超声显微镜技术在铜/铝摩擦焊质量控制中的应用

铜/铝摩擦焊广泛用于电力行业接线端子的制作，其焊接质量直接影响着电力系统的安全运行。通过理论分析及试验方法探讨了超声波显微镜技术在铜/铝摩擦焊质量控制中的应用可行性，同时进行超声显微镜检测试验，发现将超声显微镜技术应用在铜/铝摩擦焊检测中，检测灵敏度高、分辨率好、检测结果直观。     

超声探伤技术在摩擦焊接领域的应用

摩擦焊作为一种先进的固相连接方法,因其优异的焊接性能引起了人们的广泛关注,近年来航空航天等高新技术与装备的发展促进了这种焊接方法的不断进步。针对近年来国内外超声无损检测技术在摩擦焊领域中的研究应用作了详细分析阐述,并对未来摩擦焊领域中无损检测方法的应用进行了展望。     

铝-铜的搅拌摩擦焊研究

搅拌摩擦焊是一种新型的固相连接方法.在铝一铜等异种材料连接方面具有潜在的应用前景.从焊接工艺、接头性能与微观组织等方面,介绍了铝一铜搅拌摩擦焊的研究进展,为进行相关技术研究提供了参考依据.分析表明.铝-铜搅拌摩擦焊的工艺参数范嗣较窄,接头力学性能有待提高;铝、铜流动特性差异的存在,导致焊核两侧呈现不同的结构;接头中存在多种金属间化合物,其分布形态、尺寸和数量对接头性能有较大影响.     

超声辅助搅拌摩擦焊流场分析

超声辅助搅拌摩擦焊是在搅拌摩擦焊过程中增加超声振动,利用超声波效应改善焊缝组织性能的一种新型金属固态焊接技术。本文基于计算流体力学和弹塑性力学理论,建立了1.8 mm厚2024铝合金超声辅助搅拌摩擦焊流场分析模型。对流场分析发现,超声波的导入能够提高材料塑性流动,同时也扩大塑性流动区域;而焊速的提高,导致前进侧将成为焊缝的薄弱环节。     

超声振动辅助搅拌摩擦焊的研究进展

超声振动辅助技术已被证明是获得高效优质搅拌摩擦焊接头的一种有效途径.主要论述当前超声振动辅助搅拌摩擦焊工艺的研究进展,介绍了国内外近期研发的3种不同的超声振动施加方式及相应的实施效果,分析了各种方法存在的优缺点,为超声振动辅助搅拌摩擦焊的进一步研究发展提供参考.     

搅拌摩擦焊焊缝缺陷的超声相控阵检测技术

采用超声相控阵技术对不同厚度铝合金搅拌摩擦焊焊缝的缺陷进行了探测,通过改变相控阵的扫描角度、聚焦深度、焦点尺寸等参数对焊缝内部缺陷进行了准确定量和图像再现,并对缺陷信号标记部位进行了解剖、观察了缺陷的宏观形貌.结果表明,探头检测灵敏度高,易于快速分辨焊缝内部缺陷,结合不同的扫查方式直观给出缺陷三向视图,可准确定位缺陷的位置、尺寸、分布;缺陷形状直接影响回波的形状和峰值,小孔洞为单一尖锐波峰,峰值高大;包铝层和疏松由多簇波峰构成,S显示疏松亮点比包铝层密集且分布面较大.     

搅拌摩擦焊焊缝缺陷的超声相控阵检测技术

采用超声相控阵技术对不同厚度铝合金搅拌摩擦焊焊缝的缺陷进行了探测,通过改变相控阵的扫描角度、聚焦深度、焦点尺寸等参数对焊缝内部缺陷进行了准确定量和图像再现,并对缺陷信号标记部位进行了解剖、观察了缺陷的宏观形貌.结果表明,探头检测灵敏度高,易于快速分辨焊缝内部缺陷,结合不同的扫查方式直观给出缺陷三向视图,可准确定位缺陷的位置、尺寸、分布;缺陷形状直接影响回波的形状和峰值,小孔洞为单一尖锐波峰,峰值高大;包铝层和疏松由多簇波峰构成,S显示疏松亮点比包铝层密集且分布面较大.     

搅拌摩擦焊技术在核工业中的应用

介绍了搅拌摩擦焊技术在核工业领域中单片式燃料元件制造、核废料铜桶封装及核反应堆维修等方面的应用情况，并进行了展望。     

变频调速技术在搅拌摩擦焊中的应用研究

叙述了变频调速技术在搅拌摩擦焊中的应用,分析了焊接过程中谐振现象时材料表面成形的影响.通过变频调速技术,采用模糊滞环转矩控制器,实现了搅拌摩擦头的大范围变速和摩擦界面加热功率的控制,从而满足了搅拌摩擦焊的技术要求.     

惯性摩擦焊超声相控阵检测工艺

由GH4169高温合金盘采用惯性摩擦焊焊接成的整体转子鼓筒,必须对焊接接头的质量进行无损检测。通过对比试件和专用吊具的研制,利用R／DTech超声水浸检测系统对鼓筒惯性摩擦焊接头超声相控阵检测进行了应用研究,通过分析和试验,证明了采用超声相控阵技术检测GH4169高温合金鼓筒惯性摩擦焊接头质量的可行性和可靠性。     

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.     

PLC技术在摩擦焊机控制系统中的应用研究

以摩擦焊接机为研究对象,为了提高其在焊接过程中的压力参数控制精度,并降低控制系统的生产成本,设计了基于西门子S7-300PLC的摩擦焊机闭环控制系统,建立了由PLC、HMI和工业控制计算机组成的硬件组态,并开发了相应的控制程序。实验结果表明:设计的控制系统的顶锻压力控制精度达到5%以上,可以用于摩擦焊机的工业生产。     

摩擦焊在航空领域的应用

随着民用和军用飞机性能及使用要求不断提高,航空零部件需要满足结构轻量化、高可靠性、长寿命、经济性好等要求。焊接技术作为航空工业不可或缺的材料加工技术,在航空零部件的研制与生产中,发挥着举足轻重的作用。惯性摩擦焊、搅拌摩擦焊和线性摩擦焊作为典型的摩擦焊接工艺方法,凭借优良的技术优势,在航空发动机转子组件、飞机结构件、整体叶盘等航空零部件加工制造中得到成功应用。结果表明,随着摩擦焊接技术的进步与发展,摩擦焊接技术将有效促进航空飞机减重,进一步提高航空飞机性能。     

耐磨铝硅铜合金的双面搅拌摩擦焊

对10 mm厚的铝硅铜合金进行了双面搅拌摩擦焊接,研究了焊接接头的显微组织及力学性能.研究表明,铸态金属晶粒和硅粒子在双面搅拌摩擦焊接过程中得到细化,硅颗粒分布均匀化.反面焊道比正面焊道的晶粒细化和硅粒子均匀化作用更明显.异向焊接的接头强度较低,所有接头均断在焊缝的前进侧.同向焊接的接头强度较高,接头断裂位置取决于焊接参数.选用搅拌头旋转频率为950 r/min、焊接速度为10mm/min的参数焊接时,同向接头表面成形好、内部无缺陷,其强度可达母材的87.4%.     

Characterization of aluminum/steel lap joint by friction stir welding

The welding of a lap joint of a commercially pure aluminum plate to a low carbon steel plate (i.e., Al plate top, and steel plate bottom) was produced by friction stir welding using various rotations and traveling speeds of the tool to investigate the effects of the welding parameters on the joint strength. The joint strength depended strongly on the depth of the pin tip relative to the steel surface; when the pin depth did not reach the steel surface, the joint failed under low applied loads. Meanwhile, slight penetration of the pin tip to the steel surface significantly increased the joint strength. The joint strength tended to increase with rotationspeed and slightly decrease with the increase in the traveling speed, although the results were quite scattered. The effects of the welding parameters were discussed metallographically based on observations with optical and scanning electron microscopes.     

焊接工艺参数对10 mm厚2219铝合金双轴肩搅拌摩擦焊焊缝质量和性能的影响

以国内新一代运载火箭某模块共底贮箱中最厚的10 mm 2219C10S铝合金对接焊缝为对象,研究了焊接工艺参数对10 mm厚2219铝合金双轴肩搅拌摩擦焊焊缝质量和性能的影响。结果表明,从焊缝表面成形可以看出,搅拌头转速的选择对焊缝质量具有重要影响,当搅拌头转速n≥250 r/min时,焊缝表面均出现不同程度金属擦伤缺陷,而当搅拌头转速n=200 r/min时,较大焊接速度范围内均可得到表面成形良好的焊缝。通过焊缝组织形貌分析,当n≥250 r/min时,接头焊核区存在“焊核凸出”现象;当n=200 r/min时,焊核呈现典型的“哑铃形”,与焊缝表面成形规律一致。不同条件下接头显微硬度呈典型的W形分布,但随着焊接速度的增大,接头显微硬度平均水平逐渐升高。接头力学性能试验表明,接头抗拉强度均在310 MPa以上,断后伸长率稳定在7.0%～7.5%范围内,接头断口呈典型的韧性断裂。创新点： 研究了10 mm厚2219铝合金双轴肩搅拌摩擦焊工艺;确定了对接头质量和性能具有较大影响的工艺参数;得到了可获得良好接头性能的工艺参数范围,为后续该技术的工程化应用奠定基础。     

超声功率对2219-T351铝合金搅拌摩擦焊接头组织与性能的影响

采用搅拌摩擦焊和不同功率的超声辅助搅拌摩擦焊对2219-T351铝合金进行焊接试验,测量焊接温度和焊接压力,对焊接接头的微观组织、显微硬度和力学性能进行分析,研究了加入不同超声功率后焊缝的组织性能和材料流动性. 结果表明,超声能降低焊接温度,随着超声功率增加减小的幅度越大. 加入了超声后,焊缝微观组织更加均匀,底部材料的流动情况得到改善,焊缝区有更多的强化相残留,焊接接头的显微硬度、抗拉强度及断后伸长率在加入超声后均有提高,在加入2.25 kW的超声功率时达到最高,最高拉伸强度为331 MPa,可达到母材的80%左右.