2024-T42铝合金点焊接头性能研究

为改善高强铝合金接头连接性能,提高焊接质量,研究了2024-T42铝合金回填式搅拌摩擦点焊(RFSSW)、电阻点焊和铆接3种不同接头的连接性能,采用显微组织观察试验、拉伸试验、拉剪试验和显微硬度试验等方法,对接头组织和性能进行表征与分析.结果 表明:RFSSW接头的力学性能最优,拉剪性能达到7.23 kN,较铆接和电阻...     

深冷处理对5A06铝合金FSW接头组织和力学性能的影响

为了避免铝合金焊接接头软化,提升接头力学性能,采用FSW对5A06铝合金进行对接试验,在转速为1 200 r/min、焊速为150 mm/min的条件下,将焊接接头加工成一定尺寸的金相试样和拉伸试样,研究深冷处理时间对5A06铝合金搅拌摩擦焊接头组织和力学性能的影响规律,采用显微组织观察试验、显微硬度试验和拉伸试验等方法,对接头组织和力学性能进行表征与分析。结果表明：深冷处理具有细化晶粒、促进析出相析出的作用,提高了接头力学性能;经过12 h深冷处理后,接头的抗拉强度和伸长率分别达到385.3 MPa和17.2%,与未经深冷处理的接头相比,分别提高了7.4%和23.7%。因此,深冷处理可以有效提升铝合金焊接接头的力学性能,为其更广泛的应用提供了理论基础和技术参考。     

补焊对5A02铝合金焊接接头力学性能的影响

本文以某型飞机5A06铝合金焊接模拟件的原始焊接接头和一次补焊接头为研究对象,通过拉伸试验、疲劳试验,研究了补焊对铝合金焊接接头力学性能的影响。结果表明：补焊对接头拉伸性能没有明显的影响,但是会明显降低焊接接头的中值疲劳强度。     

钪铒微合金化对7A52合金焊缝组织与性能的影响

采用传统ER5183焊丝及单独和复合添加Sc,Er的自制5183焊丝对7A52铝合金进行钨电极惰性气体保护焊,并对焊接接头的力学性能和焊缝显微组织进行了研究.结果表明,拉伸断裂均在焊缝中心处,焊缝处是焊接接头的最薄弱环节,其次是焊接热影响区内的软化区.在ER5183焊丝中添加微量元素Sc和Er可有效细化焊缝处的组织,提高合金焊接接头的强度,其中单独添加Sc的焊丝效果最好,单独添加Er的焊丝效果次之.焊接接头的抗拉强度可达3324MPa,是母材强度的725%.     

下扎深度对AZ91镁合金回填式搅拌摩擦点焊接头组织和断裂行为的影响

We used refill friction stir spot welding (RFSSW) to join 2-mm-thick AZ91D-H24 magnesium alloy sheets, and we investigated in detail the effect of tool plunge depth on the microstructure and fracture behavior of the joints. A sound joint surface can be obtained using plunge depths of 2.0 and 2.5 mm. Plunge depth was found to significantly affect the height of the hook, with greater plunge depths corresponding to more severe upward bending of the hook, which compromised the tensile-shear properties of the joints. The hardness reached a minimum at the thermo-mechanically affected zone due to the precipitation phases of this zone as it dissolved into the α-matrix during the welding process. The fracture modes of RFSSW joints can be divided into three types: shear fracture, plug fracture, and shear–plug fracture. Of these, the joint with a shear–plug fracture exhibited the best tensile-shear load of 6400 N.     

Mg/Al异种材料瞬间液相过冷连接工艺研究

采用瞬间液相过冷连接工艺对AZ31镁合金和5083铝合金进行连接实验,研究保温扩散时间t2对焊缝微观组织及力学性能的影响。利用SEM,EDS,XRD和微观硬度计对接头剖面的微观组织和力学性能进行表征;在拉伸试验机上测试接头拉伸强度,利用SEM对断口形貌进行分析。研究结果表明:采用瞬间液相过冷连接工艺可以实现Mg/Al异种材料的有效连接;随着保温扩散时间t2的增加,接头的抗拉强度随之提高,当t2=30 min时,接头抗拉强度最高达到20.5 MPa;拉伸断口形貌具有明显的脆性断裂的特征,铝合金侧主要有解理面和撕裂棱组成,而镁合金侧属于典型的沿晶断裂形貌;在接头处形成MgAl,Mg2Al3,Mg0.44Al0.56和Mg17Al12金属间化合物,结合界面的微观维氏硬度最高达320。     

铝-铜合金回填式搅拌摩擦点焊接头 连接机理与断裂模式分析

为了提高飞机蒙皮连接强度,采用回填式搅拌摩擦点焊(RFSSW)技术对飞机蒙皮材料2524-T3进行了焊接试验。采用体式显微镜和金相显微镜对接头组织进行观察,通过拉剪试验和拉脱试验对接头进行力学性能测试,对断口进行扫描分析。结果表明:接头成形良好,无明显缺陷,RFSSW接头在热机耦合作用下,焊点形成4个不同显微组织区域;RFSSW接头力学性能普遍高于铆接,焊接接头剪切性能达到7.233 kN,较铆接提高113.4%,焊接接头拉脱性能达到3.172 kN,较铆接提高6.16%;接头断裂呈现为焊核剥离断裂和塞型断裂两种模式,当接头下扎深度较浅,焊点内部搅拌不足时产生焊核剥离断裂,随着套筒下扎深度的增加,塞型断裂由上板塞型断裂转变为下板塞型断裂,拉剪和拉脱焊核剥离断裂均为韧性断裂,塞型断裂均为混合型断裂。通过对回填式搅拌摩擦点焊接头力学性能的分析,为搅拌摩擦点焊代替铆接在航空结构件上的应用提供理论和技术基础。     

TIG焊工艺对5083铝合金焊接接头力学性能的影响

5083铝合金焊接接头的力学性能是影响产品质量的关键因素之一.设定不同TIG焊工艺,用6012铝合金焊丝对10 mm厚的5083铝合金板进行焊接.焊接试样分为四组,在氩气流量、层间温度相同的情况下,四组试样分别采用五层不同焊接电流、焊速、不填丝自熔或加硼方式的焊接工艺.通过对四组试样进行拉伸实验、断口形貌观察,结合金相组织分析,探究TIG焊工艺对5083铝合金焊接接头力学性能的影响.结果表明：中厚板5083铝合金TIG焊接,采用6012铝合金焊丝,层间温度控制在80 ℃,第五道焊道采用不填丝自熔时,焊接接头的综合力学性能最好.     

某型飞机5A02铝合金焊接接头疲劳性能研究

本文研究了某型飞机所使用的5A02铝合金焊接头的疲劳性能。试验研究了该材料的原始焊接接头与一次补焊接头的疲劳性能,通过疲劳试验及疲劳断口形貌分析等手段对焊接接头疲劳性能进行了研究。试验结果表明,补焊会造成焊缝附近区域材料晶粒粗大,并且补焊后,焊接接头的中值疲劳强度下降。     

铜镀镍磷合金薄膜的储能焊研究

在0.10 mm厚的铜基材料上进行化学镀镍磷合金层后,利用微型储能焊机对薄板进行了焊接试验,通过扫描电镜及拉伸试验机对该焊接接头的显微组织和力学性能进行了研究分析.结果表明:焊接接头由熔核、熔合区和热影响区组成,在储能焊接头中形成了规则的扁平熔核,基体与增强相金属过渡良好.通过拉伸试验可知,焊接接头抗剪切强度可达26.56 MPa,焊点的断裂为韧性延性断裂,避免了脆性断裂,十分适合工程连接.     

双孔微剪切法测定材料的局部强度

工程上进行焊接接头强度设计或承载能力评定时,需要测定焊接接头各区域的局部强度.文章提出一种双孔微剪切局部强度试验测定方法.在被测材料的小区域两侧开2个小孔,剪切压头从其中一孔对被测区域加载直到破坏,根据加载过程中的载荷位移曲线,确定材料的强度.实验说明,该方法具有很好的重复精度.通过对管线钢、紫铜和6063铝合金三种材料的标准拉伸和双孔微剪切的对比试验,发现拉伸屈服强度是屈服剪应力的2.01倍,抗拉强度是最大剪应力的1.46倍.最后测定了焊接接头局部强度,其分布趋势与硬度值基本相似.     

Development of liquid-nitrogen-cooling friction stir spot welding for AZ31 magnesium alloy joints

A liquid-nitrogen-cooling friction stir spot welding (C-FSSW) technology was developed for welding AZ31 magnesium alloy sheets. The liquid-nitrogen cooling degraded the deformability of the welded materials such that the width of interfacial cracks increased with increasing cooling time. The grain size of the stirred zone (SZ) and the heat-affected zone (HAZ) of the C-FSSW-welded joints decreased, whereas that of the thermomechanically affected zone (TMAZ) increased with increasing cooling time. The maximum tensile shear load of the C-FSSW-welded joints welded with a cooling time of 5 or 7 s was larger than that of the friction stir spot welding (FSSW)-welded joint, and the tensile shear load decreased with increasing cooling time. The microhardness of the C-FSSW-welded joints was greater than that of the FSSW-welded joint. Moreover, the microhardness of the SZ and the HAZ of the C-FSSW-welded joints increased, whereas that of the TMAZ decreased, with increasing cooling time.     

高速列车用6005A铝合金厚板的焊接工艺

采用半自动MIG焊完成了厚度为12mm的6005A-T6铝合金板材的连接,通过正交试验研究了焊接工艺参数对焊接接头抗拉强度及焊缝表面质量的影响.结果表明,各工艺参数对焊接接头抗拉强度影响显著性从大到小依次为:焊接电流,焊接电压,焊接速度和预热温度.考虑焊缝表面质量因素,各工艺参数影响显著性从大到小依次为焊接速度、预热温度和焊接电流.本研究条件下最佳MIG焊接6005A-T6板材的工艺参数为:预热温度200℃,焊接电流180A,焊接电压18.0V,焊接速度12mm/s.焊接后试样接头热影响区内晶粒平均尺寸小于5μm,且无过分长大现象.焊接后板材拉断时为韧性断裂.     

5052/6005A异种铝合金激光填丝焊接头组织与力学性能研究

对铝合金6005A与5052进行异种铝合金激光填丝焊,研究了焊接接头的微观组织及力学性能,并对接头断口微观特征进行了分析。结果表明,焊缝中心为等轴晶与树枝晶,铝合金6005A侧熔合线附近存在清晰柱状晶,铝合金5052侧熔合线较为模糊。拉伸时在铝合金6005A侧热影响区断裂。焊接件焊接接头的平均抗拉强度为197.9 MPa,达到铝合金6005A母材抗拉强度的83%。断裂特征为韧性断裂,接头弯曲性能良好。     

Interface microstructure and formation mechanism of ultrasonic spot welding for Al–Ti dissimilar metals

The present study focuses on interface microstructure and joint formation. AA6061 aluminum alloy (Al) and commercial pure ti-tanium (Ti) joints were welded by ultrasonic spot welding (USW). The welding energy was 1100–3200 J. The Al–Ti joint appearance and in-terface microstructure were observed mainly via optical microscopy and field emission scanning electron microscopy. Results indicated that a good joint can be achieved only with proper welding energy of 2150 J. No significant intermetallic compound (IMC) was found under all con-ditions. The high energy barriers of Al–Ti and difficulties in diffusion were the main reasons for the absence of IMC according to kinetic ana-lysis. The heat input is crucial for the material plastic flow and bonding area, which plays an important role in the joint formation.     

7075-T6合金超声辅助搅拌摩擦焊接头搅拌区组织与力学性能

搅拌区的金属流动不充分容易导致轴肩影响区与搅拌针影响区之间的过渡区出现疏松缺陷并恶化接头的力学性能.在不同焊接参数条件下,对7075-T6铝合金分别进行常规搅拌摩擦焊接(FSW)和超声辅助搅拌摩擦焊接(UAFSW),研究了超声振动对接头搅拌区的金属流动行为、微观组织特征和力学性能的影响.结果表明:相同焊接参数下,UAFSW接头搅拌区的力学性能均优于FSW接头.焊接参数为1000r/min-110mm/min 的UAFSW接头搅拌区的抗拉强度和延伸率最高,分别达到515MPa和17.3%.在搅拌摩擦焊接过程中施加轴向超声振动可以显著降低搅拌区金属的屈服应力和流变应力,促进塑化金属沿板厚方向的流动.消除搅拌区中过渡区的疏松缺陷,并细化微观组织,是接头力学性能提高的主要原因.     

钢/铝回填式搅拌摩擦点焊接头界面形貌和组织研究

采用回填式搅拌摩擦点焊实现了钢和铝合金板的连接。利用光学显微镜、扫描电子显微镜和电子探针X射线显微分析仪等设备观察了钢/铝点焊接头的界面形貌，并分析了钢/铝点焊接头的力学性能与界面形貌的关联机制。结果显示，钢/铝点焊接头的断裂类型为钮扣断裂，力学性能较好。钢/铝点焊接头结合良好，未见明显的焊接缺陷。在钢/铝点焊接头界面处可以观察到钩状结构和漩涡结构，这些结构提供机械互锁效果，有利于母材的结合。钢/铝点焊接头界面处形成了主要元素为Al、Fe和Si的金属间化合物层。有效的冶金结合和机械结合是钢/铝点焊接头性能良好的主要原因。     

铝合金/钢搅拌摩擦焊与冷金属过渡焊搭接接头的拉剪载荷及显微组织分析

分别采用搅拌摩擦焊和冷金属过渡焊进行铝合金与镀锌钢的焊接试验,通过对焊缝截面显微组织、界面层成分及显微硬度的对比分析,研究影响焊接接头拉剪载荷和失效形式的因素。结果表明:搅拌摩擦焊接头的拉剪载荷接近于母材,焊缝晶粒细小、组织致密,显微硬度高于冷金属过渡焊接头,铝合金-钢异种金属界面层的结合为通过"洋葱瓣"状结构的机械咬合和冶金结合,界面层厚度约为20μm,为Al-Zn固溶体;冷金属过渡焊接头的拉剪载荷较铝母材降低了37.8%,在熔合线附近断裂,熔合线附近为柱状晶,焊缝根部存在热裂纹,显微硬度较铝母材的降低了30%,界面层厚度约为5μm,为Al-Fe金属间化合物。     

基于一维梁理论模型的金属单搭粘接贴片接头强度分析

摘要： 为了提高单搭粘接接头的强度,基于Goland和Reissner的一维梁理论模型,设计了单搭粘接贴片接头;对铝合金5052(AA5052)单搭粘接接头、AA5052单搭粘接贴铝片接头和AA5052单搭粘接贴铜片接头进行了拉伸 剪切试验,并通过有限元数值模拟获得3种接头破坏位置附近胶层的应力分布情况.结果表明：随着搭接端部刚度的增大,单搭粘接接头的强度逐渐增大,胶层中间部分的应力变化逐渐趋于平缓;与AA5052单搭粘接接头相比,AA5052单搭粘接贴铝片接头的强度提高了3.8%,AA5052单搭粘接贴铜片接头的强度提高了4.9%,从而验证了采用单搭粘接贴片接头的方法具有较好的可行性和有效性.     

焊接速度对自适应双轴肩搅拌摩擦焊接Al–Mg合金接头微观组织和机械性能的影响

The butt welds of 4-mm thick 5A06 aluminum alloy plates were produced by adjustable-gap bobbin-tool friction stir travel with travel speeds of 200, 300, and 400 mm/min in this study. The microstructure was studied using optical microscopy and electron backscatter diffraction (EBSD). Tensile tests and microhardness measurements were performed to identify the effect of the travel speed on the joint mechanical properties. Sound joints were obtained at 200 mm/min while voids were present at different positions of the joints as the travel speed increased. The EBSD results show that the grain size, high angle grain boundaries, and density of geometrically necessary dislocations in different regions of the joint vary depending on the recovery and recrystallization behavior. Specific attention was given to the relationship between the local microstructure and mechanical properties. Microhardness measurements show that the average hardness of the stir zone (SZ) was greater than that of the base material, which was only affected slightly by the travel speed. The tensile strength of the joint decreased with increasing travel speed and the maximal strength efficiency reached 99%.