铝合金搅拌摩擦焊研究现状

在搅拌摩擦焊接中,焊接缺陷、接头组织都将影响到接头的最终性能.而焊接缺陷、接头组织都受到材料流动形式和焊接热循环的影响,因此以上各方面都在铝合金搅拌摩擦焊中受到极大关注.本文将从这几个方面对铝合金搅拌摩擦焊接的研究现状进行评述.     

铝合金搅拌摩擦焊焊缝微观组织

搅拌摩擦焊( FSW)焊接技术是英国焊接研究所(TWI)于1991年发明并获得专利保护的一项新型固相连接技术[1-2].此方法的最大特点就是焊接温度低于材料熔点,可避免由熔焊所带来的裂纹、气孔等缺陷.通过此方法可获得优质的焊接接头,尤其适用于航天、航空工业及船舶制造业等.     

热源同轴辅助搅拌摩擦焊热过程数值分析

针对空间环境焊接修复与组装需求,提出热源辅助固相焊接方法,以避免高真空与微重力空间环境的不利影响。该辅助热源采用激光同轴加热中空搅拌头,间接为焊缝提供热输入。在对激光束于搅拌头小孔中的反射与吸收行为进行分析的基础上,建立复合焊接热源模型,对复合焊接过程温度场进行了数值计算。分析结果表明,加入激光辅助热源能将焊缝最高温度从394℃提高到511℃,激光热量主要加热搅拌针周围的材料,具有局部加热的特点;在相同条件下,辅助热源提高了焊接热输入,焊缝金属软化程度增加,为降低焊接作用力和提高焊接速度提供条件;仿真结果与实测结果对比的一致性说明复合焊接分析模型能够用于预测焊接过程的温度场,为优化工艺参数提供理论依据。     

搅拌摩擦焊技术研究进展

综述了近十年来国内外搅拌摩擦焊技术的发展概况和最新进展,阐述了搅拌摩擦焊技术的原理和工艺特点及其广泛的工业应用前景,指出开展搅拌摩擦焊技术研究的必要性和紧迫性。     

聚合物与铝合金特异性材料搅拌摩擦焊

聚合物与铝合金异质结构是满足结构性能与轻量化设计双重技术指标的有效途径.搅拌摩擦焊(Friction stir welding,FSW)是以低温和大塑性变形为主要特征的固相焊接技术,基本不受材料的晶体结构和物理化学性能的影响,可实现聚合物与铝合金特异性材料的优质连接.针对焊接参数优化、接头成形、缺陷类型及成因和接头强度...     

2219铝合金搅拌摩擦焊结构ECA评定

基于含缺陷结构断裂评定的COD设计曲线与净截面屈服失效判据,对2219铝合金搅拌摩擦焊结构进行了工程临界评定(ECA)。分析了2219铝合金搅拌摩擦焊接头焊核区、热机影响区、热影响区和母材区的临界裂纹尺寸,确定了不同载荷水平下2219铝合金搅拌摩擦焊结构的表面缺陷容限,并对特定内压下2219铝合金运载火箭贮箱筒段搅拌摩擦焊纵缝进行了ECA评定,为2219铝合金搅拌摩擦焊结构的断裂控制提供了参考。研究结果表明,纵向前进边热影响区为2219铝合金搅拌摩擦焊接头断裂控制的关键区域,特定内压条件下给定的表面缺陷可以接受。     

2524铝合金的搅拌摩擦焊对接工艺

以2524-T3板材作为试验材料,研究了薄板的搅拌摩擦焊对接工艺,优化了对接焊的工艺参数,获得了焊接工艺窗口及最优工艺参数.在最优工艺参数下生产的对接焊件具有良好的质量外观,焊件的变形量和焊缝减薄量极小;焊件的X射线检测结果表明焊件内部质量良好,没有在照片上发现缺陷;金相组织分析显示,焊缝横截面组织均匀致密;焊接接头静力拉伸性能测试结果表明焊缝抗拉强度的平均为397 MPa,为母材抗拉强度的90.4％.     

大厚度飞机铝合金搅拌摩擦焊性能研究

大厚度航空高强铝合金是飞机机翼框架、油箱底板等飞机结构中常用的材料.以往针对大厚度铝合金结构一般采用熔化极气体保护焊,工艺多采用两面多层焊,工序复杂,生产效率低;     

2024铝合金搅拌摩擦焊残余应力分布研究

采用9组不同的焊接参数,利用分割释放法对3.2mm厚2024-T3铝合金板搅拌摩擦焊对接板进行了上下两表面纵向残余应力的测量,然后对其分布规律进行了分析研究。结果表明,上表面的纵向残余应力呈现双峰值,峰值出现在轴肩两侧边缘,不对称分布,前进侧残余拉应力普遍高于后退侧;下表面呈现单峰值,峰值出现在焊缝中心附近,靠近前进侧;下表面的纵向残余应力峰值普遍高于上表面;上下两表面的纵向残余应力峰值会随着转速的增加或者焊速的减小而减小,即会随着热输入量的增加而减小。     

铝合金超声辅助搅拌摩擦焊接工艺研究进展

超声辅助搅拌摩擦焊接(UaFSW)是一种搅拌摩擦焊接改型新工艺,通过在搅拌摩擦焊接过程中施加超声外场,达到改善常规搅拌摩擦焊接工艺不足的目的.根据近年来UaFSW领域的研究进展,对铝合金UaFSW焊接工艺及机理的研究进行了全面综述,总结了超声能量的施加方式、超声的作用效果及其作用机理.相比于常规搅拌摩擦焊接,UaFSW...     

搅拌摩擦焊技术应用现状及发展趋势

概述了搅拌摩擦焊技术的原理及发展历程,详尽地介绍了搅拌摩擦焊在国内航空航天、船舶、轨道交通、汽车、兵器、电子等工业领域的应用现状,并指出搅拌摩擦焊发展中存在的问题及发展趋势.     

几种新型搅拌摩擦焊技术

经过多年的发展和实践,新型的搅拌摩擦焊技术层出不穷,涉及领域广泛,其中最具代表性和创新性的新型搅拌摩擦焊技术有:双轴肩自适应搅拌摩擦焊技术、复合热源搅拌摩擦焊接技术、动态控制低应力无变形搅拌摩擦焊技术和双头搅拌摩擦焊技术。     

飞机铝合金搅拌摩擦焊与铆接接头力学性能对比

由于传统焊接对2000及7000系航空铝合金材料具有难焊性和不可焊性,目前飞机制造中零部件的装配连接使用了大量的铆接和螺栓连接结构.搅拌摩擦焊(FSW)技术很好地解决了2000及7000系铝合金的焊接问题.     

铝合金搅拌摩擦焊对搭接接头Hook缺陷研究

对厚度为16mm与20mm的6082铝合金对搭接接头进行搅拌摩擦焊接试验,结果表明,对搭接接头搅拌摩擦焊接工艺参数可调范围较宽,搅拌头旋转速度在300~600r/min及焊接速度在60~200mm/min条件下,能够获得完整无缺陷的焊接接头。搭接面处于前进侧时,Hook缺陷向上偏转,角度大于90°;搭接面处于后退侧时,Hook缺陷向下偏转,角度小于45°。     

铝合金搅拌摩擦焊后人工时效力学性能数值模拟

采用KWN模型构建搅拌摩擦焊接中Al-Mg-Si系铝合金沉淀相演化计算模型,通过将屈服强度分为晶粒大小、固溶相和析出相三部分贡献,可以计算平板搅拌摩擦焊后的屈服强度和硬度。进一步研究不同焊后人工时效条件下,焊接平板力学性能变化的机理。结果表明:更长的焊后保温时间有利于搅拌区力学性能的回复;较高的保温温度有利于搅拌区力学性能的快速回复,但是当温度高于200℃时,长时间保温会使母材软化,不利于力学性能回复;通过焊后人工时效不能明显改善热影响区的力学性能。     

铝合金厚板搅拌摩擦焊焊缝疏松缺陷形成机理

采用圆锥形搅拌头焊接20mm厚的7075-T6铝板,分析焊接过程中焊缝内部疏松缺陷的形成过程及原因。研究表明,焊缝表面成形良好,无明显缺陷。但是,在焊缝轴肩区和焊核区之间出现了疏松缺陷。分析认为,焊缝上、下部金属温度差太大,导致其塑性流动行为发生变化是疏松缺陷形成的主要原因。搅拌摩擦焊(FSW)过程中,焊缝上部金属温度较高,而底部温度仍然很低,脱离搅拌针端部的塑化金属在周围冷金属巨大的变形抗力作用下转而沿搅拌针表面往上迁移。到达轴肩区下方汇聚区时,由于轴肩区金属温度高,向下的挤压力太小,导致回迁上来的塑化金属继续往上迁移并冲破轴肩区而沿轴肩边缘溢出形成飞边。汇聚区内没有足够的塑化金属填充、焊缝无法被压实而产生疏松孔洞。通过建立疏松缺陷形成的物理模型,可以更直观地反映出焊缝金属流动形态及缺陷形成过程。     

厚板铝合金静止轴肩搅拌摩擦焊热过程及受力状态数值分析

基于Deform–3D软件建立了12mm板厚6061–T6铝合金静止轴肩搅拌摩擦焊接(Stationary Shoulder Friction Stir Welding,SSFSW)过程热力耦合数值模型,探讨了焊接工艺对SSFSW温度场、热循环及受力状态的影响规律.计算结果表明:焊接转速增加50％将引起焊核最高温度增加...     

搅拌摩擦焊搅拌头的研究进展

概述了国内外铝合金、镁合金、铜合金、钛合金及钢铁材料等多种合金搅拌摩擦焊用搅拌头的结构设计、材料、磨损失效和寿命等方面的研究进展,对比了各搅拌头的结构设计和材料性能优缺点,分析了搅拌头失效方式和寿命,展望了搅拌头的研究发展趋势。     

搅拌摩擦焊助力中国航天

搅拌摩擦焊是英国焊接研究所(TWI)1991年发明的一种新型连接技术,是世界焊接技术发展史上自发明到工业应用时间跨度最短和发展最快的一项神奇的固相连接新技术.由于这种新型固相连接技术在制造成本、连接质量等方面的诸多优越性,搅拌摩擦焊自发明以来就受到宇航制造工业的密切关注和支持,并于1996年在宇航工业上得到应用.     

基于RBFNN-ACO的铝合金搅拌摩擦搭接焊工艺参数优化

采用尖部半螺纹搅拌针进行6151铝合金搅拌摩擦搭接焊试验,并基于径向基神经网络与蚁群算法相结合的方法优化工艺参数,达到改善搭接界面结构特征,进而实现最大化接头承载能力的目的。研究结果表明,当转速、焊速和下压量分别为1504 r/min、207 mm/min和0.12 mm时接头的拉剪载荷最大达5.06 kN/mm,比优化前的最大拉剪载荷提高了6.08%。径向基神经网络与蚁群优化算法相结合的智能方法为优化焊接工艺参数,进一步提高铝合金搅拌摩擦搭接接头强度提供了一种有效途径。