搅拌摩擦焊接中材料变形及残余应力分析

采用数值模拟手段,分析了在搅拌摩擦焊接过程中不同材料的变形情况及其残余应力的分布,研究了材料变形与残余应力之间的关系,并建立了异种金属搅拌摩擦焊接的模型。研究结果表明,搅拌摩擦焊接过程中材料的流动主要集中在焊接构件的后退侧,且在搅拌摩擦焊接过程中铝合金较钢表现出更好的流动性能。残余应力分布呈现典型的双峰特征,残余应力的最大值发生在热影响区的边界。拉伸残余应力较大的区域与等效塑性应变较大的区域具有较好的对应关系。异种金属焊接会增大焊接构件搅拌区内较软材料一侧的残余应力。     

2A14铝合金搅拌摩擦焊缝根部应力应变模拟与分析

为了研究搅拌摩擦焊缝搅拌针尖端位置的行为,采用5.7 mm与6 mm长搅拌针对6.2 mm厚2A14铝合金板材进行搅拌摩擦焊试验.当焊缝根部搅拌不充分时,接头强度衰减的同时焊根处也出现了未焊合缺陷.为进一步研究焊根位置的热力行为,采用CEL方法对搅拌摩擦焊进行数值模拟分析,通过模拟得到了焊根位置的等效塑性应变场与等效应...     

搅拌头结构形状对焊缝性能影响的研究

搅拌头是搅拌摩擦焊的关键技术。采用圆柱形搅拌头,进行铝合金薄板对接搅拌摩擦焊工艺试验。试验过程中,通过改变搅拌头肩部及搅拌针的尺寸,分析其对焊接过程及焊缝质量的影响。结果表明:对于厚度为3 mm的铝合金板材,当采用搅拌针直径为3 mm、肩部直径为9 mm的圆柱形搅拌头施焊,在合理的焊接工艺参数下施焊,可获得质量良好的焊接接头。     

搅拌摩擦焊接过程塑性流动形态与试验分析

使用FLUENT流体工程仿真软件对搅拌摩擦焊缝金属的塑性流动进行数值模拟,初步得出搅拌摩擦焊焊缝塑性流体流动规律,并进行试验分析与验证。试验结果表明:随着距轴肩和搅拌针距离的增大,速度场开始减弱,焊缝金属由顶面向底面、由搅拌区向旋转区的流动也随之减弱;水平方向计算结果与试验结果基本吻合。搅拌工具旋转速度是影响接头成型形貌的关键原因之一,速度过低有可能会导致隧道型孔洞缺陷。     

铝合金的搅拌摩擦焊工艺研究

搅拌摩擦焊是一种新型的固态连接技术.采用搅拌摩擦焊技术成功地实现了厚度为3mm铝合金板材的对接、角接及园筒纵缝的焊接.分析研究了试验过程中搅拌焊头的形状、尺寸及焊接工艺参数对搅拌摩擦焊接头质量的影响.试验结果表明,对于厚度为3mm的铝合金板材,圆柱形搅拌焊头的最佳设计尺寸是:搅拌焊针的直径为3mm,肩部的直径为9mm.采用该焊头在旋转速度为1800～2000r/min,焊接速度为1.22～1.85mm/s的范围内,压力为218N时施焊,可获得质量良好的焊接接头.     

7A52铝合金搅拌摩擦焊接头特征分析

通过7A52铝合金的搅拌摩擦焊试验,分析讨论了其焊接接头特征。试验中有目的地选择了几种不同的工艺规范进行研究。结果表明:焊接接头横截面宏观结构特征表现为焊核区的"洋葱环"和热-机械影响区的塑性流线变形,洋葱环的环间距随着距焊缝中心距离的增大而减小;表面的宏观结构特征表现为半圆环带,环间距与搅拌头旋转速度和焊接速度有关。此外,还讨论了搅拌头旋转速度和焊接速度对焊接接头力学性能影响。接头显微硬度的最低值出现在焊接热影响区而不在焊核区,主要是焊核区经过动态再结晶形成了细小的等轴晶所致。     

铝合金搅拌摩擦焊接过程传热和塑性流动数值分析

利用大型计算流体动力学软件FLUENT,建立铝合金板搅拌摩擦焊接过程热流耦合三维有限元模型。通过求解三维质量、动量和能量守恒方程,得到焊接过程粘塑性金属三维流场和温度场。结果表明,相比较搅拌头的进给速度,搅拌头转速对促进其周围塑性金属流动效果明显。同时与纯流场模型相比,热流耦合模型显示金属流动性较充分。此外,仿真得到的温度场得到了实验结果的验证。     

铝-镁异种合金搅拌摩擦焊的数值模拟

建立铝-镁异种合金搅拌摩擦焊的数值模型.用耦合欧拉-拉格朗日方法对铝-镁合金焊接过程的温度、残余应力、材料流动和焊接缺陷进行预测.结果表明:Al侧的温度、梯度略高于Mg侧.最高温度出现在轴肩热影响区,达626℃.随转速增加,纵向、横向残余应力减小,纵向残余应力明显大于横向,Al侧最大纵向拉伸残余应力达125 MPa,搅拌头偏置对残余应力的影响不明显.另外,材料流动速度对焊接缺陷影响明显,模型准确预测孔洞缺陷的产生.     

镁合金焊接的研究现状及进展

综述了近年来国内外镁合金在熔焊连接和固相连接两方面的研究现状与进展。分析了镁合金在熔焊过程中存在容易产生气孔、裂纹及焊后变形量较大等问题。采用搅拌摩擦焊连接镁合金可以避免熔焊时产生的焊接缺陷,且具有焊后变形小、残余应力小等优点。提出了镁合金焊接今后的研究方向与工作重点。     

AZ31B镁合金焊接技术研究现状及发展方向

分析镁合金的焊接特点,综述了近年来AZ31B镁合金的焊接方法,包括激光焊、钎焊、扩散焊、搅拌摩擦焊、TIG焊、电子束焊等,展望了AZ31B镁合金的焊接研究方向。     

6061-O铝合金搅拌摩擦焊研究

采用搅拌摩擦焊(FSW)方法对6mm厚的6061-O铝合金板材进行对接,利用光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)分析母材和焊接接头的显微组织和断口形貌,并测试其拉伸性能和显微硬度。结果表明:焊接速度v为300mm/min时,当搅拌头旋转速度n低于800r/min,6061-O铝合金FSW接头出现明显的未焊合缺陷;当转速提高到1200r/min,接头缺陷消失,接头拉伸性能与母材接近。在所选工艺参数下获得的FSW接头硬度均比母材高,最高点均出现在焊核区;断口分析表明,断裂均为韧性断裂,且位置均出现在远离接头的前进侧热影响区。     

焊接热输入量对铝/钢搅拌摩擦点焊性能影响

为进一步促进汽车轻量化的生产,改善铝钢异种材料的焊接性能,对基于不同焊接热输入量的铝/钢搅拌摩擦点焊进行显微组织分析以及力学性能测试。结果表明:通过调整搅拌摩擦点焊的主轴转速和焊接深度,增加焊接过程中焊接热输入量,有利于提高焊接接头的硬度值;拉伸断口的微观形貌呈河流状花样的解理台阶,搅拌摩擦点焊接头断裂处易发生脆性断裂;焊接接头的Hook区存在FeAl3金属间化合物。     

铝合金搅拌摩擦焊接接头疲劳行为的研究

综述国内外铝合金搅拌摩擦焊接接头疲劳行为的研究结果。包括接头不同区域的疲劳行为;工艺参数对疲劳强度的影响;微结构、残余应力、试件的几何形状对疲劳裂纹扩展速率的影响;总结摩擦点焊接头疲劳裂纹扩展的特点。对比分析铝合金熔焊和搅拌摩擦焊接接头的疲劳强度和疲劳寿命。     

5083铝合金搅拌焊接头力学性能研究

用自行设计的Flared-TrifluteTM搅拌头对2mm厚的5083铝合金板材进行搭接搅拌摩擦焊实验,通过测量焊接接头的单向剪切拉伸强度和接头各区域材料的硬度。结果表明:当旋转速度为1800r/min,进给速度为30mm/min,接头的拉伸剪切强度可以达到200.12MPa;相邻的第二道焊接没有对第一道焊缝硬度分布产生影响。     

7A52铝合金厚板搅拌摩擦焊接头性能研究

采用搅拌摩擦焊工艺对20mm厚的7A52铝合金进行了焊接,用金相显微镜、扫描电镜等分析测试手段,分析了焊接接头的组织与性能。研究表明:20mm厚的7A52铝合金,在合理的工艺参数下,接头强度可达母材的87%;焊核区发生动态再结晶,生成细小的等轴晶粒。断口分析表明,搅拌摩擦焊接头断口为明显的韧窝形貌,并用位错理论解释了微观断裂机制。