7075铝合金搅拌摩擦焊接接头的组织和力学性能

对厚度为12 mm的7075铝合金进行搅拌摩擦焊,用拉伸试验机、光学显微镜、扫描电子显微镜对焊接接头抗拉强度、表面形貌、显微组织和断口形貌进行测试和分析.结果表明:转速较小时,接头外观成型良好,飞边少;转速较大时,接头表面成型变差,飞边增多,接头的鱼鳞纹上产生毛刺;随转速增加,焊核区晶粒和热机影响区晶粒变大;当转速为300 r/min时,晶粒最细小,接头抗拉强度和伸长率最高,分别为382.7 MPa和4.1％,接头的断裂形式为脆性断裂为主的韧-脆混合断裂.     

铝合金的搅拌摩擦焊工艺研究

搅拌摩擦焊是一种新型的固态连接技术.采用搅拌摩擦焊技术成功地实现了厚度为3mm铝合金板材的对接、角接及园筒纵缝的焊接.分析研究了试验过程中搅拌焊头的形状、尺寸及焊接工艺参数对搅拌摩擦焊接头质量的影响.试验结果表明,对于厚度为3mm的铝合金板材,圆柱形搅拌焊头的最佳设计尺寸是:搅拌焊针的直径为3mm,肩部的直径为9mm.采用该焊头在旋转速度为1800～2000r/min,焊接速度为1.22～1.85mm/s的范围内,压力为218N时施焊,可获得质量良好的焊接接头.     

5052铝合金搅拌摩擦焊接的组织和力学性能

用5 mm厚5052铝合金板材进行搅拌摩擦焊接研究,分析不同工艺参数下焊接区域显微组织和性能。结果表明:焊区显微组织左右不对称,前进侧的热机影响区与热影响区分界线较明显,返回侧较模糊;在搅拌头旋转速度为800 r/min,搅拌头前进速度为0.002 m/s时,焊区的平均抗拉强度为197.9 MPa,可达母材的93.3%,平均断后伸长率为19.6%,为母材的196%;拉伸断口均呈韧性断裂;焊区硬度呈"W"形分布,焊核区硬度最大,约为62HV,硬度最低值位于前进侧热机影响区与热影响区交界处。     

7A52铝合金厚板搅拌摩擦焊接接头疲劳性能研究

采用搅拌摩擦焊对厚度为30 mm的7A52铝合金厚板进行对接单道焊接,并沿厚度方向每6 mm切取共制成5层疲劳试样,研究其疲劳性能的变化趋势。结果表明:沿厚度方向由表层至底部疲劳性能依次呈先减后增的变化趋势,沿焊接方向疲劳性能呈先减后增而后再减的变化趋势;接头疲劳断裂位置和显微硬度的最低处大部分出现在前进侧的热影响区;焊缝断口形貌较母材复杂,断口瞬断区出现沿晶断裂,伴有较厚的撕裂棱;韧窝内第二相粒子发生劈裂和碎裂。     

随焊冲击对6061铝合金焊接接头性能影响

6061-T6高强铝合金板进行TIG焊接时,焊接热影响区存在明显过时效软化现象。为抑制这种焊接缺欠,用随焊旋转冲击法对焊接接头过时效软化区进行加载。针对接头性能进行显微组织、硬度及耐蚀性测试。结果表明：焊接接头过时效软化区经旋转冲击后,硬度由初始58.5HV升至71.2HV;随电压增加,冲击作用增强,硬度提高更明显。这主要是由于随焊旋转冲击产生的局部挤压、剪切综合作用,促进了新相沿晶粒边界生成,使接头软化区硬度上升,同时,耐蚀性也得到了改善。     

搅拌摩擦焊工艺参数对7050铝合金接头性能影响的研究

采用搅拌摩擦焊方法对7050铝合金进行焊接试验。结果表明：当旋转速度为800 r/min、焊接速度为200 mm/min,焊接接头性能最佳,其抗拉强度为455.87 MPa,达到母材强度的88.86%,伸长率为7.34%;接头中心部位是一区域宽约7 mm的高硬度区,其显微硬度为155HV左右,两侧是宽约为4 mm的低硬度区。焊缝截面形貌整体呈现倒圆锥形,包括4个清晰的区域。焊核区形成了粒度细小、形状饱满、晶界明显的等轴再结晶组织,晶粒平均直径在5μm左右：拉伸断口发生在焊缝后退侧的热影响区,为单一韧窝状,韧窝尺寸在5~10μm。     

冷却介质对搅拌摩擦焊接铝合金焊核区组织性能影响

分别在空气和循环水冷条件下对2024-T4铝合金板进行搅拌摩擦焊接,研究水冷介质对FSW接头焊核区组织性能的影响。结果表明,循环水冷具有明显的瞬时快冷作用,水冷介质下FSW可以显著细化晶粒,焊核区的平均晶粒尺寸达到700 nm。沉淀强化对焊核区显微硬度起到主要作用,细晶强化作用较弱。水冷介质减弱了FSW接头的热软化效应,细化晶粒,抑制析出相的聚集长大,从而改善接头的组织性能。     

铝合金搅拌摩擦焊接接头疲劳行为的研究

综述国内外铝合金搅拌摩擦焊接接头疲劳行为的研究结果。包括接头不同区域的疲劳行为;工艺参数对疲劳强度的影响;微结构、残余应力、试件的几何形状对疲劳裂纹扩展速率的影响;总结摩擦点焊接头疲劳裂纹扩展的特点。对比分析铝合金熔焊和搅拌摩擦焊接接头的疲劳强度和疲劳寿命。     

5083铝合金搅拌焊接头力学性能研究

用自行设计的Flared-TrifluteTM搅拌头对2mm厚的5083铝合金板材进行搭接搅拌摩擦焊实验,通过测量焊接接头的单向剪切拉伸强度和接头各区域材料的硬度。结果表明:当旋转速度为1800r/min,进给速度为30mm/min,接头的拉伸剪切强度可以达到200.12MPa;相邻的第二道焊接没有对第一道焊缝硬度分布产生影响。     

30mm厚7A52铝合金搅拌摩擦焊接组织与性能研究

针对30 mm厚的7A52铝合金,采用搅拌摩擦焊接技术进行单道焊接试验,利用光学显微镜等工具对焊接接头组织及力学特性进行研究。结果表明:沿焊缝区横截面的硬度分布呈现W形,TMAZ/HAZ过渡区为接头软化区,硬度最低值在前进侧的TMAZ/HAZ过渡区;焊接接头强度达到母材强度的85.8%,断裂于TMAZ/HAZ过渡区,为韧窝断口形貌。     

2A70-T6铝合金T型接头搅拌摩擦焊工艺研究

采用3种规格的搅拌头进行2A70-T6铝合金T型接头搅拌摩擦焊试验,并对焊缝横截面进行观察以及焊缝抗拉强度的测试。结果表明:焊缝中前进侧过渡区的金属变化急剧,拉长的晶粒成流线状分布,返回侧过渡区的金属变化缓和,由焊核区细小晶粒缓慢过渡至母材较大的晶粒;随着搅拌针根部直径的增加,焊核的宽度也增大;为了获得无缺陷的接头,焊接速度增大时,顶锻压力必须协同增大,随着顶锻压力的增大,焊缝的抗拉强度也增大。     

焊速对水下搅拌摩擦焊接铝合金组织性能的影响

采用水下搅拌摩擦焊接技术(SFSW)对2024-T4铝合金板材进行连接,研究焊接速度对SFSW接头焊核区析出相形貌和显微硬度的影响。结果表明,循环水冷介质具有明显的瞬时快冷作用。SFSW接头焊核区S-Al2CuMg相在焊接热循环的作用下发生析出长大。随着焊接速度的增加,析出相的数量先增多后减少,尺寸先减小后增大。沉淀强化和细晶强化作用促使焊核区硬度随焊接速度的增加而增大。     

H65铜合金搅拌摩擦焊接工艺研究

对H65黄铜搅拌摩擦焊接工艺进行研究,对其焊缝成形、接头微观组织和力学性能进行分析。研究结果表明,黄铜具有良好的搅拌摩擦焊接性能。接头组织分为焊核区、热机械影响区、热影响区和母材区。焊核区金属发生动态再结晶,组织显著细化。随着旋转速度的增大,焊接速度的减小,焊接接头的硬度值降低。接头的抗拉强度比母材低,但比熔化焊得到的接头性能要高,最高强度为母材的90.1%。     

7A52铝合金搅拌摩擦焊接头特征分析

通过7A52铝合金的搅拌摩擦焊试验,分析讨论了其焊接接头特征。试验中有目的地选择了几种不同的工艺规范进行研究。结果表明:焊接接头横截面宏观结构特征表现为焊核区的"洋葱环"和热-机械影响区的塑性流线变形,洋葱环的环间距随着距焊缝中心距离的增大而减小;表面的宏观结构特征表现为半圆环带,环间距与搅拌头旋转速度和焊接速度有关。此外,还讨论了搅拌头旋转速度和焊接速度对焊接接头力学性能影响。接头显微硬度的最低值出现在焊接热影响区而不在焊核区,主要是焊核区经过动态再结晶形成了细小的等轴晶所致。     

7A52铝合金厚板搅拌摩擦焊接头性能研究

采用搅拌摩擦焊工艺对20mm厚的7A52铝合金进行了焊接,用金相显微镜、扫描电镜等分析测试手段,分析了焊接接头的组织与性能。研究表明:20mm厚的7A52铝合金,在合理的工艺参数下,接头强度可达母材的87%;焊核区发生动态再结晶,生成细小的等轴晶粒。断口分析表明,搅拌摩擦焊接头断口为明显的韧窝形貌,并用位错理论解释了微观断裂机制。     

铝合金搅拌摩擦焊接过程传热和塑性流动数值分析

利用大型计算流体动力学软件FLUENT,建立铝合金板搅拌摩擦焊接过程热流耦合三维有限元模型。通过求解三维质量、动量和能量守恒方程,得到焊接过程粘塑性金属三维流场和温度场。结果表明,相比较搅拌头的进给速度,搅拌头转速对促进其周围塑性金属流动效果明显。同时与纯流场模型相比,热流耦合模型显示金属流动性较充分。此外,仿真得到的温度场得到了实验结果的验证。     

轴肩压入量对2524铝合金FSSW接头组织性能的影响

对2524铝合金薄板进行搭接搅拌摩擦点焊试验,探究轴肩压入量对FSSW焊接接头组织与性能的影响。结果表明:随压入量增加,飞边增多,上板减薄严重,有效连接宽度逐渐增大,有效厚度逐渐减小;焊核区硬度随压入量增加逐渐增大;在单向拉伸试验中,接头最大剪切载荷随压入量增加,先增大后减小,压入0.6 mm时达到最大值,为4 092 N;接头存在低压入量剪切焊核断裂和高压入量撕裂上表面断裂两种模式;断口存在大量韧窝和细小弥散分布的第二相粒子,接头呈韧性断裂。