6082铝合金摩擦塞补焊接头焊核区晶体特征

为降低对设备要求,在填充式搅拌摩擦焊匙孔修复技术的基础上,采用摩擦辅助加热的方法对6082铝合金匙孔类体积型缺陷进行了摩擦塞补焊试验,得到了成形良好的塞补焊接头.对接头焊核区进行EBSD分析.结果表明:晶粒细化显著,存在明显择优取向.塞棒转速由1 800 r/min增加至2 000 r/min,晶粒形状由等轴晶转变为线锤状,平均晶粒尺寸增大,大角度晶界组分略有降低;焊核区存在变形、剪切及再结晶混合织构,再结晶织构组分随转速增加而增加,由速度增加对变形速率产生的影响降低,相应地由速度增加对再结晶所产生的影响被强化.     

2219-T6静轴肩辅助搅拌摩擦焊组织与性能分析

为探究安装外部静止轴肩对搅拌摩擦焊接头成形和力学性能的影响,采用自主研制的外部静止轴肩辅助搅拌摩擦焊(Non-Rotational Shoulder Assisted Friction Stir Welding,NR-SA-FSW)焊具对2219-T6铝合金4 mm厚板材进行对接焊试验,观察焊后接头表面成形情况.采用拉伸和显微硬度试验对焊缝的力学性能进行测试,并与相同焊接参数下的搅拌摩擦焊(Friction Stir Welding,FSW)进行对比分析.使用金相显微镜和场发射扫描电镜对接头焊缝组织进行分析.结果表明,由于静止轴肩的平动刮擦作用,NRSA-FSW相比FSW,接头表面更加光滑,无鱼鳞纹、飞边以及接头减薄现象.NRSA-FSW接头相比于FSW接头软化区有所增加,接头显微硬度分布更加均匀.NRSA-FSW接头平均抗拉强度323 MPa,达到母材的72％,抗拉强度同FSW相近.NRSA-FSW焊核呈"U"状,焊缝组织无缺陷.接头拉伸试验在焊核区(Nuggest-Zone,NZ)处断裂,为韧性断裂.     

2219铝合金搅拌摩擦焊接工艺研究

借助于有限元仿真软件ANSYS模拟仿真2219铝合金搅拌摩擦焊接过程,得到在焊接准稳态阶段不同时刻和位置处的温度情况,确立了温度场在时间和空间上的分布规律.结果表明,焊接的最高温度为525℃,低于铝合金熔点.在试验中采用仿真所使用的焊接工艺参数,得出的焊缝表面质量较好,没有出现背部间隙及未焊透缺陷.在整个试验过程中,试验测得的工件温度变化与仿真模拟的结果误差小于5%.在进行试件的力学性能试验中,试件的抗拉强度达到母材的74%,均高于其它的焊接方式.所采用的焊接工艺参数对实际焊接6mm厚的2219铝合金具有借鉴作用.     

铝合金水冷电机外壳的搅拌摩擦焊工艺流程

电机在提供动力的同时会产生大量的热量;一般采用铝合金水冷电机外壳为电机降温来保证其使用寿命。铝合金水冷电机外壳采用焊接的方式来保证其水道的密封性。与传统的熔化焊相比,搅拌摩擦焊方法以及合理的焊接工艺能够有效地减少焊接缺陷、降低热输入、提高产品的一次合格率。搅拌摩擦焊工艺过程可在此类铝合金产品中推广应用,为此类产品在后续新能源领域的发展提供坚实的基础。     

焊接速度对铝合金搅拌摩擦焊接头性能的影响

以厚度3 mm的6061-T6铝合金板材搅拌摩擦焊对接接头为研究对象,建立热力耦合有限元模型,准确模拟了焊接过程的温度场分布及演变规律,采用光学显微观察、电子背散射衍射、显微硬度测量以及拉伸试验等表征方法,研究了焊接速度对焊接接头成形特性、显微组织和力学性能的影响机理.结果表明:接头焊核区在焊接过程中经历了完全动态再结晶,形成细小等轴晶;后退侧热影响区经历了动态回复,晶粒显著长大,晶界强化作用弱于焊核区晶粒;当焊接速度为300～800 mm/min时,接头焊缝成形良好,拉伸断裂均在焊缝后退侧热影响区,在焊接过程中受温度(400～480℃)影响显著,析出强化相溶解导致力学性能明显降低,在此焊接速度范围内,随速度的提高,接头强度增加,最高强度系数为80.86％(800 mm/min);当焊接速度进一步增加至1200 mm/min时,接头的焊接成形性变差,焊核区出现未焊合和隧道缺陷,接头拉伸试验时在焊核区发生断裂.     

7475铝合金回填式搅拌摩擦点焊接头链状孔洞研究

7475铝合金具有出色的力学性能,被广泛应用于航空航天领域.使用回填式搅拌摩擦点焊进行焊接能够有效地消除传统搅拌摩擦点焊接头中的匙孔,使力学性能得到大幅提高.但是,对于如7000系高强铝合金进行回填式搅拌摩擦点焊实验时,依然存在力学性能不良、得不到良好焊点的问题,这是由于在对高强铝合金进行回填式搅拌摩擦点焊时,需要更大的热输入才能使母材受搅拌作用形成塑性材料.当焊接热输入较大时,焊点内易产生裂纹和孔洞等缺陷从而影响焊点的力学性能.本研究采用激光共聚焦显微镜、电子扫描显微镜(SEM)对链状孔洞的形貌特点进行了系统的分析,并对链状孔洞的产生原因进行了分析讨论,同时进行了一系列工艺参数实验研究工艺参数对焊点内链状孔洞的影响.研究结果表明,7475铝合金回填式FSSW焊点在较高热输入情况下搅拌区(SZ)内存在对称分布且呈现链状的孔洞,链状孔洞的方向与焊接过程中塑性材料的流动方向一致,这是由于焊接过程中焊具的搅拌以及焊接温度的不断提高,母材中原本存在的金属间化合物(IMC)被焊具打碎并随着材料流动方向汇聚在SZ内,当SZ内温度达到共晶温度时,IMC与Al发生了共晶反应造成了熔化.此外,随着搅拌套下压深度增加,链状孔洞密集程度上升;随着搅拌套运动速率增加,链状孔洞密集程度下降;随着焊具旋转速度的增加,链状孔洞密集程度上升.     

FSW中搅拌针作用力及其影响的研究

针对LY12硬铝合金,研究了搅拌摩擦焊焊接中搅拌针与被焊金属间力的作用对整个焊接过程的影响.搅拌针与被焊金属之间的力通过影响产热机制和金属流动来影响焊接质量.通过测量焊机上驱动水平工作台运动的电机的相关数据间接测量焊接过程中搅拌针与被焊金属之间的作用力,得到搅拌针与被焊金属之间的作用力与焊接工艺之间的影响关系是:搅拌针与被焊金属之间的作用力在焊速一定的情况下随着摩擦头转速的提高而减小,在摩擦头转速一定的情况下随着焊速的增大而增大.同时结合有关影响搅拌摩擦焊焊接质量的因素,确定了3 mmLY12铝合金的最佳焊接工艺.     

6061-T4铝合金搅拌摩擦焊T型接头拉伸断裂实验研究

针对6061-T4铝合金搅拌摩擦焊T型接头力学性能开展了实验研究,首先通过显微观测分析了T型接头的缺陷特征,随后进行了沿蒙皮板方向和沿支撑板方向的宏观拉伸实验,利用数字图像相关(DIC)方法研究了接头的拉伸断裂行为.实验结果表明,焊接接头中均存在弱连接缺陷,且弱连接缺陷是导致接头沿筋板断裂的主要原因.沿蒙皮板方向拉伸时,接头的强度受焊接参数的影响不大,且其断裂主要是由热影响区(HAZ)材料软化且两侧材料强度差异较大所引起;沿支撑板方向拉伸时,试件首先在弱连接缺陷处萌生裂纹,裂纹在载荷作用下沿弱连接所在的方向扩展,并在试件另一侧靠近筋板处产生明显的应力集中区域,最终试件发生剪切断裂失效.此外,接头沿筋板方向抗拉强度随焊接转速的增加有增大趋势.     

半固态搅拌摩擦焊温度场分析及组织验证

为避免由材料流动不足而导致的焊接缺陷以及降低焊接过程中的作用力,提出了半固态搅拌摩擦焊. 本文以2024-T3铝合金为研究对象,进行了焊接过程中温度及显微组织分析. 温度的模拟及测量结果表明:当搅拌头的旋转速度为1600r·min-1、焊接速度为150mm/min时,稳态时焊核区的温度峰值达到了518℃,超过了焊材的固相线. 空冷条件下常规搅拌摩擦焊与水冷条件下的半固态搅拌摩擦焊焊核区的显微组织对比结果表明,利用搅拌头摩擦产热的方法可使搅拌区呈现液态金属母液中均匀悬浮着近似球形晶粒的半固态组织.      

铝合金MIG焊焊缝成形与接头性能研究

6082铝合金在我国有着广泛的应用,为研究6082铝合金MIG焊焊缝成形与接头性能,用3 mm厚6082铝合金薄板进行脉冲MIG焊,对在给定工艺参数下进行对接试验,焊缝成形过程中,利用焊接电弧动态小波分析仪对电信号进行采集与能量分析,并分别用X-Ray检测仪、宏观金相显微镜、万能试验机对成形后的焊缝和接头进行表征.结果表明:焊接过程中电流、电压稳定,电弧特性较好;焊缝成形良好,背面全焊透,经X射线探伤和宏观金相显微镜检测焊缝与接头无未焊透、未熔合和裂纹等缺陷,且接头的综合力学性能良好,抗拉强度平均值为245MPa,接近母材强度的80％,表现出较高的连接性能.     

B型套筒角焊缝力学性能模拟实验

X80钢管道的环焊缝缺陷一般采用B型套筒补强的方法。为了进行B型套筒角焊缝力学性能模拟实验,并探究超声冲击对其力学性能的影响,设计多组X80钢材质的品字形角焊缝试件,用以模拟补强管道的拉伸、弯曲、低周疲劳工况。采用万能实验机和疲劳实验机,测得超声冲击处理前后试件的最大拉伸力、最大弯曲载荷和拉伸力-循环次数曲线。实验结果表明,超声冲击处理角焊缝,对B型套筒结构的抗拉强度、弯曲强度、疲劳强度基本没有影响;在管道环焊缝完全开裂的极端情况下,B型套筒角焊缝能承受的极限弯矩约为管道母材的69%。实验结果可为确定B型套筒的适用条件提供基础数据。     

YAG激光与脉冲MIG复合焊

采用设计制造的复合焊接机头 ,研究了YAG激光 脉冲MIG电弧复合焊接铝合金时各种规范参数对焊缝成型的影响规律及激光与电弧的复合作用 .结果表明 ,在比较宽的参数范围内YAG激光 脉冲MIG复合焊接铝合金具有焊缝成型美观 ,无气孔等优点 ,熔深与激光单独焊相比增加 4倍 ,与脉冲MIG焊接相比增加 1倍以上 ,焊速显著提高 ,是一种理想的焊接工艺 .     

铝合金5083和5052的激光焊接

通过工件表面焊前准备状态、接头形式和焊接工艺参数对焊缝形状的影响，分析了铝合金５０８３与５０５２在相同焊接条件下的激光焊接相同点和不同点；通过焊缝截面形状和微观组织的观察，得到了焊接条件对焊缝表面下凹度和胞状树枝晶间距的影响趋势，观察到在本实验条件下的焊缝组织主要由胞状树枝晶的一次组织和二次组织组成；通过电子探针（ＥＰＭＡ）法对焊缝主要合金元素Ｍｇ含量分布及微观偏析的测定，认为Ｍｇ的蒸发损失受到焊接条件的影响；显微硬度的分布状态表明，焊接中Ｍｇ的分布及含量决定了显微硬度的分布与大小，而且Ａ５０８３和Ａ５０５２熔化区显微硬度分别大于母材值的９１％和９３％。     

6mm厚货车用铝合金板摩擦搅拌焊试验研究

摩擦搅拌焊技术已成为铝合金焊接的重要手段。针对5052和6061-T6两种6 mm厚铁路货车使用的铝合金板材,采用摩擦搅拌焊设备进行焊接试验;并进行了相关检测,研究不同工艺参数对焊接质量的影响。结果表明:提高搅拌头的转速和降低焊接速度有利于降低设备的主轴轴向受力。在低转速时,摩擦搅拌焊的焊接质量较差,焊缝结构疏松,容易出现焊缝缺陷;当转速提高到1 200 r/min时,热输入能量适中,焊缝表面光滑明亮,表观质量良好。由焊缝表观可以发现,提高焊接进给速度后,焊缝表面光亮度下降,纹路变得明显,表面变得粗糙;在较高的搅拌头转速下以不同焊接速度进行焊接,其焊缝内部基本无可见缺陷,质量良好;在相同的搅拌头转速和焊接速度下,6061-T6铝合金板焊接过程中主轴压力略低于5052铝合金板。     

窄间隙P-GMAW电弧行为分析

在窄间隙P-GMAW焊接中,电弧行为将直接影响焊缝成型效果,而侧壁和电流会影响电弧的形态。通过高速摄影技术分析窄间隙P-GMAW焊接中同一电流脉冲周期内不同时刻,以及同一摆动周期内不同电流脉冲周期的电弧形态变化情况,得出结论如下:(1)窄间隙摆动焊接中,电弧形态变化因素主要是脉冲电流的大小和焊枪与侧壁的距离;(2)由于电弧形态和熔滴过度相互影响,它们共同决定焊缝成型效果,因此电弧形态是决定焊接效果的重要因素。     

工艺参数对铝镁合金VPPA焊焊缝成形的影响

为了探明变极性等离子电弧焊方法对5A06铝合金焊缝成形的影响规律,采用单因素控制对比试验对变极性等离子弧焊缝成形进行了测量分析,研究正负极性电流、离子气流量、正负极电流持续时间和送丝速度4个焊接工艺参数对焊缝成形的影响规律。研究结果表明,随着焊接电流的增大,焊缝正面熔宽和余高呈现先增加后减小的趋势,而背面焊缝的余高增大明显,但背面焊缝熔宽变化不是很明显;随着离子气体流量的增加,等离子电弧力增加,液态金属流动性增加,背面焊缝余高呈明显的增加趋势,而焊缝正面余高则呈下降的趋势;在负极性电流持续时间增加的情况下,焊缝正面余高和熔宽增加幅度较小,焊缝背面余高和熔宽呈减小的趋势;随着送丝速度的增加,焊缝余高显著增加,熔宽也小幅度增加。研究结果可为铝合金VPPA焊提供工艺支持。     

基于多类支持向量机的X射线焊缝图像缺陷类型识别方法

压力容器的焊缝结构多变,纹路复杂,这增加了压力容器检测时焊缝缺陷定级的难度,提出一种基于多类支持向量机的X射线焊缝图像缺陷类型识别方法。首先通过对X射线焊缝图像进行预处理及缺陷轮廓检测,提取表征焊缝缺陷的状态特征,以构造特征向量,然后基于多类支持向量机建立焊缝缺陷识别模型,对产品的焊缝缺陷进行分类识别。实验结果表明了该方法的有效性。     

基于多类支持向量机的X射线焊缝图像缺陷类型识别方法

压力容器的焊缝结构多变,纹路复杂,增加了压力容器检测焊缝缺陷时定级的难度.提出一种基于多类支持向量机的X射线焊缝图像缺陷类型识别方法.首先通过对X射线焊缝图像进行预处理及缺陷轮廓检测,提取表征焊缝缺陷的状态特征,以构造特征向量;然后基于多类支持向量机建立焊缝缺陷识别模型,对产品的焊缝缺陷进行分类识别.实验结果表明了该方法的有效性.     

铝合金圆管挤压成形的切线分流桥模具结构分析

挤压成形是铝合金产品成形的主要手段之一。对一般的空心型材制品,由于挤压成形本身的工艺特点,不可避免的会在产品表面产生挤压焊合线,影响到产品的表面质量。对圆管型材制品,给出了一种切线分流桥的结构,能够减轻甚至避免圆管表面出现明显焊合线;并通过数值模拟分析,发现了该种模具设计方案增加了金属在焊合室中的横向流动能力,有效的改善了金属挤压焊合的质量和流动均匀性。     

横向交变磁控DP-TIG焊电弧熔池特性研究

外加交变磁场可改善大电流高速焊接时的焊缝成形缺陷,为获得不同励磁参数对DP-TIG(deep penetration,TIG)焊接电弧和熔池特性的影响,在横向交变磁场作用下,对12 mm的Q345B板进行了DP-TIG焊接试验.通过高速摄像系统观察电弧形态,采用小孔法测量电弧压力,基于金相腐蚀法分析熔池截面.结果表明:与无磁场作用时的DP-TIG电弧相比,在横向交变磁场作用下,DP-TIG电弧形态发生明显变化,电弧压力峰值随交变频率的增大先降低后增大,熔池截面形态由指状向锅底状过渡,且镍基堆焊时,焊缝表层铁含量在5%以内,焊材被稀释程度较低.