搅拌摩擦焊工艺参数窗口的建立与接头性能

搅拌摩擦焊的工艺参数对焊缝的表面成形和接头性能有着决定性的影响.以3mm铝合金2024板材对接焊为代表,通过大量的工艺参数试验,考查了多种焊接参数组合下的焊接接头质量,并在此基础上建立了工艺参数窗口.结果表明,在转速375～475r/min,焊接速度150～235mm/min的工艺参数窗口内,接头可以获得母材80%以上的抗拉强度.通过对拉伸断口的显微分析,发现靠搅拌区上方的材料塑性较好,搅拌区底部材料抗变形能力较差,接头区沿厚度方向分层严重.     

2219-T87铝合金拉锻式摩擦塞补焊接头组织及性能

对6 mm厚的2219-T87铝合金板进行了拉锻式摩擦塞补焊试验,对焊接接头的微观组织、显微硬度、抗拉强度及拉伸断口进行了观察与测试. 结果表明,采用优化的摩擦塞补焊工艺可实现2219-T87铝合金母材和2219-T87铝合金塞棒的冶金连接. 拉锻式摩擦塞补焊过程中,塞棒承受拉应力,应优化接头设计和焊接工艺参数从而防止塞棒被拉断. 未焊合是接头的主要缺陷,易出现在接头的近上表面处. 焊缝区发生明显软化,最低硬度出现在靠近连接界面的塞棒热力影响区,最低值为84.4 HV. 接头的抗拉强度可达326.4 MPa,断后伸长率可达4.45%,抗拉强度和断后伸长率分别为母材的71.7%和44.5%,拉伸断口呈韧窝形貌.     

T2紫铜搅拌摩擦焊工艺

对5 mm厚T2紫铜开展了搅拌摩擦焊工艺的研究,分析了焊接工艺参数对焊缝表面成形、接头宏观形貌、显微组织及力学性能的影响。结果表明,在较宽的焊接工艺参数范围内均可得到无内部缺陷的接头。接头宏观形貌由焊核区、热机影响区、热影响区和母材组成。随着搅拌头旋转速度的增加或焊接速度的降低,碗形的接头的宏观形貌轮廓逐渐模糊,焊核区的晶粒逐渐粗化,接头的抗拉强度逐渐降低。当焊接工艺参数为400 r/min,200mm/min时,接头的抗拉强度最高,达到母材的95. 9%,S线对接头拉伸性能无影响。热影响区的显微硬度值最低,与接头的断裂位置一致。     

纯镍与304奥氏体不锈钢TIG焊接工艺及组织性能

采用TIG焊接工艺连接3 mm厚纯镍N6与1.5 mm厚304奥氏体不锈钢,通过拉伸试验机、金相显微镜、扫描电镜、显微硬度计对焊接接头进行力学性能及微观组织分析,确定不同厚度纯镍与304不锈钢板材的合理焊接工艺参数。试验结果表明,采用合理的工艺参数焊接接头抗拉强度可达636MPa,金相分析焊缝区形成铁镍合金,焊缝区与N6熔合线比较模糊,较多晶粒贯穿其中,但304不锈钢与焊缝区熔合线较为明显,晶粒生长贯穿熔合线较少,拉伸断口为韧性断裂。     

2A97铝锂合金搅拌摩擦焊

文中采用不同搅拌摩擦焊接工艺参数对2A97铝锂合金的可焊性进行了研究.结果显示,接头抗拉强度和断后伸长率随搅拌头转速的提高而降低,随焊接速度的提高先增后减.在旋转频率为600 r/min,焊接速度200 mm/min时接头抗拉强度最高达到373 MPa,为母材的69%.FSW接头拉伸试验断口位置基本都发生在焊核(NZ)区.焊核区和热力影响区中沉淀相大部分溶解,只有少数存留,热力影响区沉淀相密度高于焊核区.     

7050-T7451铝合金的搅拌摩擦焊接试验分析

在不同焊接参数下进行了7050-T7451铝合金的搅拌摩擦焊接试验,对接头显微组织进行了光学和TEM分析,并测试了接头的抗拉强度和硬度分布.焊接工艺参数通过影响接头微观组织和焊接缺陷来影响接头的力学性能,在转速800r/min和焊速200mm/min的情况下,接头的抗拉强度最高达到母材强度的88%.焊接热输入较高时,接头的拉伸断裂出现在热影响区,而热输入较低时,焊缝底部出现未焊合,接头从此处首先发生开裂.结果表明,焊核区发生了动态再结晶和沉淀相溶解;热影响区发生了沉淀相粗化,晶间出现无沉淀带.     

Mg-Gd-Y-Zr激光焊接工艺优化及高温力学性能

利用光纤激光焊对T6态Mg-10Gd-3Y-0.5Zr板材进行焊接. 以高温抗拉强度为评价指标，采用正交试验对工艺参数进行优化，分析了激光功率对接头高温力学性能的影响. 利用SEM，XRD及HRTEM对最优工艺参数下接头焊缝中心组织、热影响区组织、高温拉伸断口进行观察与分析. 结果表明，激光功率对焊接接头高温力学性能影响最显著. 最优工艺参数下焊接接头200 ℃平均高温抗拉强度为292.1 MPa，为母材的84.5%，断后伸长率为8.6%，达母材的71.1%. 激光功率的变化会导致焊缝中心晶粒尺寸、热影响宽度及其晶粒尺寸和相组成发生变化，从而影响接头高温力学性能. 200 ℃下焊接试件与母材断裂模式均为韧性断裂且热影响区为接头薄弱部分.     

7A52铝合金搅拌摩擦焊工艺优化

接头强度是搅拌摩擦焊接头性能的一个重要指标,通过搅拌头旋转频率、焊接速度和轴肩下压量等焊接工艺参数的不同组合制备了35个7A52焊接试板,对试板进行拉伸试验检测了接头的抗拉强度,建立并分析了焊接接头抗拉强度与焊接工艺参数之间的回归模型,搅拌头旋转频率n,焊接速度v和轴肩下压量d<,ta>单独变化时,接头抗拉强度都有峰值...     

BFe30-1-1激光焊接头组织及性能研究

采用6 k W的光纤激光焊接设备对BFe30-1-1铜合金进行平板对接试验。运用正交试验的方法优化工艺参数,同时用光学显微镜(OM)、万能拉伸试验机、扫描电镜(SEM)及显微硬度仪分别对焊接接头的微观组织、抗拉强度、拉伸断口和硬度进行研究。结果表明:工艺参数对焊接接头抗拉强度影响最大的是激光功率,其次是焊接速度,离焦量的影响最小。焊缝中心组织为树枝状偏析的α固溶体,热影响区不明显。拉伸断口形貌表现均韧性断裂特征。     

Q245R/316L复合管管道焊接工艺

对Q245R内衬316L复合管进行了TIG焊试验,利用光学显微镜(OM)对2种不同工艺下的复合管焊接接头的微观组织进行了分析,并进行了拉伸及硬度测试.结果表明,2种工艺条件下均得到了成形良好的焊接接头,焊缝组织为γ+δ,碳钢热影响区可分为过热区、正火区和不完全正火区,三个区域的组织均为α+P,其中过热区组织粗大,正火区组织细小,不锈钢热影响区组织为γ+大量δ.在试验参数下,新、旧工艺下的复合管焊接接头的平均抗拉强度分别为495 MPa和463.3 MPa,接头硬度分布不均匀.     

汽车钢圈闪光对焊接头的组织性能研究

为提高汽车钢圈焊接接头的性能、保证焊接质量,本文参考目前生产采用的焊接TZ参数改变顶锻力、通电时间两个TE参数进行了闪光对焊工艺试验,研究了焊接接头的显微组织结构、拉伸性能及接头硬度分布规律。结果表明：通电时间小于4．4s时,接头存在未焊透缺陷;当通电时间为6.4s时,焊缝及热影响区组织明显长大并且分布不均匀i拉伸测试结果表明,接头的抗拉强度均超过母材。     

热处理工艺对M390/304 CMT焊接接头微观组织及力学性能的影响

基于改善M390高碳马氏体不锈钢与304奥氏体不锈钢焊接接头的力学性能特别是提高焊接接头硬度,以达到高端刀具生产的要求,对冷金属过渡焊接M390高碳马氏体不锈钢与304奥氏体不锈钢获得的焊接接头进行不同工艺的热处理研究.采用拉伸、维氏显微硬度测试及扫描电镜(SEM)表征不同热处理工艺的焊接接头力学性能及微观组织演变,统计了不同热处理工艺下焊接接头中M390母材、M390细晶区和M390粗晶区等区域的碳化物分布,研究了不同热处理工艺下焊接接头的断裂机理.研究结果表明,在1 150℃水淬热处理工艺下焊接接头既满足刀具钢硬度的要求,又具有良好的力学性能,可以作为M390/304焊接接头的最佳热处理工艺,对应焊接接头的抗拉强度和断后伸长率为502 MPa和20.8%,抗拉强度和断后伸长率分别是焊态的98%和95%. 1 150℃水淬热处理工艺的M390母材、细晶区和粗晶区中碳化物平均尺寸最小,碳化物形貌以细小的块状均匀分布.淬火温度升高,抗拉强度和断后伸长率均呈现出先下降后升高的趋势,随着冷却速度的减小,抗拉强度和断后伸长率均呈现出下降的趋势.不同热处理工艺下焊接接头的断裂位置在M390粗晶区...     

焊接工艺参数对钢/铌激光焊接头性能的影响

采用正交试验法分析了焊接工艺参数对钢/铌激光焊接头抗拉强度的影响规律.结果表明,接头抗拉强度随着焊接速度的增大而降低;随着激光束从铌侧向钢侧偏移,接头强度逐渐升高;激光功率对接头强度的影响不大.在3个焊接工艺参数中,偏束距离对接头强度的影响最大,焊接速度次之,激光功率的影响最小.采用低焊接速度、向钢侧偏束的焊接方法可以提高焊接接头的抗拉强度.焊缝区主要包括铌侧的IMC区,焊缝中心的树枝晶区与钢侧的树枝晶区三个特征区.其组织由大量的γ奥氏体相与一定量的Fe₂Nb相及少量的δ铁素体相组成.铁-铌金属间化合物的生成是降低接头强度的主要原因.     

5A06铝合金静止轴肩搅拌摩擦焊T形接头组织与性能

采用静止轴肩搅拌摩擦焊方法实现了10 mm厚5A06铝合金T形接头的焊接. 通过低主轴转速匹配高焊接速度与高主轴转速匹配低焊接速度两组不同的焊接参数,结合拉伸试验、宏观与微观金相分析、电子背散射衍射(electron backscattered diffraction,EBSD)分析与扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)断口分析,研究了热输入对焊接接头力学性能与组织的影响. 结果表明,在两组焊接参数下均可获得无孔洞缺陷的全焊透T形接头,焊缝表面光滑平整,几乎无减薄发生;热输入不同会改变搅拌针与周围材料的摩擦形式,引起焊缝出现弱结合缺陷,并影响接头抗拉强度; 在高主轴转速匹配低焊接速度时,焊缝中心重叠区顶部易产生弱结合缺陷,导致接头抗拉强度较低,为198 MPa,拉伸试样断裂在筋板. 在低主轴转速匹配高焊接速度时,焊缝无缺陷存在,接头抗拉强度为287 MPa, 拉伸试样断裂在底板.     

5083铝合金MIG焊接头微观组织与力学性能

采用熔化极惰性气体保护焊开展了6 mm厚5083-H111铝合金热轧板焊接工艺试验,研究了接头宏观形貌和力学性能随工艺参数的变化规律,分析了不同区域的微观组织和元素分布对接头力学性能的影响。结果表明,采用优化后的工艺参数进行焊接,得到的接头表面成形良好,无明显缺陷。随着送丝速度增加,焊缝宽度随之增加;熔合线附近的热影响区发生完全再结晶,形成了粗大的等轴晶;焊缝边缘沿散热方向形成柱状晶,焊缝中心则为细小的等轴晶组织;Fe和Mn在热影响区偏聚严重,形成Al6(Fe, Mn)相,焊缝中Mg主要分布在晶界处,形成β(Al3Mg2)相。拉伸试验结果表明,接头最大抗拉强度可达307 MPa,约为母材抗拉强度的96%,拉伸后断裂于热影响区,呈韧性断裂;受焊接热输入影响,焊缝和热影响区的硬度低于母材,随着焊接热输入增加,焊缝和热影响区的硬度降低。 创新点： (1)优化焊接工艺参数,获得了表面成形良好的焊接接头。 (2)研究了焊接工艺参数对接头宏观形貌和气孔分布的影响。 (3)阐明了接头不同区域的微观组织和元素分布对接头力学性能的作用机理。     

镍基高温合金焊接接头组织性能及工艺优化

采用不同的焊接工艺参数,对GH4169镍基高温合金薄板进行MIG焊接正交试验。通过金相试验,观察镍基高温合金焊接接头的显微组织,可以划分为焊缝中心等轴晶区、焊缝边缘柱状晶区、热影响区和母材组织。利用室温拉伸和显微硬度试验,测定镍基高温合金焊接接头的抗拉强度、断后伸长率与显微硬度等力学性能,并与母材的力学性能进行比较。使用极差分析法,研究焊接电流、电弧电压与焊接速度对接头力学性能的影响规律,并获得了优化的焊接工艺参数。     

6082-T6铝合金等离子-CMT复合热源焊接特性研究

以6 mm厚6082-T6铝合金为试验母材开展等离子-CMT复合焊接试验,分析焊接工艺参数对焊缝成形的影响规律,以及接头的组织特征、硬度分布及拉伸性能。获得最优焊接工艺参数为:等离子电流130 A、送丝速度8 m/min、焊接速度50 cm/min,等离子气流量7 L/min。焊缝中心组织主要为等轴晶,热影响区较窄且硬度值最低,接头平均抗拉强度达228.4 MPa,为母材抗拉强度的77.4%,断裂位置在焊接接头的热影响区,呈现韧性断裂特征。     

稀土镁合金GW103K光纤激光焊接工艺研究及优化

采用光纤激光焊对T6态GW103K板材进行焊接,建立了焊接工艺窗口,并采用正交试验设计方案,以高温抗拉强度为评价指标,运用极差法和方差法优化焊接工艺参数,确定了各工艺参数的影响程度及最优焊接工艺。研究激光功率对接头高温力学性能的影响,分析最优工艺参数下焊接接头高温力学性能及高温拉伸断口形貌。结果表明:激光功率对焊接接头高温力学性能影响最为显著。最优工艺参数下,焊接接头200℃平均高温抗拉强度为281.1 MPa,为母材的86.3%,延伸率为7.4%,达到母材的65.4%;该参数下接头成形良好,焊缝区域晶粒尺寸较小;此时接头与母材断裂模式均为韧性断裂。     

高密度聚乙烯管道热熔焊接头力学性能

针对高密度聚乙烯管道热熔对接焊,分析对比了3种典型工艺参数下接头的拉伸与弯曲力学性能,运用SEM分析了接头的微观组织。试验结果表明,3种参数中220℃的接头拉伸性能和弯曲性能综合性能最佳,抗拉强度达20 MPa,抗弯强度40 MPa。从拉伸与弯曲试件断口可以看到断口银纹,银纹的形成增加了聚合物的韧性。试验结果证明,银纹的大小反应了接头的力学性能,为此可通过断口白色区域的大小来初步判断聚乙烯管道热熔焊的接头质量。     

42 mm厚6082-T6铝合金双面搅拌摩擦焊工艺研究

针对板厚为42 mm的6082-T6铝合金型材进行了双面搅拌摩擦焊(Friction Stir Welding, FSW)。焊后对接头进行了渗透(PT)、射线(RT)和超声波(UT)检测,并应用光学显微镜、显微硬度仪、电子万能拉伸试验机分别进行了金相分析、显微硬度分析、拉伸和弯曲力学性能测试。结果表明:在转速为600 r/min,焊速为120 mm/min的焊接工艺参数下,获得了表面成形美观、无缺陷的双面FSW接头,接头的抗拉强度达239 MPa,为母材的67.3%,接头拉伸断裂发生于前进侧热力影响区与热影响区的结合处,拉伸断裂方式为韧性断裂,接头弯曲到180°不发生断裂。