智能化搅拌摩擦焊接技术研究进展

分别从焊接过程控制、焊接大数据、焊接装备及接头的组织性能等方面对智能化搅拌摩擦焊接技术的发展进行了综述。同时,探讨了目前所面临的部分问题和挑战,如焊接过程控制维度有待提升,焊接大数据有待丰富,以及机器人搅拌摩擦焊接稳定性有待加强等。指出了智能化搅拌摩擦焊接在工业应用中的具大潜力及发展方向,为后续研究与发展提供参考。

2024-T4超薄铝合金机器人搅拌摩擦焊接头组织及力学性能

机器人作为搅拌摩擦焊系统的载体时,由于其关节采用串联模式进行连接,在焊接过程中关节易发生变形,而变形的释放会导致焊漏等缺陷,制约了机器人搅拌摩擦焊系统在超薄板焊接过程中的应用.针对上述问题,文中对0.5 mm厚超薄2024-T4铝合金板进行了机器人搅拌摩擦焊工艺研究.结果表明,增加下压量或提高主轴转速成功实现薄板铝合金焊接,在主轴转速为2 500 r/min,焊接速度为600~1 000 mm/min工艺参数内,接头强度呈现升高趋势,最高可达408 MPa,达到母材90%.接头硬度呈双"W"形分布,其断裂形式为韧性断裂.

组分液化对2A12铝合金回填式搅拌摩擦点焊接头力学性能的影响

采用回填式搅拌摩擦点焊焊接方法对2 mm厚2A12铝合金进行焊接,并基于三维热流耦合有限元方法对焊接温度场和热循环进行数值模拟。结果表明,随着焊接转速增大,焊接峰值温度与高温停留时间增加,当焊接转速高于2000 r/min时,接头搅拌区发生组分液化现象,形成Cu、Mg元素富集的共晶组织,在接头横截面表现为"U"形线特征。当焊接转速为2000、2500 r/min时,在拉伸载荷作用下,裂纹优先在组分液化区域发生萌生并扩展,焊接接头的拉剪载荷分别为7.6、7.8 kN。当焊接转速为1500 r/min时,组分液化现象得到抑制,接头拉剪载荷提高至8.0 kN。

高强铝合金可变转速回填式搅拌摩擦点焊温度场及接头组织性能调控

针对7B04-T74铝合金,采用可变转速回填式搅拌摩擦点焊(variable rotation speed-refill friction stir spot welding,V-RFSSW)新方法开展了数值仿真及试验研究.结果表明,V-RFSSW温度场围绕搅拌头轴线呈圆形对称分布,焊点高温区域集中在搅拌套空腔内部.与扎入阶段转速相同的常规回填式搅拌摩擦点焊(refill friction stir spot welding,RFSSW)相比,V-RFSSW新方法既可在扎入阶段使材料充分塑化,以保证焊点成形,同时,通过降低回填阶段搅拌头转速降低焊接峰值温度及高温停留时间,抑制组分液化的发生,避免了共晶相的生成.V-RFSSW与常规RFSSW接头显微硬度均呈“W”形分布,且扎入阶段转速相同的情况下V-RFSSW接头搅拌区平均硬度更高.在拉剪载荷下两种接头均以“纽扣”形式发生断裂,其中V-RFSSW接头拉剪失效载荷为8 835 N,高于RFSSW接头的8 162 N.

高镁铝合金搅拌摩擦交叉焊接头微观组织与力学性能

为满足大型铝合金船舶壁板的制造需求,对新一代高镁铝合金进行了搅拌摩擦交叉焊接试验.结果表明,交叉焊接头成形良好,搅拌区晶粒尺寸最小,热力影响区晶粒形态没有明显方向性,与单道搅拌摩擦焊相比,交叉焊接头搅拌区晶粒组织更细.显微硬度测试结果表明,交叉焊接头显微硬度变化范围较小,前进侧接头软化明显;拉伸试验测试结果表明,交叉焊接头抗拉强度为340 MPa,为母材强度的87%,对比搅拌摩擦焊接头抗拉强度358 MPa略微降低,在热影响区断裂,断裂方式为45°韧性断裂;疲劳裂纹萌生于焊缝底部,在最大应力150 MPa下循环超2×10^(6)次未断裂,疲劳性能良好,瞬断区断裂方式为韧性断裂.