镁/铝异种金属填充式摩擦点焊接头特性

采用填充式摩擦点焊技术对镁/铝异种金属进行工艺试验,并对点焊接头的力学性能和微观组织进行分析.结果表明,当采用合理的搭接接头设计和工艺参数进行镁/铝异种金属摩擦点焊时,可获得表面平整、抗剪切能力强的焊点,其焊点剪切力可达1865 N.组织分析发现,在焊核与镁母材之间的竖直界面处易出现少量的孔洞、微裂纹等缺陷,接头的断裂正发生在该区;而在镁/铝之间的水平界面结合良好,存在一定厚度的界面层组织,且该界面层组织的硬度要比两侧母材的硬度明显高很多,这与摩擦点焊过程中脆硬相的金属间化合物的形成有关.     

Al-Zn-Mg合金电阻点焊与搅拌摩擦点焊接头组织及力学性能

采用搅拌摩擦点焊和电阻点焊方法对Al-Zn-Mg合金进行搭接点焊试验,对两种点焊接头的宏观形貌、显微组织、硬度分布和抗剪性能进行测试对比。研究结果表明:电阻点焊的焊点组织为铸态组织,搅拌摩擦点焊的焊点组织为再结晶组织和变形组织,搅拌摩擦点焊的焊点组织更加细小均匀;两种点焊方法的接头硬度分布特征相似,搅拌摩擦点焊的焊点硬度明显高于电阻点焊;搅拌摩擦点焊接头所能承受的最大剪切应力高于电阻点焊接头,其承载能力更加稳定。综合来看,搅拌摩擦点焊接头的组织及力学性能优于电阻点焊接头。     

铝锂合金填充式摩擦点焊工艺

以5A90铝锂合金搭接接头为研究对象,进行了不同工艺参数下的填充式摩擦点焊试验,并对点焊接头进行了剪切试验、十字拉伸试验,在此基础上对典型接头微观组织结构进行了金相分析和横截面显微硬度测试.结果表明,采用填充式摩擦点焊技术焊接1.5 mm壁厚铝锂合金搭接接头在旋转频率1800 r/min、焊接时间1.5 s左右可获得良好的抗剪能力;十字拉伸强度对于焊接工具旋转频率、下压量不敏感,但随焊接时间的增加而增加;对接头横截面进行金相观察发现,焊点与母材的竖直连接界面为连接薄弱区域,接头横截面显微硬度分布表明,在焊点中心附近水平连接面具有较低的硬度分布.     

2024铝合金电阻点焊与回填式搅拌摩擦点焊接头组织和性能

为了研究铝合金材料回填式搅拌摩擦点焊搭接接头与电阻点焊搭接接头的性能差异,采用2024铝合金材料分别开展了回填式搅拌摩擦点焊以及电阻点焊焊接试验。针对采用不同焊接方法获得的焊接接头的微观组织结构、显微硬度以及十字剥离强度进行了分析与对比研究。结果表明,2024铝合金回填式搅拌摩擦点焊接头相对于电阻点焊接头,焊点形貌更加美观,可获得小尺寸的等轴细晶组织,不存在柱状晶组织结构,焊接接头力学性能明显提高,体现出了该焊接方法的技术优越性。     

AZ31镁合金与纯Cu超声波点焊接头组织与力学性能研究

采用超声波点焊实现了AZ31镁合金与纯Cu的连接,并借助扫描电镜、能谱仪和拉剪试验对点焊接头的界面显微组织和力学性能进行了研究。结果表明,接头界面组织主要由Mg和Mg2Cu共晶组成。随着焊接输入能的增加,共晶组织的数量不断增多。接头强度先随着焊接输入能的增加而增大,焊接输入能为1500 J时达到峰值,进一步提高焊接输入能导致接头强度下降。在拉剪载荷作用下,焊接输入能为1500 J的点焊试样沿焊点界面发生脆性断裂,裂纹主要沿金属间化合物扩展。     

Al-Mg合金填充式搅拌摩擦点焊性能

为了确定Al-Mg铝合金填充式搅拌摩擦点焊性能,以Al-Mg铝合金中2 mm的5A06为研究对象,对填充式搅拌摩擦点焊接头进行了剪切拉伸、十字形拉伸、显微组织和疲劳性能等测试,并建立了焊点组织区模型.结果表明,接头显微组织可以分为焊核区、热影响区、热力影响区和母材区部分;旋转频率为2000 r/min时,剪切载荷均值7865 MPa,十字形拉伸载荷均值3480 N;通过SEM和OM分析,点焊接头疲劳裂纹均起始于上下板结合面的焊点边缘,该区域的环沟槽、孔洞及包铝层等缺陷和应力集中是造成疲劳破坏的主要原因.     

填充式摩擦点焊在航天飞行器非密封结构制造中的应用研究

本文介绍了填充式摩擦点焊的原理及特点,以5A90铝锂合金为研究对象,进行了点焊接头的剪切试验和十字拉伸试验,并与铆接接头进行了对比：对接头显微组织进行了金相观察,分析了影响力学性能的因素。结果表明,摩擦点焊接头剪切性能优于铆接,水平界面处高质量的连接是点焊接头具有优异剪切性能的主要原因,竖直环面的连接质量是影响点焊接头正拉性能的最重要因素;航天飞行器非密封舱体结构中采用摩擦点焊代替铆接将获得明显的减重效果,大大提高航天飞行器的运载能力。     

铝合金填充式搅拌摩擦点焊接头力学性能仿真分析

针对铝合金填充式搅拌摩擦点焊工艺,通过金相观察,分析接头宏观形态,明确了接头各区域特征。结合硬度测试,确定接头各区域材料属性,建立了填充式搅拌摩擦点焊接头力学性能的数值仿真分析模型,获得剪切载荷作用下接头的应力分布与变形规律,揭示了焊接接头失效机理。该研究结果可为铝合金填充式搅拌摩擦点焊接头力学性能分析与焊接质量评价提供参考。     

旋转频率对镁/铝异种金属填充式摩擦点焊接头组织及力学性能的影响

以AZ31镁合金和5A06铝合金为研究对象,采用填充式摩擦点焊技术实现了镁/铝异种金属的有效连接,测试了不同旋转频率下摩擦点焊接头的剪切力,并观察和分析了旋转频率对焊点形貌、界面组织以及元素分布的影响规律.结果表明,随着焊接工具旋转频率的增加,焊点的剪切力先增加后减小,且在2400 r/min附近有最高的剪切力,约为1.9 kN.当旋转频率较低时,镁/铝之间界面反应不充分,无明显的界面层组织,甚至存在"未焊合"区.当旋转频率较高时,镁/铝间形成的界面层较厚(约5μm),界面组织明显,界面结合良好.     

Al/Cu薄板高转速搅拌摩擦点焊工艺及接头微观组织研究

采用高转速搅拌摩擦焊对1 mm厚的6061铝合金及T2紫铜板开展点焊工艺试验,研究了焊接停留时间、Zn中间层及冷却方式对焊点宏观界面及微观组织的影响规律.结果表明:在焊接停留时间为1s、中间层Zn厚度0.2 mm、无水冷的焊接工艺参数下,焊点宏观形貌成形良好,无明显焊接缺陷产生,接头力学性能最优;焊点中间界面层主要由A...     

回填搅拌摩擦点焊和传统搅拌摩擦点焊AA6061-T6接头的微观结构和力学性能的比较

在搅拌摩擦点焊过程中,通过添加填充板来改善摩擦成形过程,这种新工艺被称为回填搅拌摩擦点焊。分别采用回填搅拌摩擦点焊和传统的搅拌摩擦点焊工艺焊接AA6061-T6搭接焊样品,研究搅拌头的旋转速度对接头的力学性能和金相组织的影响。在不同的旋转速度下,回填搅拌摩擦点焊接头的静态剪切强度都比传统搅拌摩擦点焊接头的好。这归因于在回填搅拌摩擦点焊时,添加了填充板从而有更多的材料来填充孔洞,消除了形成的孔洞缺陷,从而使点焊焊核区的有效截面积增加。借助扫描电镜观察讨论了材料的失效机制,分析了断裂表面形貌。2种焊接接头的硬度曲线都呈W形,最小的硬度出现在热影响区。     

填充式搅拌摩擦点焊研究进展

随着全球资源短缺和环境污染变得越来越严重,铝合金、镁合金等轻量化材料在汽车、航天以及高速列车等行业得到了广泛应用,然而轻量化材料的连接问题限制了其应用。填充式搅拌摩擦点焊(简称RFSSW)作为一种新型轻量化材料点状连接技术应运而生。介绍了填充式搅拌摩擦点焊原理、国内外填充式搅拌摩擦点焊技术在航天、高铁等行业的工程化应用现状,以及填充式搅拌摩擦点焊工具的最新研究进展。填充式搅拌摩擦点焊技术在接头强度、焊点外观以及降低能耗等方面具有明显的优势,该技术在轻金属单点连接领域必将逐步取代电阻点焊、铆接等传统的连接方式。     

5A06铝合金双动环摩擦点焊工艺研究

本文设计了双动环摩擦点焊工艺试验,采用了力学性能试验、金相组织观察等对双动环摩擦点焊和传统摩擦点焊试件开展了对比研究。结果表明,与传统摩擦点焊接头性能相比,双动环摩擦点焊接头正拉强度提高20%以上,剪切强度提高10%;双动环摩擦点焊接头中没有传统摩擦点焊接头出现的竖直界面弱连接、孔洞等缺陷;双动环摩擦点焊工艺较传统摩擦点焊工艺具有更大的工程应用价值。     

600MPa级高Al冷轧双相钢点焊接头断裂方式

通过拉伸剪切试验以及对拉剪断口的微观组织和扫描电镜分析,研究了高Al冷轧双相钢点焊接头的断裂方式,并分析了接头断裂方式对接头力学性能的影响规律.研究结果表明,高A1冷轧双相钢的点焊接头主要有3种断裂方式,即:母材撕裂的焊点拔出、沿熔核边界的焊点拔出及界面断裂.3种不同的断裂方式分别代表了3种不同的裂纹萌生和扩展方式.此...     

异种材料填充式搅拌摩擦点焊研究

介绍了填充式搅拌摩擦点焊技术发展现状及国内外工程化应用现状,对异种材料铝和钢的填充式搅拌摩擦点焊性能进行探索研究,对高强点焊搅拌工具进行了研究。以铝合金中6061-T6和不锈钢中0Cr18Ni9Ti为研究对象,对2 mm试件进行填充式搅拌摩擦点焊连接,对点焊接头进行了显微组织、抗剪切性能等测试。试验结果表明,点焊接头性能较好,为后续工程化应用奠定了基础。     

点焊工艺参数对汽车用镁铝异种合金接头组织和性能的影响

采用电阻点焊实现了对镁铝异种金属的焊接,研究了焊接压力、焊接电流、焊接时间对Mg/Al点焊接头组织和力学性能的影响。结果表明,随着焊接压力、焊接电流和焊接时间的增加,Mg/Al异种金属点焊接头拉剪力先增加后减小;熔核晶粒尺寸随着焊接电流的增大、焊接时间的延长而增大;焊接压力7 k N、焊接电流40 k A、焊接时间100 ms时,Mg/Al异种金属点焊接头拉剪力达到最大值3.3 k N。     

搅拌摩擦点焊工艺参数对接头组织及力学性能的影响

采用回填式搅拌摩擦点焊技术制备1.0 mm厚 6016-T4 铝合金点焊接头,并通过正交试验法对其表面成形、剪切拉伸、十字拉伸和显微硬度进行分析,探究焊接工艺参数对6016-T4铝合金点焊接头组织及力学性能的影响。结果表明,焊接时间4.5 s、旋转速度1 600 r/min、下扎深度1.4 mm为最佳焊接工艺参数,接头剪切拉伸力、十字拉伸力分别为4.02 kN与1.32 kN;中间部位的搅拌针作用区硬度较为均匀,硬度值高于母材区;焊点接头在剥离试验过程中均未出现松动,说明焊点牢固,质量良好。     

金属箔片阻隔Mg/Al超声波焊接界面反应的有效性

本文以AZ31B Mg/6061-T6Al为研究对象,对界面添加锌、铜和银箔并采用超声波点焊进行焊接来考察接头性能。采用金相显微镜、SEM、XRD和拉伸试验机等研究了接头的显微组织和力学性能。结果表明:Mg/Al接头在焊接时间为1.1 s时接头温度达358.6℃,界面形成由Al_(12)Mg_(17)和Al_3Mg_2组成的连续IMC脆性层,降低了接头力学性能,断口为脆性解离断裂;添加锌箔能降低获得可靠接头的焊接时间,0.5 s时接头最大拉剪力为1154.4N、撕裂力为146.9 N,断口表现出韧性断裂特征,随焊接时间延长锌箔的有效性降低;添加铜箔可有效阻隔Mg-Al系IMC的形成,但由于Mg/Cu焊接性差,导致接头力学性能较低;添加银箔亦能有效阻隔Mg-Al系IMC的形成,1.1 s时接头拉剪力达到最大值为1141.4 N,但撕裂力较小(72.2 N),Mg/Ag界面断口呈现脆性断裂特征。     

基于铜镀层的低碳钢/铝合金电阻点焊接头性能

针对铝合金与钢二者难以直接焊接的问题,采用预先在低碳钢Q235钢板上镀铜,再与铝合金A6061进行电阻点焊的方法,并研究焊接参数对点焊接头的显微组织和力学性能的影响。结果表明:接头抗剪载荷和焊点直径随焊接电流和焊接时间的增加而增加,随电极压力的增大而减小;接头破坏形式出现了界面断裂和纽扣式破坏两种类型;熔核中铝合金的显微硬度相比原始态的铝合金有所升高。与未镀铜点焊接头相比,镀铜Q235与A6061接头界面生成的金属间化合物较薄,说明镀铜可以有效抑制铝合金/钢的界面反应。     

基于Zn过渡层的Mg/Al点焊接头性能研究

在2 mm厚AZ31B镁合金和LF6铝合金之间添加厚度为0.1 mm的纯金属Zn进行点焊试验,通过调节焊接工艺参数来提高Mg/Al接头的性能,并确定最佳工艺参数。对Mg/Al异种材料电阻点焊接头采用拉剪试验、显微组织观察、断口扫描、能谱分析等方法进行了研究。结果表明,在接头处添加过渡层纯Zn并通过调节工艺参数能阻止金属间化合物的生成,从而使得接头的力学性能得以提升。