培养焊接专业人才 服务焊接工程实践 西北工业大学焊接学科

西北工业大学焊接学科前身是"焊接工艺及设备"专业,创建于1956年,同年招收本科生;1980年招收硕士研究生;1993年招收博士研究生;1998年焊接、锻压、铸造专业合并为材料成型及控制工程专业,研究生学科合并为材料加工工程学科。焊接学科现拥有:陕西省摩擦焊接工程技术重点实验室。

45钢线性摩擦焊接头温度场数值模拟与实验验证

根据线性摩擦焊振动系统的简化模型,推导了焊接过程热输入数学模型,并通过热过程分析,建立了线性摩擦焊三维热分析有限元计算模型;利用有限元软件ANSYS计算获得了45钢线性摩擦焊接头温度场的分布特征,并与用金相组织法测定的接头温度场进行比较,验证了模拟结果。

搅拌摩擦焊接全过程热力耦合有限元模型

利用ALE网格自适应技术及相应边界条件处理,建立搅拌摩擦焊接全过程(下压阶段和稳定焊接阶段)热力耦合有限元模型。采用6061铝合金焊件验证模型。结果表明:整个焊接过程温度场最高温度在463℃左右,低于材料熔点;稳定焊接6s后,焊件后方横截面上等效塑性应变区近似呈"V"形分布,前进边侧变形程度较返回边侧剧烈,变形范围更大。

TC4+TC17线性摩擦焊接头的微观组织与力学性能

进行了TC4+TC17异种钛合金试件的线性摩擦焊实验,利用光学显微镜、扫描电镜及透射电镜分析了焊接接头的微观组织,并进行了焊后接头的力学性能测试。着重分析了焊接接头的焊缝、近缝区及变形区的组织特点及相变规律,并结合线性摩擦焊的工艺特点,初步分析了形变组织的形成机理。实验结果表明,利用合理的焊接工艺参数,用线性摩擦焊方法可获得可靠的TC4+TC17钛合金焊接接头,接头的拉伸性能优于TC4母材。TC4与TC17接头的焊缝区为等轴细晶组织,两侧近缝区、变形区的组织形貌差异较大。

GH4169合金惯性摩擦焊接头温度场显式有限元数值模拟

借助ABAQUS/Explicit显式有限元模拟软件,采用热力耦合方法,建立了GH4169高温合金管状工件三维弹塑性有限元大变形计算模型.考虑了计算设置中质量放大因子(mass scaling)对飞轮转动惯量的影响,确定了放大因子与转动惯量缩小倍数之间的相互关系.在此基础上对整个焊接过程工件的温度场进行了综合分析.结果表明,接头焊接界面温度在0.5 s内迅速升高至1 200℃,此后界面中心点温度稳定在准稳态平台温度至飞轮速度明显下降,伴随焊接接头温度场的均匀化,高温粘塑性金属被挤出形成飞边.

45钢线性摩擦焊接过程的数值分析

基于Abaqus/Explicit显式有限元分析软件,建立了线性摩擦焊接同质接头的二维计算模型,研究了线性摩擦焊接45钢接头温度场、应力应变场、轴向缩短量和焊接后期接头的降温过程.结果表明,焊接界面中心温度可在不到1s内骤升至800℃,之后界面温度缓慢上升至900℃左右,随着焊接过程的进行,焊接接头主要是温度场的均匀化、不断的轴向缩短和飞边的形成,随后接头经历了较快的降温过程.试验验证了计算模型的可靠性.

质量放大因子对搅拌摩擦焊接插入过程的影响

质量放大因子是显式有限元计算过程中的一个重要因素.文中通过研究质量放大因子对搅拌摩擦焊接插入过程温度场的影响,优化了搅拌摩擦焊接过程温度场的三维显式有限元计算方法.在文中的计算条件下,当质量因子为106时能获得比较合理的温度场,而计算所需时间明显减少.模拟温度与文献试验数据吻合较好.结果表明,质量放大因子对搅拌工具的下移距离和计算时间有较大影响.

摩擦挤压焊接铝-钢接头的组织与性能研究

文章研究了LF5铝与A3钢摩擦挤压焊接工艺,该工艺已成功用于工业生产铝/钢电解电极。通过分析焊接工艺参数对LF5铝与A3钢接头金相组织、力学性能及导电性能的影响,获得了最佳的工艺参数。试验结果表明:摩擦挤压焊接形成的铝-钢接头的摩擦端面连接及螺纹挤压咬合连接提高了接头强度。通过该技术获得的焊接接头的导电性及力学性均能满足实际工业生产的要求。最优的摩擦挤压焊接参数是:旋转速度1 000 r/min,摩擦压力2.5 MPa,摩擦时间7 s,顶锻压力3.5 MPa,顶锻时间4 s。

厚板高强铝合金搅拌摩擦焊接研究现状

对厚板高强铝合金搅拌摩擦焊接的研究现状做了比较详尽的总结,涉及接头的微观组织、力学性能、抗腐蚀性能、残余应力和数值模拟等。

TC4线性摩擦焊接头氧化物的组织特征

进行了TC4线性摩擦焊焊接试验,观察了一定焊接条件下,TC4钛合金线性摩擦焊接头氧化物组织的形态、组成、分布特点及组织特征。结果表明,其氧化物一般呈旋涡状及连续的带状分布,在其周围存在较多的未焊合的孔洞;氧化物的成分主要由TiO2及Al2O3组成,其硬度比TC4母材高;氧化物组织由细小的孪晶状的TiO2及弥散分布的呈点状的TiH组成。

钛合金线性摩擦焊接界面组织研究现状

由于线性摩擦焊在整体叶盘,特别是双性能叶盘的制造及修复方面具有很大的技术优势,因此,深入、系统地开展线性摩擦焊的应用基础理论研究,掌握整体叶盘线性摩擦焊的接头组织演变与质量控制等技术关键是很有必要的。

TC4钛合金线性摩擦焊接头的飞边研究

针对TC4钛合金进行了线性摩擦焊试验。描述了焊后接头正向及侧向飞边的形貌特征,利用光学显微镜观察了正向及侧向飞边纵剖面的宏观组织形貌及显微组织特征。建立了线性摩擦焊飞边形成过程的物理模型,并分析了飞边的形成机理。研究结果表明,飞边蕴含了线性摩擦焊接头形成过程的丰富信息,尤其是组织变化特征反映出接头界面金属组织的变化历程,并可用于判断接头内部质量。

铝合金搅拌摩擦焊接头残余应力测试分析

采用小孔法研究厚2 mm的6061-T5铝合金搅拌摩擦焊对接接头残余应力的分布规律,分别测量接头处垂直、平行于焊缝的残余应力,并进行了计算分析。结果显示,搅拌摩擦焊接头残余应力在焊缝及其附近区域无论是垂直还是在平行焊缝方向的均承受压应力,且随小孔深度的增加而增加。垂直和平行于焊缝方向的残余应力呈现出周期性分布,且它们在前进侧的周期相比于后退侧较小;残余应力在焊缝两侧呈不对称分布,后退侧应力值较高,其残余应力峰值出现在后退侧轴肩作用区域边缘处,其值分别为93 MPa和100 MPa。

铝合金电阻点焊接头缺陷的搅拌摩擦修复

针对铝合金电阻点焊极易产生裂纹、缩孔等缺陷的问题,提出了基于无针搅拌摩擦热力耦合效应修复铝合金电阻点焊接头缺陷的方法.通过改变搅拌头转速和摩擦停留时间等参数,研究了热力耦合效应对裂纹及缩孔缺陷的修复效果和影响规律.结果表明,在合适的搅拌摩擦工艺下,单面处理可实现熔核内条型裂纹的修复,但缩孔缺陷仍然存在,性能没有明显改善;双面下冲处理能有效修复熔核内条型裂纹及缩孔缺陷,接头断裂方式为脆性断裂,最大拉剪力从3.20 kN增加到6.14 kN,证明搅拌摩擦热力耦合效应修复铝合金电阻点焊接头缺陷的方法是可行的.

线性摩擦焊接技术研究进展与展望

线性摩擦焊是一种优质、高效、节能、环保的固相连接技术,是解决先进航空发动机整体叶盘设计与制造的关键技术,自20世纪80年代问世以来,在国外得到了较好的发展。本文针对国内外线性摩擦焊接技术的研究与应用现状,从焊接设备、焊接试验与数值模拟角度综述了其发展概况,在此基础上,预测了线性摩擦焊接技术的发展趋势。

摩擦焊接头塑性金属流动行为研究现状

通过对摩擦焊塑性流动的研究,建立焊接参数对塑性流动的影响规律,对于确定焊接参数、优化焊接工艺、控制焊缝接头的组织和性能,进而提高焊接质量具有重要的实用价值。

2219-O铝合金厚板搅拌摩擦焊接缺陷分析

针对14mm厚2219-O铝合金在不同的焊接参数条件下进行搅拌摩擦焊接(FSW),分析了FSW典型缺陷产生的原因,以及焊接参数和搅拌头形状对缺陷形成的影响。拉伸试验结果表明,有孔洞或隧道型缺陷的接头屈服强度、抗拉强度和伸长率分别比无缺陷的接头降低了9.9%、24.0%和60.6%;有缺陷的接头拉伸断口SEM照片显示为韧-脆混合型断裂,其隧道型缺陷处断口形貌为"类蜂窝状",氧含量较高,而无缺陷的则以韧性断裂为主。显微硬度试验表明有缺陷的焊缝显微硬度总体低于无缺陷的。

工艺参数对线性摩擦焊接45#钢温度场及轴向缩短量影响的数值模拟分析

基于ABAQUS/Explicit显式有限元分析软件,采用开发的线性摩擦焊接同质接头的二维计算模型,研究了工艺参数对线性摩擦焊接45#钢接头温度场和轴向缩短量的影响。结果表明,提高振动频率、振幅、摩擦压力,界面温度能在更短时间上升至较高温度,且轴向缩短量以较快速率达到更大值,3者对计算结果的影响,统一于热输入功率;当热输入功率超过某一临界值时,缩短量与其呈线性关系。

连续驱动摩擦焊接头热力耦合过程三维数值模拟研究

采用ABAQUS软件,以连续驱动摩擦焊为研究对象,以碳钢为代表性材料,对摩擦焊接头的热力耦合过程进行了三维模拟。所采用材料模型为同时考虑应变、应变率、温度影响的Johnson-Cook弹(粘)塑性材料模型,并同时考虑材料热物性与摩擦系数随温度变化。结果表明,显式计算方法可行,计算结果与试验结果吻合较好。

摩擦焊接工艺及设备的技术提升

从材料学角度分析了工进速度、顶锻速度、顶刹时差、摩擦速度、顶锻变形量和后峰值扭矩等摩擦焊热力学参数量化控制的必要性;对摩擦焊工艺结构调整与焊机数字化技术提升的互动关系进行了实验研究。为拓展摩擦焊工程应用,促进摩擦焊产业向先进制造技术方向发展提供了实验研究基础。