搅拌摩擦焊缺陷相控阵探测技术研究

针对搅拌摩擦焊焊缝中常见的弱结合、未焊透、隧道型缺陷、孔洞缺陷等缺欠有效检测的需求,以及传统超声检测技术难以直观定量显示缺陷的弊端,开发了超声相控阵检测系统。试验结果表明,利用超声相控阵探测技术来直观地定性和定量分析缺陷,实现了全波采集,ABC扫描成像显示,动态闸门重构,并将检测图像与工件几何信息相结合,更有效发现和更精确的定位、定量搅拌摩擦焊缺陷。     

铁道车辆铝合金车体电阻点焊缺陷分析及预防措施

介绍了电阻点焊的基本原理及铁道车辆用A5083、A6N01、A7N01等铝合金材料的焊接特性和点焊工艺。分析了气孔、熔核偏移、熔核不足、飞溅、电极粘附、表面凹坑等常见焊接缺陷产生的原因。针对具体情况,从控制焊接电流、电极形状、压力、许用间隙和焊前清理等方面,制定了铝合金电阻点焊缺陷的预防措施。     

随焊激冷法控制高速列车地板焊接变形的数值模拟

利用非线性有限元分析软件MSC.Marc模拟空冷及不同随焊激冷措施下高速列车地板结构的焊接变形及温度场。模型中使用母材和填充材料的动态特性参量,采用移动双椭球热源模型进行计算,结果表明随焊激冷措施对近缝区的温度场的干涉作用明显,焊接时可有效降低峰值温度和热影响区宽度。此外随焊激冷措施对较小角变形、纵向挠曲变形也有一定效果,对离焊缝中心较近及较远处的温度场同时进行控制的随焊激冷方案可使焊后的纵向挠曲变形减小近一半。     

MIG焊叠加对6A01-T5铝合金FSW焊接头组织及性能的影响

研究了MIG焊叠加对6A01-T5铝合金FSW焊接头组织及性能的影响. 结果表明, MIG/FSW叠加焊缝熔合良好,叠加位置未出现气孔等缺陷,FSW焊核区及热影响区组织发生粗化,叠加位置附近微观组织出现明显改变;叠加区域硬度明显降低,尤其是FSW焊缝热力影响区和热影响区. FSW、中心叠加、前进侧热力影响区叠加和后退侧热力影响区叠加MIG焊接头的抗拉强度分别为219.8, 188.0, 195.4和191.4 MPa,MIG焊叠加降低了接头的抗拉强度,断口均表现韧性断裂特征;FSW焊接头及带有MIG叠加焊缝余高的三种接头中值疲劳强度分别为76.7, 65.0, 67.5和65.0 MPa,MIG焊叠加也使FSW接头的疲劳性能有所下降.     

高速列车用7N01铝合金搅拌头选择及接头性能研究

采用四种不同形式搅拌针的搅拌头对7N01铝合金进行了搅拌摩擦焊试验。结果表明:三平面搅拌针和左旋槽搅拌针可以保证焊缝在材料厚度方向上的尺寸变化均匀,有利于保证焊接接头力学性能的均匀与连续。焊缝两侧塑化金属流动状态不同,前进侧母材晶粒表现为向上运动的拉长变形,而后退侧母材晶粒在水平方向上与焊核晶粒过渡并连接。拉伸试验结果表明,接头具有较好的拉伸性能。     

7N01-T4铝合金搅拌摩擦焊接头的形貌及力学性能

对15 mm厚7N01-T4铝合金采用3组焊接工艺参数进行搅拌摩擦焊。焊接速度均为200 mm/min,倾角θ均为0.5°,转速ω分别为300 r/min,350 r/min,400 r/min。所用搅拌头采用马氏体时效不锈钢制作,轴肩直径为37 mm,搅拌针为圆台形,针长14.8 mm,针体表面带有细牙螺纹和3个斜切平面。焊后进行外观检验、射线探伤、宏观断面检验、横向拉伸和弯曲试验。结果表明,3组参数所得焊缝外观良好,内部无孔洞、弱结合和S线等缺欠;焊接接头的抗拉强度在351~370 MPa之间,断后伸长率为11.9%~15.4%,拉伸试样均沿45°方向断裂,断口位于距离焊缝边缘约30mm的区域;在弯曲180°的条件下,正弯和背弯试样均未产生裂纹。     

6082铝合金42 mm厚型材双面FSW焊接接头的组织与性能

通过搅拌摩擦焊对6082铝合金42 mm厚试样进行双面焊接,焊后观察发现接头横向及厚度方向的显微组织及力学性能均存在明显的不均匀性:母材区基体呈纤维状特征;热影响区受热循环作用,组织略有粗化;热机影响区发生较大程度的变形;搅拌区形成等轴晶组织,接头上层和下层搅拌区的搭接区组织为极细小的等轴晶;接头上、下层的显微硬度均呈"W"形,中心层呈"V"形;接头下层焊缝金属的显微硬度及抗拉强度(分别为86 HV和270 N/mm~2)均高于上层焊缝金属的显微硬度和抗拉强度(分别为83 HV和240 N/mm~2),搭接区的显微硬度和抗拉强度均较低,分别为60 HV和215 N/mm~2。     

搅拌摩擦焊修复ZL210铸造铝合金组织与性能分析

鉴于铸件中存在不可避免的缺陷,以ZL210合金为研究对象,对搅拌摩擦焊修复技术进行试验研究,重点分析转速对修复接头微观形貌和力学性能的影响. 结果表明,当转速过低时,修复区容易出现孔洞缺陷;在合理的焊接参数组合下可得到无缺陷的焊核区,其由细小的等轴晶组成. 修复区的显微硬度呈“W”分布,热影响区的宽度随转速增加而增加. 另外,随着转速的增加,修复区的抗拉强度先增加后减小;当转速为1 500 r/min,修复区的抗拉强度和断后伸长率达到最大值,分别为318 MPa和11.8%. 断裂形貌表明修复后材料呈现典型的韧性断裂.     

6005A-T6铝合金搅拌摩擦焊接头 微观组织及耐应力腐蚀性能

利用光学显微镜、透射电镜以及四点弯曲应力腐蚀方法研究6005A-T6铝合金搅拌摩擦焊接头的微观组织及其应力腐蚀性能。结果表明,6005A-T6铝合金搅拌摩擦焊接头硬度分布呈"W"型,其中热影响区的硬度最低,焊核区的硬度有所升高,母材硬度最高;铝合金母材的主要强化相为含铜Q'相,而焊核区大部分强化相消失,存在大量位错,主要强化机制为细晶强化、位错强化和固溶强化;搅拌摩擦焊接头表现出良好的抗应力腐蚀性能,但仍出现点蚀现象,其中热影响区为接头耐蚀性的薄弱部位。