超声振动对6061-T4铝合金搅拌摩擦焊接头组织和性能的影响

利用自主研制的试验装置,通过工具头将超声振动能量施加在搅拌头前方的待焊工件上,研究了超声振动能量对减少焊接缺陷、改善搅拌摩擦焊接头组织和力学性能的影响.对6 mm厚度6061-T4铝合金板进行了超声振动强化搅拌摩擦焊工艺试验,并与相同工艺条件下的常规搅拌摩擦焊进行了对比.结果表明,超声振动能够减小焊速/转速比较大时的焊缝内部隧道型缺陷,增大材料对接混合区宽度和焊核区体积,细化焊核区和热力影响区微观组织,提高接头抗拉强度和焊核区显微硬度.     

2024-T4铝合金超声辅助搅拌摩擦焊接头组织与性能研究

沿搅拌头方向将超声能量引入对接焊焊缝,利用超声波的振动作用,促进搅拌针周围金属原子的运动和扩散能力,能有效地细化和均匀化焊核区的金属组织,改善焊缝材料的塑性流变行为,增强焊缝底部的搅拌强度,提高搅拌摩擦焊焊接质量和焊接效率。通过对1.8 mm厚2024-T4铝合金进行平板对接焊试验,对比研究了搅拌摩擦焊焊接接头组织与性能。结果表明,超声辅助搅拌摩擦焊能有效减少焊接缺陷,并且接头强度提高了10%,超声辅助搅拌摩擦焊优越性效果明显。     

附加超声对6061-T6铝合金/Q235钢搅拌摩擦焊搭接工艺优化

采用超声振动强化搅拌摩擦焊接工艺实现了6061-T6铝合金和Q235钢异种金属的有效连接,考察了超声能量对焊缝成形、接头组织、力学性能以及焊接载荷的影响.结果表明,施加超声能量可以显著改善焊缝表面成形,增加铝/钢界面区和焊核区的宽度.超声振动细化了焊核区和热力影响区的晶粒组织,改变了搭接接头的断裂机制和断裂位置,提高了...     

焊接参数对5A06铝合金搅拌摩擦焊接头性能的影响

采用搅拌摩擦焊工艺对10 mm厚的5 A06铝合金板进行焊接,研究了搅拌头转速(150～400 r/min)、焊接速度(50～200 mm/min)对接头显微组织、拉伸性能和硬度的影响.结果表明:在试验参数范围内焊接均可获得无宏观缺陷且成形良好的搅拌摩擦焊接头;接头焊核区晶粒细小、组织均匀,热机影响区晶粒相比焊核区的粗...     

LF21超声搅拌摩擦焊接头组织及性能分析

利用超声波对金属塑性成形作用对LF21铝合金进行了超声搅拌摩擦焊接试验,并对常规搅拌摩擦焊与超声搅拌摩擦焊接头的微观组织、断口形貌进行了对比分析.结果表明,超声能量通过搅拌头有效地导入焊缝底部,在增加焊缝底部搅拌强度的同时,提高了搅拌针周围金属原子的运动和扩散能力,焊核区的金属组织有明显的晶粒细化和组织均匀化.超声搅拌摩擦焊断口韧窝数量与深度均不及常规搅拌摩擦焊,撕裂棱不明显;超声搅拌摩擦焊可以提高接头力学性能,但平均断后伸长率相比常规搅拌摩擦焊有所下降.     

6061-T6铝合金超声振动强化搅拌摩擦焊接头组织与性能

将超声振动施加在搅拌头前方的待焊工件上,开展了6061-T6铝合金板超声振动强化搅拌摩擦焊工艺试验。通过显微组织观察、拉伸试验和显微硬度测试来评价接头组织与性能,比较了超声振动条件下的接头组织与性能与常规搅拌摩擦焊接头的差异。试验结果表明,超声振动细化了焊核区和热机影响区的晶粒组织,提高了接头抗拉强度、断后伸长率和显微硬度。     

焊接热输入对铝合金双轴肩搅拌摩擦焊缝形貌与接头性能的影响

系统研究了焊接热输入对双轴肩搅拌摩擦焊接头焊核区轮廓和拉伸性能的影响. 接头宏观组织形貌结果表明,随着焊接热输入因子的逐渐升高,双轴肩搅拌摩擦焊接头焊核区依次展现出“哑铃形”、“焊核变平”、“焊核凸出”轮廓. 焊核凸出是高热输入条件下双轴肩搅拌摩擦焊接头特有的一种物理现象,且往往伴随产生内部孔洞型缺陷. 焊核区轮廓形貌取决于双轴肩搅拌摩擦焊缝厚度中心沿径向向外运动的塑性金属流动场与热力影响区中部的相互作用. 拉伸性能结果表明,随着焊接热输入因子的逐渐升高,双轴肩搅拌摩擦焊接头拉伸性能呈现出逐渐下降的趋势.     

工艺参数对铜/钢搅拌摩擦焊焊缝成形的影响

用搅拌摩擦焊方法焊接了10mm厚的紫铜和低碳钢板,并就工艺参数对焊缝成形的影响进行了研究.结果表明:搅拌头的旋转速度越高,焊缝表面氧化程度越大;焊接速度越大,出现缺陷的现象越严重.采用右螺纹搅拌针的搅拌头进行焊接时,在焊核区底部容易出现孔洞型缺陷.在搅拌头旋转速度为475 r/min,焊接速度为47.5 mrn/min时能获得无缺陷的铜/钢搅拌摩擦焊接头.     

工艺参数对搅拌摩擦焊洋葱圆环形成的影响

搅拌摩擦焊中焊缝材料的流动对焊件性能有很大影响，洋葱圆环是搅拌摩擦焊焊焊核区中材料流动的集中体现，文中对5mm厚的1060、3003铝合金板材进行了搅拌摩擦焊连接，通过对其焊核区腐蚀后的形貌观察分析研究了不同工艺参数下材料的流动形态，结果表明，工艺参数对搅拌摩擦焊焊核区洋葱圆环的形成有很大影响，采用较高的搅拌头转速和合适的焊接速度可获得稳定，质量良好的搅拌摩擦焊接头。     

搅拌摩擦焊工艺对AZ31合金组织性能的影响

研究了焊接速度、搅拌头转速对AZ31合金搅拌摩擦焊接头显微组织和力学性能的影响,分析了焊接工艺参数的作用机理。结果表明,焊接速度过低(250 mm/min)或者搅拌头转速过高(650、700 r/min),焊核区的条带区中都会产生孔洞缺陷。随着焊接速度的增加,焊核区和热影响区的晶粒尺寸都呈现逐渐减小的趋势,合金的抗拉强度和断后伸长率都表现为先升高后降低的趋势。随着搅拌头转速的增加,焊核区和热影响区的晶粒尺寸都呈现逐渐增加的趋势,合金的抗拉强度和断后伸长率呈现先增加后减小的趋势。AZ31合金适宜的搅拌摩擦焊工艺为焊接速度400 r/min、搅拌头转速550 r/min,此时搅拌摩擦焊接头的抗拉强度和断后伸长率分别为202 MPa和5.0%,断裂位置位于后退侧热影响区。     

Macrostructures and mechanical properties of ultrasonic-assisted friction stir welding joint of 2024-T3 aluminium alloy

In friction stir welding of aluminum alloys, tunnel defect may occur due to insufficient plastic material flow caused by lower heat input in the weld region. The inadequacy in heat input is due to improper selection of friction stir welding tool and process parameters. Ultimately, such defects degrade the properties of weld and may pose serious concerns towards the integrity and safety of the weld component. In order to improve the properties of weld joints, an ultrasonic-assisted friction stir welding device has been configured where ultrasonic energy is transferred from an ultrasonic unit directly into one of the workpieces near the tool. Using this configuration, ultrasonic-assisted friction stir welding was conducted on 6 mm thick 2024-T3 aluminum alloy sheets. The macrostructure and mechanical properties of these welds were compared with the welds of this alloy prepared by conventional friction stir welding using identical process parameters. The results show that the welding speed can be increased while satisfactory weld quality is still ensured. The ultrasonic energy transferred in this configuration could enlarge the volume of weld nugget zone. Also, the influence of ultrasonic energy on the suppression or elimination of the tunnel defect is quite apparent. However, any beneficial effects of ultrasonic vibration on the tensile strength and the elongation of the joint were less obvious in this configuration.     

超声对不同铝合金搅拌摩擦焊接头性能的影响

利用自行研制的超声搅拌摩擦焊机分别对2219,7A52,LF21铝合金进行了常规搅拌摩擦焊和超声搅拌摩擦焊两种不同焊接的试验,并对常规搅拌摩擦焊与超声搅拌摩擦焊焊缝的微观组织、拉伸断口形貌进行了对比分析.结果表明,超声搅拌摩擦焊与常规搅拌摩擦焊相比热影响区几乎消失;超声搅拌摩擦焊焊缝焊核区组织比常规搅拌摩擦焊焊核区组织晶粒更加细小;断口扫描电镜图显示母材断口韧窝具有非等轴状待征,韧窝边上撕裂棱明显表明为韧性断裂;超声搅拌摩擦焊断口韧窝撕裂棱不明显;超声搅拌摩擦焊比常规搅拌摩擦焊的平均抗拉强度有所提高,但断后伸长率有所降低.     

钛/铝异种金属搅拌摩擦焊搭接接头的组织结构

采用搅拌摩擦焊对TC1钛合金和LF6铝合金异种金属进行了搭接连接,研究了接头的微观组织结构.结果表明,当搅拌头旋转频率为1 500 r/min、焊接速度为60mm/min时,能获得焊缝成形良好、无孔洞和裂纹等缺陷的搭接接头,搭接处铝合金和钛合金充分混合,形成焊核区.焊核两侧进入铝合金中的钛合金在搅拌针的挤压下发生了弯曲...     

Comparison of 2A12 aluminium alloy joint by ultrasonic assisted friction stir welding and friction stir welding

Ultrasonic assisted friction stir welding （UAFSW） is a recent modification of conventional friction stir welding, which adds ultrasonic energy directly into the friction stir welding area by the pin. In this study, 2A12 aluminum alloy was welded by this process and conventional, respectively. The tensile tests, microstructure and fracture surface of FSW joint and UAFSW joint were analyzed. The research results show that the surface forming texture of ultrasonic assisted friction stir welding joint, compared with conventional, is finer and more uniform, showing metallic matte color. The grains are much finer in weld nugget zone, thermo-mechanically affected zone and heat-affected zone; S-phase particles size is much smaller and distribution is more homogeneous in the matrix. The tensile strength of UAFSW joint is 94. 13% of base metal, and the elongation is 11.77%. The tensile strength of FSW joint is 83.15% of base metal, and the elongation is 8.81%. The tests results reveal that ultrasonic vibration can improve the tensile strength and the elongation of welded joints.     

35mm厚板铝合金搅拌摩擦焊接头组织和性能

采用搅拌摩擦焊双面焊工艺,对35 mm厚板6005A-T6铝合金型材进行了搅拌摩擦焊接,获得成形良好、表面光滑、无隧道孔和沟槽缺陷的焊接接头.应用光学显微镜、扫描电镜、显微硬度仪及电子拉伸试验机等对搅拌摩擦焊接头组织与性能进行研究.结果表明,接头焊核区组织为细小等轴晶;前进侧出现明显的螺旋纹及清晰的结合线,热力影响区晶粒被明显拉长呈条状组织,热影响区受热晶粒粗大;后退侧未见螺旋纹,晶粒比前进侧细小,过渡区较前进侧宽.在搅拌头旋转频率为650 r/min,焊接速度为200 mm/min工艺条件下接头抗拉强度为213 MPa,达到母材强度的84.8%,断裂起始于焊缝前进侧的热影响区,扩展至双面焊接重合区时,沿着焊缝后退侧热影响区直至断裂;接头显微硬度最低值出现在前进侧热影响区,最低值为50 HV.     

焊接速度对高强铝合金搅拌摩擦焊接头组织及力学性能的影响

焊接速度对搅拌摩擦焊接头内焊核区、热机影响区和热影响区组织和晶界沉淀相均有较大的影响。随着焊接速度的提高,焊核区和热影响区内的晶粒尺寸和沉淀颗粒大小、分布密度变化均较大;热机影响区内组织的变形程度变化明显。组织和力学性能综合分析表明,控制焊接速度。获得优良的焊核区组织有利于提高接头的力学性能。性能测试结果表明,焊接速度v=37．5mm／min时,2Al2CZ铝合金接头强度达到最大值(331MPa)。     

搅拌摩擦焊中动态再结晶及硬度分布的数值模拟

使用率相关弹粘塑性本构模型模拟了搅拌摩擦焊接过程,并着重研究了过程参数对搅拌摩擦焊接动态再结晶过程以及搅拌区内材料硬度的影响．结果表明,在搅拌区内焊接构件上、下表面沿垂直于焊缝方向的硬度分布规律不同．焊接构件顶部材料的硬度分布符合实验得到的结果,即焊缝中心线附近材料硬度较低,热力影响区外材料硬度逐渐升高并最终达到母材的硬度;但是在焊接构件下表面并不显示这一硬度分布规律．搅拌区内材料的硬度与搅拌头转速无明显关系,但随焊速的增加而增加．焊接构件中部材料的晶粒尺寸大于焊接构件底部材料的晶粒尺寸,且搅拌区内晶粒尺寸随搅拌头转速的增加趋于均匀．     

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.