1.8mm2024-T4铝合金板的搅拌摩擦焊接

采用搅拌摩擦焊方法对厚度为1.8mm2024-T4铝合金薄板进行焊接实验,通过高压水冷装置来控制由残余应力产生的失稳翘曲变形,并对焊缝的微观组织与力学性能进行了分析.结果表明:用搅拌摩擦焊方法焊接1.8mm厚的2024-T4铝合金薄板可得到外表成形美观、内部无缺陷的平板对接接头.在冷却水压为0.4MPa、搅拌针旋转速度为2100r/min、焊接速度为120mm/min时,搅拌摩擦焊的焊接接头强度可达到377.9MPa,达到母材强度的80.39%.     

焊接工艺参数对镁铝异种材料搅拌摩擦焊的影响

为研究焊接参数和搅拌头结构对异种材料搅拌摩擦焊的影响,分别使用带有和不带搅拌针的搅拌头对AA5754铝合金和AZ31镁合金薄板进行搅拌摩擦焊。结果表明,焊核区的原始晶粒变成了细小的等轴再结晶晶粒,热机影响区的晶粒相比焊核区的要大,热影响区的微观组织较粗大;采用带搅拌针的搅拌头对镁、铝合金异种材料焊接得到的焊缝表面质量较好,ω=1 200 r/min、ν=300 mm/min为最优的焊接参数,两种材料的界面结合良好。     

搅拌摩擦微连接设备及工艺研究

由于已在航空航天及电子领域广泛应用的铝、镁合金难以实现超薄板焊接,研究设计了基于Mach3软件控制系统的搅拌摩擦微连接焊机。利用该设备进行焊接作业,宜采用轴肩直径为6～8 mm的搅拌工具针对厚度在1 mm内的薄板进行施焊,且可进行3D成型搅拌摩擦微连接,焊接热输入、焊件变形小,焊缝成形美观。Mach3软件控制系统具有优秀的兼容性、可操作性和稳定性,操作简单、维护方便并具有开放性,搅拌摩擦微连接焊机体积小、质量轻、安装方便,焊机整体稳定性高、可操作性强。     

AZ91D薄板搅拌摩擦焊

实现了厚度为2.2 mm铸造镁合金AZ91D薄板的搅拌摩擦焊和钨极氩弧焊,分析了搅拌摩擦焊工艺参数对焊接接头成形的影响和接头组织变化,考察了搅拌摩擦焊接头的力学性能.在搅拌头旋转速度为1 380 r/min时得到了比较理想的焊接接头,而1 960 r/min的转速过大.接头不同区域所受的机械力和热量不同,显微组织明显不同.搅拌区晶粒细小,显微硬度和强度都有所提高.搅拌摩擦焊接头力学性能与热输入有关;与氩弧焊接头相比,搅拌摩擦焊接接头的性能更好.     

便携式搅拌摩擦焊设备研制可行性探讨

在分析搅拌摩擦焊原理的基础上,自制了便携式搅拌摩擦焊原理样机,进行了3 mm厚7A52铝合金薄板的焊接试验。结果表明,在辅助热源加热条件和外加作用力适当的情况下,搅拌头转速为800 r/min时,能够获得表面成形良好的焊接接头,验证了便携式搅拌摩擦焊设备研制的可行性。从设备、工艺和偏移力等方面分析了原理样机中存在的问题,并提出了相应的解决措施,为下一步研制搅拌摩擦焊设备提供了理论指导。接头的微观组织和显微硬度的测试分析表明,其与普通搅拌摩擦焊接头类似。     

6061-T6铝合金中空薄壁型材双轴肩搅拌摩擦焊工具设计与工艺分析

基于双轴肩搅拌摩擦焊热输入的理论分析,建立了焊接工具结构尺寸特征值与待焊工件厚度之间的工程模型.利用该工程模型,设计并优化得到适用于厚度为2.5 mm的6061-T6铝合金薄板的双轴肩搅拌摩擦焊工具.使用该工具对中空薄壁型材进行焊接,并对焊接工艺参数进行优化. 结果表明,当焊接工具转速为1 000 r/min、焊接速度为600 mm/min时,可以得到综合力学性能最佳的焊接接头,其中正面焊缝焊接接头抗拉强度可达231 MPa,为母材抗拉强度的77%,弯曲角度达180°;反面焊缝焊接接头抗拉强度可达226 MPa,为母材抗拉强度的76%,弯曲角度达180°.     

基于田口法的高硅铝合金超高旋转速度搅拌摩擦焊接工艺优化

超高旋转速度搅拌摩擦焊借助超高旋转速度摩擦热量实现了薄板高硅铝合金的连接,这一方法大大降低了搅拌摩擦焊接的轴向力,减小了焊接变形,对焊接薄板铝合金具有独特的优势。文中以焊缝成形质量和焊接接头抗拉强度作为响应值,基于田口法对影响焊接质量的主要焊接工艺参数(旋转速度、焊接速度和下压量)进行试验设计,优化高硅铝合金超高旋转速度搅拌摩擦焊工艺。结果表明,焊接速度和下压量是显著影响因素,最优焊接工艺参数焊接速度为60 cm/min,旋转速度为14 000 r/min,下压量为1.8 mm。这一工艺条件下高硅铝合金超高旋转速度搅拌摩擦焊接接头的最大抗拉强度为129 MPa,达到母材高硅铝合金抗拉强度的97%。     

基于田口法的高硅铝合金超高旋转速度搅拌摩擦焊接工艺优化

超高旋转速度搅拌摩擦焊借助超高旋转速度摩擦热量实现了薄板高硅铝合金的连接,这一方法大大降低了搅拌摩擦焊接的轴向力,减小了焊接变形,对焊接薄板铝合金具有独特的优势。文中以焊缝成形质量和焊接接头抗拉强度作为响应值,基于田口法对影响焊接质量的主要焊接工艺参数(旋转速度、焊接速度和下压量)进行试验设计,优化高硅铝合金超高旋转速度搅拌摩擦焊工艺。结果表明,焊接速度和下压量是显著影响因素,最优焊接工艺参数焊接速度为60 cm/min,旋转速度为14 000 r/min,下压量为1.8 mm。这一工艺条件下高硅铝合金超高旋转速度搅拌摩擦焊接接头的最大抗拉强度为129 MPa,达到母材高硅铝合金抗拉强度的97%。     

MB3镁合金搅拌摩擦连接工艺研究

针对工业用MB3镁合金进行了搅拌摩擦焊接试验。分析了各工艺参数及搅拌头形状对焊缝质量的影响。经过力学测试表明；对于3mm厚的MB33镁合金，采用搅拌头旋转速度为1500r／min，焊速48mm/min时焊接接头成形良好，性能优良。     

2024-T4超薄铝合金机器人搅拌摩擦焊接头组织及力学性能

机器人作为搅拌摩擦焊系统的载体时,由于其关节采用串联模式进行连接,在焊接过程中关节易发生变形,而变形的释放会导致焊漏等缺陷,制约了机器人搅拌摩擦焊系统在超薄板焊接过程中的应用. 针对上述问题,文中对0.5 mm厚超薄2024-T4铝合金板进行了机器人搅拌摩擦焊工艺研究. 结果表明,增加下压量或提高主轴转速成功实现薄板铝合金焊接,在主轴转速为2 500 r/min,焊接速度为600 ~ 1 000 mm/min工艺参数内,接头强度呈现升高趋势,最高可达408 MPa,达到母材90%. 接头硬度呈双“W”形分布,其断裂形式为韧性断裂.     

AZ91D镁合金搅拌摩擦焊接头组织与性能

采用搅拌摩擦焊对AZ91D镁合金进行焊接试验,研究了搅拌摩擦焊接头的组织与性能.结果表明,当转速为1 000～1 400 r/min、焊速为50～150 mm/min时,均可得到表面成形良好、内部无孔洞和隧道的焊缝;焊接区与母材组织差异极大,焊接区形成细小、均匀的再结晶组织,具有锻造组织特征;热影响区为部分再结晶组织,再结晶晶粒沿原铸造晶粒的晶界生长;对接头进行拉伸试验,断裂发生在母材处,表明接头的抗拉强度高于母材.     

基于CEL模型的搅拌摩擦焊接7055铝合金仿真模拟

基于耦合的欧拉—拉格朗日(CEL)模型,建立了高可靠性、高精度的搅拌摩擦焊7055铝合金热力耦合计算模型,开展了焊接工艺参数对7055铝合金焊接接头温度、等效应变以及缺陷预测结果的影响规律的研究,并分析和讨论了搅拌摩擦焊试验验证模拟结果的可靠性. 7055铝合金搅拌摩擦焊CEL模型预测结果表明,温度和等效塑性应变与转速呈正比,与焊接速度呈反比,这主要与焊接工艺参数影响轴肩与7055铝合金的摩擦生热及材料的流动,使焊接温度和等效塑性应变值发生变化有关.当焊接速度在60 ? 300 mm/min、转速在300 ? 1 200 r/min范围内,焊接温度均低于7055铝合金熔点,当焊接速度增加到300 mm/min时,由于产热不足,温度和等效塑性应变均降低,此时在焊接接头处容易产生孔洞缺陷.7055铝合金搅拌摩擦焊试验结果表明,当转速为600 r/min、焊接速度为180 mm/min时,7055铝合金接头组织致密,接头抗拉强度达到489 MPa,断后伸长率为4.0%.当焊接速度提高至300 mm/min时,接头抗拉强度为411 MPa,断后伸长率仅为1.0%.这与产热不足导致接头处结合较差有关,与模拟结果一致.     

Effect of welding speed on the material flow patterns in friction stir welding of AZ31 magnesium alloy

The clear zigzag-line pattern on transverse cross sections can be used to explain the formation mechanism of the weld nugget when friction stir welded AZ31 magnesium alloy without any other insert material is used as mark. It provides a simple and useful method to research the joining mechanism of friction stir welding. The rotation speed is kept at 1000 r/min and the welding speed changes from 120 mm/min to 600 mm/min. The macrostructure on the transverse cross section was divided into several parts by faying surface. The results show that the shape and formation procedure of the weld nugget change with the welding speed. There are two main material flows in the weld nugget： one is from the advancing side and the other is from the retreating side. A simple model on the weld nugget formation of FSW is presented in this article.     

Microstructure and mechanical properties of friction stir weld of dissimilar AZ31-O magnesium alloy to 6061-T6 aluminum alloy

Dissimilar friction stir welding between AZ31-O Mg and 6061-T6 Al alloys was investigated. 3 mm thick plates of aluminum and magnesium were used. Friction stir welding operations were performed at different rotation and travel speeds. The rotation speeds varied from 600 to 1400 r/min, and the travel speed varied from 20 to 60 mm/min. Defect-free weld was obtained with a rotation speed of 1000 r/min and travel speed of 40 mm/min. Metallographic studies showed that the grain size in the stir zone is much finer than that in the base metals. Complex flow pattern was formed in the stir zone. Microhardness measurement revealed an uneven distribution in the stir zone. Tensile test results indicated that the tensile strength of the welded specimen is about 76% of AZ31 Mg alloy and 60% of the 6061 Al alloy in tensile strength. SEM fracture surface image of the welded specimen indicated that the welded specimen failed through brittle-mode fracture.     

Influences of Welding Speed on Tensile Properties of Friction Stir Welded AZ61A Magnesium Alloy

This article reports the influences of welding speed on tensile properties of the friction stir welded AZ61A magnesium alloy. Five different welding speeds ranging from 30 to 150 mm/min were used to fabricate the joints. Tensile properties of the joints were evaluated and correlated with the stir zone microstructure and hardness. From this investigation, it is found that the joint fabricated with a welding speed of 90 mm/min exhibited the acceptable tensile properties compared to other joints. The formation of fine grains in the stir zone is the main reason for the higher hardness and acceptable tensile properties of these joints.     

根部未焊合对AZ31B镁合金搅拌摩擦焊接头性能的影响

针对厚4.3 mm的AZ31B镁合金短针设计搅拌摩擦焊接,研究工艺参数对根部未焊合率的影响,并通过接头组织与拉伸断口形貌分析,分析了根部未焊合对接头抗拉强度的影响。结果表明:焊接速度一定时,当搅拌头旋转速度超过临界值950 r/min时,随着转速的增加,接头根部未焊合率降低。当旋转速度一定时,焊接速度对接头未焊合率几乎无影响。所有拉伸试样均在根部未焊合界面处起裂并发生断裂,而焊合区断口呈现典型的韧脆混合断裂特征。此外,接头抗拉强度随着根部未焊合率的降低而升高,当旋转速度为1 180 r/min、焊接速度120 mm/min时,接头的抗拉强度达到最大值188 MPa,为母材强度的76.4%。     

LF21板搅拌摩擦焊接头组织与焊接工艺关系的研究

利用搅拌摩擦焊方法对LF21铝合金板进行了焊接实验。分析了接头组织分区情况，探讨了搅拌头尺寸及焊接工艺参数对其接头组织的影响。经过实验得知：焊接时，搅拌头旋转速度为950～1500r／min，焊接速度为23．5-375mm／min，皆可获得接头性能尚可的焊接接头。同时发现，搅拌头旋转速度与焊接速度越小焊缝组织越细小：当两焊板间留有间隙时对焊缝孔洞的形成有一定的影响。     

真空搅拌摩擦焊机的研制

为了获得性能优异的轻合金(铝、镁合金等)复合板,研制了一台真空搅拌摩擦焊机,有效解决了由于铝镁合金电子束焊接性能差而无法真空制坯的问题。详述了该设备的结构以及工作原理,其相应的组成系统包括机械系统、控制系统、真空系统、冷却系统、气动系统。通过PLC控制真空系统、冷却系统、气动系统来完成抽真空过程,通过CNC控制的伺服驱动系统实现平面以及曲面的焊接,并使用该设备对7050铝合金进行了焊接试验。结果表明,转速为600 r/min,焊接速度为100 mm/min时,焊接接头力学性能以及表面平整度最佳。该设备的研制为深入研究轻合金复合板制备工艺、界面微观组织演变及结合机理提供了必要的工具和手段。 创新点：(1)研制在真空环境下焊接铝、镁等轻合金材料的搅拌摩擦焊机,并获得了7050铝合金的最佳焊接工艺参数。 (2)该设备为轻合金复合板的焊接提供了良好的试验平台。     

Q235钢板与6082铝合金搅拌摩擦焊工艺

通过对Q235钢板和6082铝合金进行搅拌摩擦焊接,并用正交试验对搅拌摩擦焊工艺参数进行优化. 结果表明,焊接过程中,将钢板放在返回侧,铝板放在前进侧[1],离搅拌针较近的钢侧金属发生软化,并且在轴肩横向切应力作用下形成短"钉子",最终在搅拌针的旋转作用下填充到搅拌针后方形成的空腔内,当下压量为0.2 mm时,比较容易得到优质的焊缝;搅拌针旋转速度为260 r/min,焊接速度为16 mm/min,针头偏向铝侧0.2 mm时,所得焊缝的抗拉强度为141.204 MPa,断裂发生在铝侧焊核区与热力影响区的交界处;钢侧热机影响区的硬度比母材高,而铝侧热机影响区比母材低.     

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...