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。     

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.     

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.     

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.     

铝锂合金填充式摩擦点焊微观组织演化

利用光学显微镜、扫描电镜、电子背散射衍射(EBSD)等手段对5A90铝锂合金填充式摩擦点焊接头各个区域的微观组织进行了分析.结果表明,焊核区发生完全动态再结晶,由细小的等轴晶组成,底部存在晶粒更加细小的细晶带,焊核区晶粒分布无明显织构.热力影响区发生了部分再结晶,由发生再结晶的等轴晶以及发生部分回复的变形晶粒组成,具有较多的变形组织特征;热力影响区与焊核区存在明显的分界面,分界面由尺寸明显小于周围晶粒的细晶组成,晶界较为密集.     

AZ31镁合金/5AO6铝合金填充式摩擦点焊工艺特性

采用填充式摩擦点焊对2 mm厚的5A06铝合金与AZ31B镁合金进行工艺试验。利用金相显微镜、扫描电镜和拉伸试验机分析填充式摩擦点焊的接头组织和力学性能。结果表明,采用填充式摩擦点焊可获得成形美观、力学性能良好的接头,其焊点抗剪切力可达1 865 N,焊点在循环应力作用下的疲劳寿命达到66 000次,断裂方式为脆性断裂。微观组织分析表明,界面处镁、铝元素更易在偏铝母材一侧形成Mg17Al12,Al3Mg2等金属间化合物,而界面层厚度是保证力学性能的关键。     

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.     

回填式搅拌摩擦点焊研究

综述了回填式搅拌摩擦点焊(R-FSSW)的研究现状,主要涉及焊具结构及工作原理、焊点形貌与焊接缺陷、微观组织与焊接热循环、焊点力学性能等几方面的内容,详细阐述了现有的研究成果,提出了目前研究的不足之处,明确了进一步研究的方向。     

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。     

铝合金回填式搅拌摩擦点焊工艺试验

针对铝合金回填式搅拌摩擦点焊工艺,通过试验研究,分析了接头宏观形态,揭示了搅拌套旋转速度、下压深度、焊接时间等焊接工艺参数对点焊接头剪切力的影响规律。结果表明,接头剪切力均随旋转速度的提高、下压深度的增大和焊接时间的延长而增加。其中,焊接时间对点焊接头剪切力的影响最为显著。研究结果可为铝合金回填式搅拌摩擦点焊焊接工艺参数的选取提供参考。     

铝合金焊接在汽车工业中的最新应用进展

搅拌摩擦点焊和填充式搅拌摩擦点焊具有较好的工艺灵活性和较高的焊缝质量，因此两种焊接形式有望在汽车制造中得到发展。     

回填式搅拌摩擦点焊的研究进展

回填式搅拌摩擦点焊技术(RFSSW)是一种新型的固相点焊技术,它既拥有与搅拌摩擦焊(FSW)相同的效率高、能耗少、易操作和污染少等优点,又可消除匙孔,因此在航空、航天和汽车制造领域中有着广阔的应用前景。自发明以来,回填式搅拌摩擦点焊技术已被应用于各种铝合金、镁合金以及异种材料的焊接。文中综述了回填式搅拌摩擦点焊的研究进展,主要涉及回填式搅拌摩擦点焊的基本原理以及回填式搅拌摩擦点焊接头常见的缺陷、显微组织、力学性能,以及同、异种材料的回填式搅拌摩擦点焊工艺等内容,可对实际工程应用中提高回填式搅拌摩擦点焊接头性能以及合理选择回填式搅拌摩擦点焊工艺参数提供一定的借鉴作用。     

LY12铝合金回填式搅拌摩擦点焊工艺研究

采用回填式搅拌摩擦点焊对1mm厚的LY12铝合金薄板进行焊接,研究单参数对接头拉剪力的影响.结果表明,在其他条件不变时,套下压时间影响接头U型区域的宽度,套下压时间为3.2s时,接头的拉剪力达到最大值;其他参数对U型区域深度产生影响;回填时间为0.4s、旋转速度为1500r/min、下压深度为1.1mm、焊接压力为23 MPa时接头的拉剪力均达到最大值.正交试验工艺优化结果表明,最佳的工艺参数组合为:套下压时间为3.6s、回填时间为0.9s、旋转速度为2400r/min、下压深度为1.1mm、压力为24 MPa.对最佳参数组合下的接头进行金相分析,发现接头区域分为三个部分:混合区、热影响区和母材.     

回填式搅拌摩擦点焊数值模拟的研究现状

回填式搅拌摩擦点焊是一种先进的固相点连接技术,在轻质合金的连接方面具有良好的应用前景.除试验研究外,数值模拟是对过程较复杂的回填式搅拌摩擦点焊工艺进行研究的重要手段,可实现焊接过程特征描述、焊接工艺参数优化以及接头性能预测等方面的分析.本文对近年来国内外回填式搅拌摩擦点焊的数值模拟研究结果进行了归纳与总结,包括温度场、...     

铝合金回填式搅拌摩擦点焊组织及力学性能分析

采用回填式搅拌摩擦点焊技术对7075-T6铝合金进行了点焊试验.对接头进行了显微组织、显微硬度、剪切和十字形拉伸测试.结果表明,接头显微组织可分为焊核区、热力影响区、热影响区及母材;在焊缝中发现了钩状缺陷、孔洞、未焊合、未完全回填及粘连韧带等缺陷;焊缝区显微硬度呈W形分布,焊点中心呈V形分布;在旋转频率为1 400 r/min,焊接时间为4s时,接头的抗剪强度达到最大值125.6 MPa,为母材强度的39.6％;接头的十字形拉伸载荷随工艺参数的变化规律比较复杂,最大十字形拉伸强度可达43.9 MPa.     

搅拌摩擦点焊技术及其在工业领域中的应用

搅拌摩擦点焊技术是一种新型固相焊接技术,具有接头质量高、缺陷少、变形小等优点,在焊接铝、镁等轻合金及其他新型材料方面优势明显,将替代传统电阻点焊和铆接技术,成为工业中最主要的制造方法之一,在工业制造领域具有广阔的应用前景,对于提高我国工业制造水平和实力、降低生产成本具有重要的意义.     

异种铝合金回填式搅拌摩擦点焊缺陷及力学性能

采用回填式搅拌摩擦点焊技术对2 mm厚5052-H112与2024-T4铝合金进行了成功的连接.试验结果表明,当焊接工艺参数选择恰当时,可得到无缺陷接头;然而,焊接工艺窗口较窄,在高热输入条件下易产生多种缺陷,如粘连韧带、孔洞、裂纹、弱连接等,且这些缺陷主要分布在两板的结合面及焊具退出工件的退出线上;力学性能测试结果表明在低热输入条件下,接头的力学性能（一字拉伸与十字拉伸）最高,这与焊点在低热输入情况下组织缺陷较少有关;在一字和十字拉伸载荷作用下,接头的失效位置位于两板结合面及退出线上,在结合面处形成了有效的冶金连接.     

5A06铝合金非填充式搅拌摩擦点焊显微组织及力学性能分析

对5A06铝合金进行了非填充式搅拌摩擦点焊连接,对接头进行了显微组织、显微硬度、剪切拉伸和十字拉伸测试。研究结果表明,接头显微组织可分为搅拌区、热机影响区、热影响区及母材,在搅拌区内形成了极为细小的等轴晶;上下板的硬度变化趋势基本一致,搅拌区的硬度高于其它三个区;焊点的抗剪性能和正拉性能随搅拌工具的转速呈增大的趋势,当搅拌工具转速为2 000 r/min、停留时间为5 s、搅拌针压入深度为2.4 min时,抗剪载荷达到最大值4 270 N,塑性位移为0.966 6 mm,正拉载荷为1 646 N。由此可以看出,转速对于提高点焊接头性能起到决定性作用。     

工艺参数对填充式搅拌摩擦无匙孔点焊性能的影响

采用填充式搅拌摩擦无匙孔点焊对2mm厚的2A12-T4铝合金薄板进行焊接,研究不同工艺参数对接头性能的影响.结果表明,当其它焊接参数不变,旋转速度为600r/min时,接头的剪切力达到最大值,为4707N.在600～1000r/min时,随着旋转速度的提高,点焊接头的剪切力逐渐减小.随着轴肩回压距离的增大,接头的剪切力逐渐增加,当轴肩回压距离达到1.2mm时,接头的剪切力达到最大.随着搅拌针伸出长度的增大,接头的剪切力逐渐增加,当伸出长度达到3.4mm时,接头的剪切力达到最大.接头的显微硬度在100～150HV之间,混合区硬度最高,搅拌区硬度最低.     

异种铝合金回填式搅拌摩擦点焊的组织与性能

选用6061-T6与7075-T6铝合金为研究对象,研究异种合金回填式搅拌摩擦点焊接头的组织和拉剪性能. 将7075铝合金作为上板,主要讨论套筒下扎深度对接头成形和性能的影响. 结果表明,当套筒刚扎透上板时,接头内部无缺陷产生. 随着套筒下扎深度的增大,接头内部会出现孔洞、撕裂和未充分回填等缺陷. 当使用较小的套筒扎入量时,决定接头性能的关键位置,即钩状缺陷处和焊点中心搭接面处的结合情况良好. 接头的断裂载荷随着套筒下扎深度的增大先增大后减小,最大载荷在深度为3.4 mm时达到7 236 N.