惯性摩擦焊

摘要： 采用SEM、EBSD等技术表征手段分析IN718+FGH96异质合金惯性摩擦焊接头焊缝区在焊态下的微观组织形貌及织构分布状态。结果表明,原始母材中的γ′、γ″及δ强化相消失,焊缝区转变为单一等轴γ相晶粒,IN718和FGH96侧焊缝区晶粒尺寸分别约为10μm和15μm。焊缝区再结晶晶体取向相对杂乱,致使晶体织构强度较弱,可忽略不计。动态再结晶后的焊缝区相邻晶体间以大角度晶界为主,大角度晶界占比达到65.1%。焊缝区大部分γ相的{111}滑移系在X轴方向载荷下的Schmidt因子接近0.5,γ相晶体的{111}滑移系在轴向力作用下更容易开动并逐渐形成大量的位错。五组拉伸试样均断裂于焊缝区,其抗拉强度均值为1 126.3 MPa,屈服强度均值为998.9 MPa。

摘要： 惯性摩擦焊作为一种典型固相焊接工艺,因其优异的焊接工艺性能,已广泛应用于国外先进航空发动机的风扇、压气机及涡轮等核心转动部件的焊接制造,代替了原始的螺栓连接结构,有效降低了制造成本,并减轻了发动机质量,提高了推重比。目前,国内外学者针对航空发动机用钛合金、高温合金及粉末高温合金的惯性摩擦焊接工艺和数值模拟等技术进行了一系列研究,通过分析总结国内外研究和应用现状,指出国内外在惯性摩擦焊技术方面的差距,以推动国内加快惯性摩擦焊接技术的研究工作,提升惯性摩擦焊接技术研究水平,支撑先进航空发动机的研制。

摘要： 我国提出力争2030年前碳达峰、2060年前争取碳中和的目标(以下简称“双碳”)是重大战略决策。“双碳”目标将推动能源革命和产业升级,绿色低碳技术的创新应用将有效提升材料效率、促进产品轻量化的实现。介绍了惯性摩擦焊的技术特点、国内外发展现状,分析其在节能降碳领域的创新应用,探讨“双碳”目标的实现路径。建议相关产业领域,尤其是交通产业应尽快大规模应用惯性摩擦焊技术。

摘要： 采用惯性摩擦焊接技术对Ti52钛合金/304不锈钢进行连接,借助光学显微镜、扫描电镜及能谱分析仪对两种焊接工艺参数的焊后接头组织和界面金属间化合物进行表征和分析,采用显微硬度仪及电子拉伸试验机进行力学性能验证。结果表明,近界面两侧焊缝组织均发生了动态再结晶,导致焊缝区附近显微硬度值较高,越远离焊缝位置显微硬度值越低,Ti52合金侧远离焊缝位置出现显微硬度峰值为450 HV0.5,是由于热力耦合作用下组织发生破碎细化。高热输入、低焊接压力下,焊接界面形成厚5μm且不均匀的金属间化合物脆性相Ti/FeTi,不利于钛/钢结合,降低接头性能,抗拉强度159 MPa;低热输入、高焊接压力下,焊接界面中心部位形成厚2μm且均匀的富Cr金属间化合物Ti5Fe17Cr5,有利于接头界面结合,提高接头性能,抗拉强度为350 MPa。

摘要： 介绍了30t高速惯性摩擦焊机各部分结构组成、功能和技术指标,该焊机转速最高可达3000r/min,焊接线速度可达10m/s。目前,在该焊机上已实现多种异种材料的焊接,使用可靠,焊后产品合格率高达97%以上。

摘要： 基于弹塑性有限元理论,采用三维塑性体/塑性体摩擦副模型,考虑实际焊接过程中两侧工件散热条件的差异,建立了FGH96高温合金管惯性摩擦焊过程有限元模型,计算了焊接过程中瞬态温度场和轴向应力场的分布,研究了初始转速、顶锻力和转动惯量对接头温度场和飞边形貌的影响。模拟的飞边形貌与试验所得焊件误差仅为5%,验证模型的可靠性。模拟结果表明,惯性摩擦焊过程中,摩擦界面升温迅速,峰值温度可达1335°C,塑性变形主要发生在距界面4 mm的区域内,该区域轴向温度梯度较大。摩擦界面附近压应力值从中心到边缘逐渐降低,界面边缘应力状态由压应力转变为拉应力,飞边根部由于挤压变形,存在压应力集中。提高初始转速和转动惯量均能增加焊接热输入,延长摩擦时间,提升峰值温度,增加飞边挤出量;加大顶锻力可提高机械能转化成热能的效率,缩短摩擦时间,增加轴向缩短量和飞边卷曲度。

摘要： 针对大吨位惯性摩擦焊机多缸液压顶锻系统强干扰、强非线性的特点,面向多缸系统同步性能的高精度、强抗干扰的要求,基于自行设计的一套具有位置反馈的三缸液压顶锻系统,建立了阀控缸系统以及位置反馈同步系统的动态响应数学模型,并且提出了以伺服阀控液压系统为基础,在偏差耦合控制方式下采用模糊PID对控制参数进行优化的多缸同步控制策略。在MATLAB Simulink中对该控制算法进行仿真研究,并与传统PID控制算法进行对比。结果表明,所设计的控制策略实现了千吨级负载下多缸系统同步误差小于0.05 mm的稳定输出,具有较好的鲁棒性和较高的同步控制精度,为国产大吨位惯性摩擦焊机液压伺服系统提供设计参考。

摘要： 文中针对钢与其他合金、铝合金与其他合金、钛合金与其他合金、高温合金与其他合金的惯性摩擦焊的研究现状进行了阐述.主要对惯性摩擦焊的工艺参数选取、端面设计、焊前预热、焊后热处理等研究内容进行了综述.并对异种合金惯性摩擦焊存在的问题进行了分析总结.结果 表明,采用合理选择工艺参数、设计不同形状的端面、添加中间过渡层、焊前预热处理、焊后热处理等方法获得强度与母材相当、焊接质量较好的接头.建议在后续的研究中,结合数值模拟对异种合金惯性摩擦焊的工艺参数及端面设计进行优化,对接头的元素分布及新相形成的种类与数量进行调控,对焊接界面金属的流动行为进行深入研究,以获得具有综合性能较好的异种合金惯性摩擦焊接头.

摘要： 对惯性摩擦焊扩散连接的FGH96合金试样经时效处理前后的室温拉伸行为进行了研究,并对其失效机制进行了评估。结果表明,对于焊接态(原状态)FGH96合金试样,由于焊缝区和热影响区的γ′相综合强化效果弱,晶界平直化,导致焊缝区和热影响区的强度低于基体,在室温拉伸过程中塑性应变量大;由于热影响区的晶粒尺寸大,晶界强化效果弱,且位错强化效果低于焊缝区,使热影响区成为整个试样强度的最薄弱区域,裂纹从该处萌生,断口表现出一定的塑性特征。对于时效处理后的FGH96合金试样,由于γ′相的粗化,强化相体积分数的提高,及γ′/γ之间错配度的增加,提高了γ′相的综合强化效果,使焊缝区和热影响区的强度较焊接态试样显著提高,并高于基体,在室温拉伸过程中基体的塑性应变量相对较大。连续或半连续析出的M23C6型碳化物弱化了焊缝区晶界的结合强度,导致试样从该处断裂,并出现了脆性断裂的特征。显微硬度的测试结果较好验证了焊接态和时效态试样强度的分布情况。

摘要： 采用惯性摩擦焊连接Ti2AlNb合金,分析了焊态和热处理后焊接接头的组织变化,研究了不同热处理制度对Ti2AlNb合金惯性摩擦焊接头显微组织的影响.结果表明:利用惯性摩擦焊技术可获得无缺陷、焊缝状态良好的Ti–22Al–25Nb合金焊接接头;温度和热处理时间共同决定了焊合区O相的数量和尺寸的变化,但是相比时间的变化,热处理温度的变化对O相的影响更为明显;当热处理温度处于780～850°C时,焊合区O相的长大幅度较小,长大后的尺寸仍然远小于母材的O相尺寸;热力影响区O相呈现与焊合区相同的演变规律;随着温度升高,热处理时间增长,热影响区O相发生粗化现象,α2相未发生变化.

摘要： 采用惯性摩擦焊工艺对7A04和6061异种铝合金进行了焊接,用金相显微镜、显微硬度测试、万能试验机和扫描电镜等分析测试手段,分析了焊接接头的组织与性能.研究表明:直径25mm厚的7A04铝合金和28mm厚的6061铝合金,在合理的工艺参数下,接头强度可达6061母材强度,焊缝区生成细小的等轴晶粒,6061侧焊缝晶粒度小于7A04侧.接头焊缝区硬度高于母材,最低点位于6061热影响区,接头断裂位置与硬度最低点一致,断口为明显的韧窝形貌.

摘要： 应用无线测温系统和热电偶测温技术,实验测定了惯性摩擦焊旋转端和滑移端试件的温度场,探讨了惯性摩擦焊摩擦界面两侧温度分布的非对称性;统计分析了不同焊接条件下惯性摩擦焊试样焊接区域的几何特征及宏观形貌.结果表明,滑移端的温度及升温速率均高于旋转端,滑移端的轴向缩短量、飞边宽度以及焊缝宽度均大于旋转端,分析认为,惯性摩擦焊摩擦结合界面两侧温度场的非对称性与焊接区域几何特征的非对称性紧密相连.

摘要： 基于ABAQUS模拟软件二次开发平台建立了GH4169高温合金棒材的惯性摩擦焊接二维热力耦合模型。rn 模型充分考虑了焊接过程的热传导与散热边界，并采用网格重划分与映射技术克服了网格畸变问题。针对摩擦焊接头产热机制提出了一种新热源模型，并根据实验测量转速变化反推模拟了整个焊接过程。对比焊接轴向缩短量发现，模拟与试验结果吻合较好。最后，基于本模拟结果提出了飞边的“热回弹”效应，并预测了其对接头冷却过程组织变化的影响。

摘要： 根据能量守恒定律,在考虑摩擦面上环向摩擦对转速影响的基础上,建立了惯性摩擦焊的热输入模型,运用三维有限元数值模型获得了Inconel718惯性摩擦焊过程中温度场的分布,并分析了其变化特点.用基于热电偶的温度场检测系统对焊接过程中温度进行了实时检测,结果表明计算数据和试验结果基本吻合,这说明了该模型的正确性,可以为Inconel718惯性摩擦焊工艺参数的优化提供有效的依据.

摘要： FGH96是采用损伤容限设计思想研制的新型粉末高温合金,它是当前750°C工作条件下,满足高推重比、高燃效发动机使用要求的涡轮盘,环形件和其它热端部件的理想材料.本文结合FGH96惯性摩擦焊接头晶粒组织和强化相γ1分布,分析惯性摩擦焊接头的高温拉伸性能,结果表明;接头强度与母材相当,而其塑性远低于母材.

摘要： 建立了GH4169合金环形件惯性摩擦焊接过程的热力耦合有限元模型,计算了不同工艺条件下惯性摩擦焊工件的轴向缩短量,分析了初始转速、焊接压力和转动惯量对轴向缩短量的影响规律,计算了整个惯性摩擦焊接过程中摩擦副的轴向缩短量和轴向缩短速率,并做了相应的试验验证,计算结果和度验结果吻合较好.

摘要： 在严格控制焊前零件加工质量及装配质量的同时，采用专用测量支架测量尾座零件的径向跳动，该数据尽管测量误差，并不能直接代表设备尾座与主轴的对中状态，但是记录并统计该测量数据，可以作为考察设备对中状态的依据，同时作为调整设备对中度的参考数据;rn 焊前测量尾座零件的径向跳动数据与零件的焊接同轴度存在一定的对应关系，这种对应关系可以有效控制组件焊接时各级盘的相对位置，并可以借此预判零件的同轴度的大概范围;rn 惯性摩擦焊组合件加工基准的重新确定非常重要，新的加工基准的合理确定，可以有效改善焊接精度带来的不利影响，是保证摩擦焊组合件最终质量关键技术。

摘要： 研究了LF6铝合金与HR-2不锈钢异质材料微细制品的高速惯性摩擦焊接工艺。初步探讨了飞轮惯量、转速、焊接压力等焊接力能参数对棒+棒、棒+管两种焊接接头的抗拉强度σb的影响,并对焊接界面的形态及其近区的金相组织及Al/Fe元素的反应层厚度分别进行了光学显微镜观察和扫描电镜(SEM)检测。此外,初步探讨了在高速惯性摩擦焊接条件下采用L2纯铝中间层金属的焊接力学行为。研究结果表明,在采用中间层金属并合理选择焊接力能参数的条件下,棒+棒、棒+管焊接接头的σb可分别达到270、310MPa以上;不采用中间层金属时,棒+棒焊接接头的σb可达225～245 MPa;棒+棒、棒+管焊接接头的弯曲角分别为12°和14°。

摘要： 轴向缩短量是惯性摩擦焊接过程中的关键参量.本文利用ABAQUS 有限元软件对高温合金管材惯性摩擦焊接过程进行了模拟,系统研究了焊接工艺参数对轴向缩短量的影响.基于模拟结果,分别建立了支持向量机(SVM)和径向基函数(RBF)神经网络的轴向缩短量的预测模型.两种模型的对比表明,对于该小样本的预测,RBF 神经网络比SVM 智能预测结果更接近有限元模拟值.因此,RBF 神经网络模型可以更好的辅助摩擦焊接的有限元模拟,并有效降低模拟的时间成本.

摘要： 摩擦焊后鼓筒为多级盘的焊接组合件.焊接时,以其中一个盘为基准,将另外几级盘依次焊接,形成多条焊缝的焊接组件.该组件要求焊接后各级盘之间的同心度尽可能小,这对零件使用条件下的平衡指标非常重要.为提高焊接同心度,必须要掌握焊前测量与焊接精度之间的规律;在焊机焊接精度一定的条件下,通过对焊接件的精度测量,焊前装夹在焊机上零件的相对位置测量以及测量数据的统计,各种测量方式所造成的测量偏差的现象分析,发现了在测量过程中测量表架(杆)的自重、刚性和伸出长度的不同均会对测量结果产生较大影响,而在一定条件下,焊前测量零件相对位置的数据与焊后组件同心度大小和偏移方向存在一定的规律.

摘要： 本发明提供了一种惯性摩擦焊转子组件的焊前及焊后热处理方法，其包括：步骤一、确认待焊零件的焊前热处理状态；步骤二、对所有待焊零件的表面进行清理，被清理的表面应呈现金属光泽；步骤三、将两个焊接零件进行固定并进行焊接；步骤四、完成焊接后将焊接好的组件固定，装入另一个焊接零件进行焊接；步骤五、待组件焊接完成后，去除所有焊接飞边，装入真空热处理炉进行焊后热处理；步骤六、焊后热处理完成后组件进行空冷或者气氛冷却；步骤七、对所述惯性摩擦焊转子组件进行检测和加工。本发明在保证材料本身组织和性能的基础上，保证组件进行统一的焊后热处理制度，为惯性摩擦焊工艺在航空发动机焊接转子组件中的应用提供支撑。

摘要： 本发明专利涉及一种提高GH4151惯性摩擦焊焊缝质量的工艺方法，所属航空发动机核心转子部件及盘轴类零件用GH4151合金的焊接技术领域；所述的工艺方法包括惯性摩擦焊三级压力方法，焊接前焊接凸台内、外面与最终零件尺寸保留加工余量，焊接完成后限定时间完成飞边去除和热处理工作，并且按照顺序进行缺陷检测。所述的三级压力工艺方法可以使焊接飞边的尖端裂纹不深入焊缝基体内，使飞边连续。在所述焊接前焊接凸台内、外面与最终零件尺寸保留加工余量，可以将可能存在的飞边尖端缺陷彻底加工去除，保证零件最终的焊缝质量。本发明还利用不同检测顺序对焊缝表面、浅表面、焊缝内部进行全面质量检测，有效提高焊缝质量和缺陷检测水平。

摘要： Ti2AlNb基合金惯性摩擦焊焊接裂纹控制的方法，包括以下步骤：步骤1，确定焊前预热温度、升温速率、焊后保温温度、保温时间、冷却速率；根据惯性摩擦焊设备主轴和尾座焊接时的最窄间隙，定制设计加热装置；选择合适的焊接参数：转速及惯量；步骤2，安装带焊环形件，并清洗；步骤3，启动加热装置；步骤4，对待焊环形件进行加热；步骤5，焊接待焊环形件；步骤6，焊接完成后，加热装置对焊接组件的焊缝部位加热、缓冷；步骤7，拆卸焊接件工装和加热装置，取出焊接组件。该方法采用了惯性摩擦焊焊接方法，在焊前对焊接件预热，焊后缓冷，有效控制焊接裂纹的产生，细化了焊缝的晶粒，显著增强了焊接接头的组织状态及力学性能。

摘要： 本发明涉及一种双性能钛合金盘的惯性摩擦焊与等温变形复合制备工艺，首先确定符合双性能钛合金盘工作环境的两种钛合金的结构尺寸，并在低于β转变温度下进行退火处理，然后将两种退火态钛合金进行惯性摩擦焊接，再将焊态双合金盘加热进行等温变形，最后进行梯度热处理获得组织均匀、性能较好的双性能钛合金盘。本发明突破双合金盘连接技术瓶颈问题，最大程度发挥双合金‑双性能盘的结构效益。该双性能钛合金盘的惯性摩擦焊+等温变形复合制备技术能够获得组织细小，强度、塑性较好的双钛合金盘，可用于制备高性能双钛合金整体构件。

摘要： 发动机前鼓筒惯性摩擦焊用夹紧机构，其采用机械、液压系统及低温油脂涨紧机构相结合的夹紧结构方式；其中：尾座夹具夹紧被加工零件采用内外锥体的机械夹紧结构；为增强焊接可靠性，在零件焊接处采用弹性半环固紧被加工零件以便于增加强度控制零件焊接变形；主轴夹具采用低温油脂涨紧机构，相应地密封应用O型密封圈和半圆弧形支撑橡胶环的密封结构且与设备油路接口对应吻合。本发明所述摩擦焊夹具使转子接头质量和生产效率都有了明显地提高，保证了零件的加工精度和摩擦焊夹具的使用寿命，降低工装的制造成本，提高工装使用的可靠性，满足生产现场和工艺要求。

摘要： 本发明提供了一种惯性摩擦焊转子组件的焊前及焊后热处理方法，其包括：步骤一、确认待焊零件的焊前热处理状态；步骤二、对所有待焊零件的表面进行清理，被清理的表面应呈现金属光泽；步骤三、将两个焊接零件进行固定并进行焊接；步骤四、完成焊接后将焊接好的组件固定，装入另一个焊接零件进行焊接；步骤五、待组件焊接完成后，去除所有焊接飞边，装入真空热处理炉进行焊后热处理；步骤六、焊后热处理完成后组件进行空冷或者气氛冷却；步骤七、对所述惯性摩擦焊转子组件进行检测和加工。本发明在保证材料本身组织和性能的基础上，保证组件进行统一的焊后热处理制度，为惯性摩擦焊工艺在航空发动机焊接转子组件中的应用提供支撑。

摘要： 本发明专利涉及一种提高GH4151惯性摩擦焊焊缝质量的工艺方法，所属航空发动机核心转子部件及盘轴类零件用GH4151合金的焊接技术领域；所述的工艺方法包括惯性摩擦焊三级压力方法，焊接前焊接凸台内、外面与最终零件尺寸保留加工余量，焊接完成后限定时间完成飞边去除和热处理工作，并且按照顺序进行缺陷检测。所述的三级压力工艺方法可以使焊接飞边的尖端裂纹不深入焊缝基体内，使飞边连续。在所述焊接前焊接凸台内、外面与最终零件尺寸保留加工余量，可以将可能存在的飞边尖端缺陷彻底加工去除，保证零件最终的焊缝质量。本发明还利用不同检测顺序对焊缝表面、浅表面、焊缝内部进行全面质量检测，有效提高焊缝质量和缺陷检测水平。

摘要： 本发明涉及一种双性能钛合金盘的惯性摩擦焊与等温变形复合制备工艺，首先确定符合双性能钛合金盘工作环境的两种钛合金的结构尺寸，并在低于β转变温度下进行退火处理，然后将两种退火态钛合金进行惯性摩擦焊接，再将焊态双合金盘加热进行等温变形，最后进行梯度热处理获得组织均匀、性能较好的双性能钛合金盘。本发明突破双合金盘连接技术瓶颈问题，最大程度发挥双合金‑双性能盘的结构效益。该双性能钛合金盘的惯性摩擦焊+等温变形复合制备技术能够获得组织细小，强度、塑性较好的双钛合金盘，可用于制备高性能双钛合金整体构件。

摘要： 发动机前鼓筒惯性摩擦焊用夹紧机构，其采用机械、液压系统及低温油脂涨紧机构相结合的夹紧结构方式；其中：尾座夹具夹紧被加工零件采用内外锥体的机械夹紧结构；为增强焊接可靠性，在零件焊接处采用弹性半环固紧被加工零件以便于增加强度控制零件焊接变形；主轴夹具采用低温油脂涨紧机构，相应地密封应用O型密封圈和半圆弧形支撑橡胶环的密封结构且与设备油路接口对应吻合。本发明所述摩擦焊夹具使转子接头质量和生产效率都有了明显地提高，保证了零件的加工精度和摩擦焊夹具的使用寿命，降低工装的制造成本，提高工装使用的可靠性，满足生产现场和工艺要求。

摘要： 本实用新型公开了一种用于惯性摩擦焊设备的力平衡装置，涉及摩擦焊接技术领域。本实用新型包括操作台，操作台的一侧开设有第一滑道，第一滑道的内部滑动配合有第一斜面块、第二斜面块，且第二斜面块与第一斜面块配合，第二斜面块的一侧装设两个第三斜面块，操作台上弹性且滑动配合有两个滑动柱，滑动柱的上侧装设有夹具。本实用新型通过设置的第三斜面块，以实现第三斜面块在第二斜面块的带动下对滑动柱进行驱动，以使通过滑动柱带动固定板对夹具进行驱动，然后通过油缸的拉力通过第一斜面块的第一斜面与第三斜面块的第三斜面改变方向，抵消部分由主轴给夹具的顶锻力，使得夹具所受的顶锻力降低，进而延长夹具的使用寿命。