响

通过拉伸试验,测定了2219-T87铝合金母材及其搅拌摩擦焊(FSW)焊接接头不同温度下的力学性能。利用扫描电镜与光学显微镜等手段,对母材和焊接接头的微观组织及断口形貌进行了观察和分析。试验结果表明,该铝合金及其焊接接头具有低温增强增韧现象,适合在低温下工作;同时表明FSW是一种非常优异的焊接工艺。

基于ANSYS的FSW热力耦合有限元分析研究

利用大型有限元分析软件ANSYS对搅拌摩擦焊(FSW)过程中的温度场和应力应变场的变化进行有限元分析研究。结果表明,不同时刻焊缝中心及其附近的点在热源经过前后温度变化趋势同应力应变变化趋势一致;越接近热源的点,温度越高,温度的上升速度也越快,等效应力应变越大,离热源越远,温度越低,温度的上升速度也越慢,等效应力应变越小。

搅拌摩擦焊技术在有色金属焊接上的应用

搅拌摩擦焊技术发明至今15年以来,无论在国外还是在国内,已经成功跨出试验研究阶段,发展成为在有色金属特别是在铝合金结构制造中可以替代熔焊技术的工业化实用的固相连接技术;这项新型的焊接技术在航空航天飞行器、高速舰船快艇、高速轨道列车、汽车等轻型化结构以及各种铝合金型材拼焊结构制造中,已经展示出显著的技术和经济效益。

基于刚度最优区间的机器人搅拌摩擦焊工件位置优化方法

航空航天领域存在许多曲面工件需进行搅拌摩擦焊,工业机器人为三维空间曲线的搅拌摩擦焊接提供了一种相当有吸引力的选择,但是搅拌摩擦焊接过程中巨大的轴向力对工业机器人的搅拌头轴向刚度提出极高的要求。为了提高机器人在搅拌摩擦焊接过程中搅拌头轴向刚度,提出一种基于刚度最优区间的工件位置优化方法。首先,构建混联机器人的并联/串联机构刚度数据库,以减少刚度计算时间;其次,基于机器人搅拌头轴向刚度提出刚度最优区间的概念,作为优化指标;然后,在考虑无奇异、关节限位、关节连续性和工作空间约束的情况下,进行基于刚度最优区间的工件位置优化算法研究;最后,仿真和试验验证表明,该方法能够通过优化工件位置使机器人始终保持在搅拌头轴向刚度较优的位姿下进行焊接,显著提升了机器人在焊接过程中的焊接刚度。