搅拌摩擦焊用搅拌头的研究进展

搅拌头的设计是搅拌摩擦焊技术的核心。对搅拌头技术发展进行了简单的介绍并对搅拌头的研究现状做了比较详尽的总结。对五种具有代表性的搅拌头,就其各自的优点进行了介绍。     

搅拌摩擦焊--革命性的宇航制造新技术

宇航工业的飞速发展要求宇航制造业不断采用新材料和新工艺来满足市场需求,搅拌摩擦焊作为一项新型的革命性的连接技术,为宇航制造工业中轻合金的低成本、高效率和高质量连接提供了有效途径;搅拌摩擦焊在美国和欧洲宇航工业中的成功应用预示着搅拌摩擦焊在宇航领域具有巨大的潜在应用背景和前景,经过系统的研究和开发,搅拌摩擦焊将是宇航工业制造领域的主导连接技术。本文在介绍搅拌摩擦焊的基础上,系统阐述了搅拌摩擦焊在宇航制造工业中的研究、应用,并且对搅拌摩擦焊在中国宇航工业中的发展和应用进行了简要概括和展望。     

铝合金搅拌摩擦焊与熔焊航天行业标准的对比分析

简介搅拌摩擦焊接基本原理和特点,概述国内外搅拌摩擦焊接有关标准的研究现状,并对航天行业标准《铝合金搅拌摩擦焊技术条件》中规定的缺陷定义、接头质量要求以及接头检验要求等与熔焊标准进行了对比分析,指出该标准对于推广搅拌摩擦焊接技术,提高航天产品制造水平具有重要的作用。     

AZ31镁合金搅拌摩擦焊工艺研究

采用带螺纹的搅拌头对10mm厚的镁合金在不同的工艺参数下进行搅拌摩擦焊,并观察了焊缝的表面形貌和显微组织,结果表明:当n/v比在一定的合适范围内时,才能获得焊缝成形优良的接头;焊核区的金属在搅拌头摩擦热和旋转搅拌的作用下发生塑性变形,并产生细小等轴状的动态再结晶晶粒,晶粒大小约为4.5μm,β-Mg17All2经过搅摩擦焊后弥散分布;前进侧和返回侧的金属均沿着焊核边缘向上迁移,前进侧焊缝过渡区域金属流变剧烈,而返回侧过渡区域的金属流变较缓和,存在一个渐变的过渡区域。     

新一代运载贮箱搅拌摩擦焊应用研究

在分析搅拌摩擦焊(FSW)原理和工艺特点的基础上,设计了适于厚6 mm 2219铝合金焊接用搅拌头,进行了平板工艺试验,以及焊缝的外观质量、金相组织和力学性能评定。采用线能量因子确定了最佳工艺容限。新一代运载2219铝合金贮箱1∶1验证件的焊接和压力试验证明,FSW的焊接质量、构件整体尺寸精度和生产效率都远高于传统的交流钨极惰性气体保护焊(TIG),完全满足新一代运载贮箱的制造要求。     

搅拌摩擦点焊技术简介

搅拌摩擦点焊(FSSW)是在搅拌摩擦焊的基础上开发的一种新型固相修补焊接技术,具有接头质量高、缺陷少、变形小等优点。详细阐述了搅拌摩擦点焊焊接原理和技术特点,介绍了国内外研究现状及其在汽车等制造业中的应用,指出搅拌摩擦点焊在运载工具铝合金结构件制造过程中具有重要意义,是未来铝合金连接技术的发展方向之一。     

摩擦塞焊研发与关键问题

如果将搅拌摩擦焊认定为铝合金焊接上的一场革命,摩擦塞焊则是铝合金补焊工艺上一次质的飞跃。文章阐明了摩擦塞焊的工作原理,详细论述该工艺的发展、研发中出现的几个关键问题和解决途径。     

2A14铝合金返修焊技术

根据2A14铝合金的冶金特点，针对对接接头和锁底焊缝的不同要求，提出了相应的采用缺陷槽的补焊工艺。分析了焊接位置、补焊层数及两面补焊、预热和缓冷、补焊的收／起弧及长度、电源选择、环境控制、补焊顺序和方向，以及装配等因素的影响。由不同运载贮箱补焊的结果可知，该工艺措施有效，补焊质量较好，提高了补焊的一次合格率。     

低碳钢Q235A搅拌摩擦焊接的接头金相组织分析

用钼合金搅拌头对3mm厚低碳钢Q235A钢板进行搅拌摩擦焊接,焊接过程中采用加辅助热源和无辅助热源两种情况,获得质量良好的焊接接头,焊接温度最高可达1000℃以上。切取焊缝区域制成试样,用光学显微镜观察其显微组织进行分析,发现焊缝接头分为母材区、热影响区及搅拌区三个明显区域,而热机械影响区不甚明显。热影响区主要为等轴晶粒铁素体和球化珠光体,搅拌区金属在焊接过程中因塑性变形发生动态再结晶,抑制了晶粒长大,冷却后获得细小的先共析铁素体、铁素体和珠光体组织。     

钛合金搅拌摩擦焊接接头的微观组织分析

对4mm厚的TC4钛合金板进行搅拌摩擦焊接,获得良好的焊接接头。截取一块,用光学金相显微镜观察截面的显微组织。焊接过程中搅拌区的温度达到β相变温度以上,由于温度和变形程度不同,搅拌区不同位置的组织有所不同。热机械影响区因为受到热和塑性变形双重作用引起动态再结晶,形成较小的等轴α相。     

自然时效对Al⁃Zn⁃Mg合金搅拌摩擦焊接头显微硬度与残余应力影响

搅拌摩擦焊接与弧焊有本质的不同,材料经历的温度循环特征、约束状态与弧焊区别明显,应进一步开展长期服役性能的研究。归纳了搅拌摩擦焊接的特殊性,针对Al-Zn-Mg系T4态铝合金材料,测试分析了焊后随时效残余应力分布、硬度变化特征,测试焊缝及前进、退出侧的极化曲线,发现了搅拌摩擦焊接接头的焊接残余应力回升现象。结合接头硬度、组织特征,实际生产中搅拌摩擦焊接缺欠特征及位置概率,与搅拌摩擦焊接接头电化学测试结果印证,对应力回升引起的应力腐蚀风险等工艺风险性进行了预测。上述工作对认识、规范搅拌摩擦焊接生产,保证焊接质量具有重要的工程价值。     

焊接方法对5A06铝合金厚板焊缝接头性能的影响

分别采用搅拌摩擦焊(FSW)和熔化极氩弧焊(MIG)对20mm厚的5A06铝合金进行了焊接试验,对两种焊接方式的焊缝接头进行了机械性能测试、显微组织的观察以及表面残余应力的检测。结果表明,搅拌摩擦焊缝接头的抗拉强度比熔化极氩弧焊缝接头的高,搅拌摩擦焊缝接头往往断裂于前进侧的熔合过渡区,熔化极氩弧焊缝接头断裂于热影响区;相比熔化极氩弧焊,搅拌摩擦焊接头晶粒明显细化,焊缝中Mg、Mn等合金元素烧损明显减少,焊缝表面的残余应力水平也较低。     

固体火箭发动机滚动球窝喷管强化接头材料性能分析

为提高某固体火箭发动机滚动球窝接头接触承载能力,降低系统摆动力矩,以单珠承载试验模型为计算模型,采用摩擦接触问题的Lagrange乘子法与弹塑性耦合的有限元理论,计算分析了具有不同强化层材料性能的阳球试件与滚动体接触位置处的接触应力、摩擦应力、变形及破坏机理;解决了阳球不同强化层材料性能对接头接触承载性能的影响问题。根据计算分析结果,提出了满足弹塑性摩擦接触性能条件下,小的摩擦系数、小的弹性模量和较大的屈服极限相配合的阳球强化层材料性能要求;通过与单珠承载试验对比分析,检验了有限元建模及计算结果的合理性。     

航天用复合材料的应用研究现状与展望

复合材料在航天工业领域已经获得了广泛的应用。本文重点介绍了我国航天用复合材料的研究情况,并展望了今后的发展趋势。对复合材料的修补技术、高低温性能测试技术、性能表征与质量控制以及应用基础研究也作了简要介绍。