搅拌摩擦点焊

摘要： 随着汽车行业产品的轻量化发展,镁、铝等轻质合金被大量运用,其焊接技术亦为越来越多的工业制造商所关注,搅拌摩擦点焊技术是在搅拌摩擦焊技术的基础上衍生而来的一种适用于轻金属合金连接的新型的固相点焊技术。可以代替熔焊、激光焊、电阻点焊等多种焊接方法,而成为一种新型的搅拌摩擦焊方法。本文将对搅拌摩擦点焊的产生背景、基本原理以及在汽车行业的应用进行简述。

摘要： 针对7B04-T74铝合金,采用可变转速回填式搅拌摩擦点焊(variable rotation speed-refill friction stir spot welding,V-RFSSW)新方法开展了数值仿真及试验研究.结果表明,V-RFSSW温度场围绕搅拌头轴线呈圆形对称分布,焊点高温区域集中在搅拌套空腔内部.与扎入阶段转速相同的常规回填式搅拌摩擦点焊(refill friction stir spot welding,RFSSW)相比,V-RFSSW新方法既可在扎入阶段使材料充分塑化,以保证焊点成形,同时,通过降低回填阶段搅拌头转速降低焊接峰值温度及高温停留时间,抑制组分液化的发生,避免了共晶相的生成.V-RFSSW与常规RFSSW接头显微硬度均呈“W”形分布,且扎入阶段转速相同的情况下V-RFSSW接头搅拌区平均硬度更高.在拉剪载荷下两种接头均以“纽扣”形式发生断裂,其中V-RFSSW接头拉剪失效载荷为8 835 N,高于RFSSW接头的8 162 N.

摘要： 铝和铜均具有良好的导电和导热性能,在能源电力行业应用广泛。但是,铜的成本较高,使用“铝-铜”复合构件可以有效降低成本。采用搅拌摩擦点焊技术进行了Al-Cu异种金属的焊接,对比了不同焊接转速下的接头组织结构、力学性能。结果表明:由于铜原子的扩散程度不同,接头内的不同区域形成了不同类型的金属间化合物,接头的拉伸性能随着焊接转速的升高先增大后减小;在较大热输入下,接头中出现的大量金属间化合物和气孔是导致其力学性能下降的主要原因。

摘要： 作为一种新型的连接技术,搅拌摩擦焊在轻质材料连接上相对于传统的熔化焊有明显的技术优势.随着新能源汽车的发展,轻质材料获得了较多的应用以达到更高的轻量化水平,提升汽车的续航里程.目前,搅拌摩擦焊在新能源汽车三电系统,如电池包下箱体、液冷板、电动机壳体及电控壳体等已有大规模地应用.随着全铝车身的发展,搅拌摩擦点焊有望在车身连接上取得大范围的应用.

摘要： 采用回填式搅拌摩擦点焊(RFSSW)技术对2 mm厚6061铝合金板进行焊接,对焊接接头试样进行固溶、时效处理,并对焊核和母材在质量分数为3.5％NaCl的水溶液中的腐蚀电化学行为进行研究.结果表明:焊核区发生动态再结晶,晶粒呈细小的等轴状,热机影响区产生明显的塑性变形,晶粒发生了拉长和弯曲,热影响区的部分晶粒在热循环的作用下粗化;不同热处理条件下6061铝合金在NaCl水溶液中的电化学阻抗谱均由容抗弧和低频Warburg阻抗组成,随着时效时间的延长(8 h和16 h),晶界处析出第二相Mg2Si颗粒,化学成分不均匀,使得容抗弧半径减小,腐蚀电位降低,表现为阳极溶解和点蚀的特征.

摘要： 采用光学金相显微镜、拉伸试验机、显微硬度仪、扫描电镜等研究了超声辅助对2 mm厚2524铝合金板材搭接搅拌摩擦点焊焊接接头组织与力学性能的影响.结果表明,施加超声后,接头有效连接宽度由1763μm提升至2399μm,热机影响区畸变程度降低,焊核区晶粒明显细化,断口韧窝更细小、均匀,第二相粒子分布更均匀、弥散.接头显微硬度从焊核区到母材区呈现先降低后回升的趋势,施加超声后焊核区内显微硬度略有提升,但幅度不大.接头最大剪切拉伸载荷从未施加时的4246 N增至5267 N.

摘要： 为得出搅拌摩擦点焊瞬态温度场,依据摩擦学原理,建立了由均布面热源与双椭球体热源耦合的新型组合热源模型,并同时考虑搅拌针正压力与材料属性的瞬时变化.采用ABAQUS有限元软件对2mm厚6061-T6铝合金板材搅拌摩擦点焊(FSSW)下压、停留、冷却三个阶段的温度场瞬态变化进行了数值模拟,并用焊接热循环测定实验验证了新型组合热源模型的准确性.研究了转速对于温度场的影响规律,并分析得出搅拌摩擦焊接不发生相变的机理为温度通过材料屈服应力的变化实现的负反馈调节.此新型热源模型为研究FSSW全过程温度瞬时变化及焊点成形提供了理论支持.

摘要： 在飞机研制过程中,零件装配是非常重要的环节。为了降低飞机整体重量,提高飞行速度,提升整体性能和使用寿命,目前飞机大部分零部件材质一般为铝合金材料。在铝合金材料装配时通常会采取使用搅拌摩擦点焊工艺装备技术,这种技术实现了高质量、高效率零部件装配目标,缩短了零件的装配时间,而且具有较高的自动化水平和环保特性。本文在分析了该项目研究目的和技术创新点的基础上,对搅拌摩擦点焊工艺装备的研制进行了探究。

摘要： 搅拌摩擦点焊是在“线性”搅拌摩擦焊基础上开发的一种新型固态连接技术。本文针对7075铝合金板材,研究了搅拌摩擦点焊过程中工艺参数对接头力学性能及组织的影响。详细分析讨论了不同工艺参数及焊接方法对点焊接头组织与性能的影响。

摘要： 采用无针搅拌摩擦点焊工艺,对1.8mm厚2198铝锂合金进行了点焊试验,研究了焊后接头组织形貌、Hook缺陷和力学性能.结果表明,接头由焊核区、热力影响区和热影响区三个区域组成,焊核区组织最为细小,热影响区晶粒粗化,热力影响区组织被拉长.随停留时间增加或旋转转速增大,焊点界面直径增大,但Hook缺陷尖端翘曲越严重,接头拉剪力均呈先增大后减小的趋势,当旋转转速为950r/min,停留时间为6s时,达到最大值5.44kN.接头显微硬度呈“U”型分布.当热输入较小时,接头拉伸为剪切脆性断裂方式,反之则为剥离韧性断裂方式.

摘要： 采用不同旋转速度的搅拌摩擦点焊焊接2198-T8铝锂合金,通过光学显微镜、X射线衍射和透射电镜观察了焊点的晶粒形貌、位错密度和强化相分布,并且测试了焊核区的硬度分布和拉伸性能.研究结果表明,经过搅拌摩擦点焊处理后,2198-T8铝锂合金中的强化相全部回溶到基体中,同时位错密度降低,导致FSpW2198-T8铝锂合金的显微硬度和拉伸强度降低.不同旋转速度(500rpm,1000rpm和1800rpm)的搅拌摩擦点焊铝锂合金拉伸性能存在差异,是由于晶粒尺寸和分布,以及位错密度的影响.适中的旋转速度(1000rpm),搅拌摩擦点焊铝锂合金的再结晶晶粒尺寸细小且分布均匀,力学性能优良.

摘要： 本文提出一种全新自主研制的用于搅拌摩擦点焊设备上的工艺装备.针对目前国内飞机装配结构件连接所存在的抗损能力弱、连接强度差、工作效率低等问题,将搅拌摩擦点焊技术与工装设计有机结合在一起,使其在批量化的零组件装配工艺需求下,部分或全部替代传统的铆接和电阻点焊技术.具有保证产品焊接牢固,减轻重量和生产过程环保无烟尘等优点,提高飞机制造装配的自动化水平,同时填补了国内搅拌摩擦焊接类工装的空白.

摘要： 对1060铝合金和T2紫铜进行搅拌摩擦点焊,在焊接参数为搅拌头旋转速度2250r/min、轴肩下压量0.1mm、停留时间9s时,获得表面成形良好,无明显缺陷的搭接接头.对铝/铜搅拌摩擦点焊接头微观组织和力学性能进行研究,并揭示接头搅拌区和HOOK附近金属间化合物形成机制.结果表明:焊接接头可分为母材区(BM)、热影响区(HAZ)、热机械影响区(TMAZ)和搅拌区(SZ),其中在SZ铜被搅拌针带入铝板形成HOOK结构.在HOOK结构铝/铜界面处形成Al2Cu金属间化合物层,由于铝/铜流动不连续而形成孔洞缺陷,导致接头抗剪切性能下降.搅拌摩擦点焊接头硬度沿“匙孔”两侧呈对称分布,SZ硬度值最大,HAZ硬度值最小.

摘要： 铝钢异种金属的连接由于其对能源与材料的高效利用受到汽车相关行业的重视,搅拌摩擦点焊作为一种固态焊接的方法可以大幅减少金属间化合物的不利影响,在异种金属的连接领域有着广阔的应用前景.本文通过阐述铝钢异种金属连接的主要连接原理,分析解释相关工艺参数及组织对焊接结果的影响,归纳总结了国内外关于铝钢异种材料搅拌摩擦点焊的相关研究现状,并探讨目前铝钢搅拌摩擦点焊中存在的问题以及未来可行的研究方向.

摘要： 搅拌摩擦点焊作为在搅拌摩擦焊基础上发展起来的一种新型固相焊接技术，由于其接头质量高、变形小、焊接质量稳定以及节省能源等一系列优点，在航空结构制造领域具有不可比拟的优势。本文阐述了搅拌摩擦点焊的技术原理，将其与电阻电焊(RSW)和铆接对比，探讨了搅拌摩擦点焊在航空领域的优越性。介绍了国外研究学者针对航空常用材料及结构的搅拌摩擦点焊研究。主要涉及:搅拌头形貌及焊接参数对接头性能的影响；同种和异种材料的FSSW；利用数值模拟方法评价接头形貌的几何特征及微观结构对机械性能的影响等。

摘要： 搅拌摩擦点焊(FSSW)是在搅拌摩擦焊基础上发展起来的一种新型固相焊接技术,因其接头质量高、缺陷少、绿色节能等众多优点而将成为替代轻合金传统点连接技术的最佳工艺,各国焊接界也纷纷对其开展大量研究工作.本文主要介绍了目前搅拌摩擦点焊最新的焊接方法及原理, 并论述了近年来国内外在搅拌摩擦点焊领域的最新研究动态.

摘要： 本文主要针对不同铝合金和镁合金材料进行搅拌摩擦点焊试验，重点分析Hook微观结构特征的变化对不同材料搅拌摩擦点焊接头力学性能的影响规律，从而为优化焊接工艺参数和搅拌工具形状以获得有利于提高接头力学性能的典型Hook形貌特征提供依据。

摘要： 采用无针搅拌头对钢/镁异种金属进行了搅拌摩擦点焊试验研究。在运用正交实验法优化工艺参数并得到良好接头的基础上，用SEM 观察了接头形貌，用XRD 测定了接头物相，结果表明：无针搅拌头的设计合理，使得点焊接头能够形成无匙孔的良好接头；DP600 镀锌钢板和AZ31 镁合金板点焊接头性能取决于Zn 原子与Mg 原子的互扩散程度和焊缝致密度；焊缝中少量MgZn2、Mg0.97Zn0.03 等金属间化合物的生成不仅提高了接头性能而且使接头微区硬度由镁侧向钢侧呈渐增趋势。

摘要： 本文针对航空常用高强铝合金进行搅拌摩擦点焊试验，分析搅拌头形貌、旋转速度以及焊接倾角对接头微观组织及力学性能的影响。结果表明，搅拌摩擦点焊可以成功的实现铝合金材料的连接；在相同的焊接条件下，圆柱形搅拌针得到的点焊接头的界面畸变较小，但是有效连接宽度窄，三爪内凹形搅拌针对加大有效连接宽度有利；搅拌摩擦焊点焊焊接区，在焊接过程中发生动态再结晶，使得晶粒细化。

摘要： 一种搅拌摩擦点焊机，其静止轴肩由单独一台电机驱动上下运动；静止轴肩的底部有由高热导率金属板材制成的底盖封闭的冷却介质通道。用该点焊机进行搅拌摩擦点焊时，电机通过驱动静止轴肩向下移动，对工件施压，用冷却介质对焊接区表面进行冷却；利用置于工件下部的超声波发生器使工件板面产生振动；使搅拌头转动并下扎穿透上板；搅拌头穿透上板后停留一定时间后回抽；静止轴肩待冷却介质继续施加一定时间后与工件脱离接触回撤；超声继续振动一定时间后停止。本发明的有益效果是：焊接区无二次钩状缺陷和变形，焊核底部材料流动加强，原子扩散行为改善，残余应力减小，接头力学性能好。

摘要： 本发明公开了一种回填式搅拌摩擦点焊模块、装置及点焊方法，包括连接套、减速电机、供电装置、传动轴和搅拌工具，所述连接套与外设旋转主轴连接，所述减速电机嵌入所述连接套内部，所述搅拌工具安装在所述连接套的下部且通过所述传动轴与所述减速电机相连，所述供电装置与所述减速电机电连接；所述搅拌工具包括搅拌针和搅拌套，所述搅拌套套设在所述搅拌针的外部，所述传动轴上设有旋向相反的内、外传动螺纹，所述减速电机与所述传动轴传动连接，所述内传动螺纹与所述搅拌针螺纹连接，所述外传动螺纹与所述搅拌套螺纹连接。与现有技术相比，该模块可作为附加模块安装在常规搅拌摩擦焊接设备的主轴上，随主轴实现高速旋转，结构设计紧凑。

摘要： 本发明公开了一种热塑性塑料搅拌摩擦点焊工具及辅助装置及点焊方法，包括搅拌摩擦点焊设备本体、搅拌头夹持部、搅拌头、固定于焊件表面的开口容器及开口容器中的液体介质，所述搅拌头通过搅拌头夹持部装夹在搅拌摩擦点焊设备本体上；所述开口容器的上下表面均为开口，所述开口容器的底部与焊件表面密封固定；搅拌头包括轴肩、外凸圆台、两根针端为半球形的搅拌针，轴肩与搅拌头夹持部连接，外凸圆台位于轴肩底面中心位置；两根搅拌针固定于外凸圆台下表面并关于中心旋转轴对称分布。本发明有效地避免了搅拌摩擦点焊过程中局部过热现象；改善了热塑性塑料的受热状态和流动模式，优化了接头的成形性能；提高了点焊接头的承载能力。

摘要： 本发明的实施例提供了一种回填式搅拌摩擦点焊工具和回填式搅拌摩擦点焊方法，涉及金属焊接领域。该工具其包括相互独立的回填工件和夯实工件，回填工件包括搅拌针、搅拌套和压紧环，搅拌套设于搅拌针的外侧，压紧环设于搅拌套的外侧，搅拌针能够相对于搅拌套旋转和上下移动，搅拌套能够相对于压紧环旋转和上下移动，搅拌套为圆台形；夯实工件包括搅拌头，搅拌头包括相互连接的圆柱部和圆台部，搅拌套的锥度等于圆台部的锥度。该方法是采用回填式搅拌摩擦点焊工具进行。本申请通过圆台形的搅拌套使焊点呈圆台状，再通过搅拌头对焊点进行下压，使上板与下板呈现机械咬合结构，接头的拉剪性能以及十字拉伸性能增强。

摘要： 本发明公开了一种搅拌摩擦点焊装置及搅拌摩擦点焊方法。该搅拌摩擦点焊装置包括：电磁感应加热搅拌摩擦点焊机头、机头控制系统、六自由度机器人、机器人控制系统、人机交互操作系统；本发明技术方案中的焊接方法中搅拌头的寿命可以提高20%以上；焊接厚度可以提高20%以上；可以有效的降低焊接过程中机器人第六轴所承受的作用力，从而提高机器人的使用寿命；对于航空2系铝合金，高强7系铝合金，背部加热相当于焊后热处理的作用，可以显著提高接头的连接强度和疲劳寿命。

摘要： 一种搅拌摩擦点焊机，其静止轴肩由单独一台电机驱动上下运动；静止轴肩的底部有由高热导率金属板材制成的底盖封闭的冷却介质通道。用该点焊机进行搅拌摩擦点焊时，电机通过驱动静止轴肩向下移动，对工件施压，用冷却介质对焊接区表面进行冷却；利用置于工件下部的超声波发生器使工件板面产生振动；使搅拌头转动并下扎穿透上板；搅拌头穿透上板后停留一定时间后回抽；静止轴肩待冷却介质继续施加一定时间后与工件脱离接触回撤；超声继续振动一定时间后停止。本发明的有益效果是：焊接区无二次钩状缺陷和变形，焊核底部材料流动加强，原子扩散行为改善，残余应力减小，接头力学性能好。

摘要： 在使铝材(24)、(26)的叠合部位搅拌摩擦点焊的旋转工具(10)中，以在圆柱状的工具主体(12)的顶端中心部同轴突出的方式设置的探针由包括同轴突出的中间探针(14)和中心探针(16)的阶梯构造构成，并且将工具主体(12)的顶端面构成为第一台肩面(20)，该第一台肩面(20)呈朝向径向内侧去逐渐凹陷、且与中间探针(14)的基部连结的形状，将中间探针(14)的顶端面构成为第二台肩面(22)，该第二台肩面(22)呈朝向径向内侧去逐渐凹陷、且与中心探针(16)的基部连结的形状，从而在使两个铝材叠合并进行搅拌摩擦点焊时，实现较高的焊接强度。

摘要： 本申请公开了一种回填式搅拌摩擦点焊搅拌头、点焊装置及点焊方法。回填式搅拌摩擦点焊搅拌头包括内压紧柱、第一搅拌套、第二搅拌套以及外压紧套。所述内压紧柱用于压紧和固定待焊板材；所述第一搅拌套可转动地套设于所述内压紧柱的外周，所述第一搅拌套还可沿所述内压紧柱的轴向往复运动；所述第二搅拌套可转动地套设于所述第一搅拌套的外周，所述第二搅拌套还可沿所述内压紧柱的轴向往复运动；所述外压紧套套设于所述第二搅拌套的外周，所述外压紧套用于压紧和固定所述待焊板材。本发明至少可以解决摩擦焊接过程中焊点热‑力不均匀的问题。

摘要： 本实用新型的实施例提供了一种回填式搅拌摩擦点焊工具和回填式搅拌摩擦点焊系统，涉及金属焊接领域。该工具其包括相互独立的回填工件和夯实工件，回填工件包括搅拌针、搅拌套和压紧环，搅拌套设于搅拌针的外侧，压紧环设于搅拌套的外侧，搅拌针能够相对于搅拌套旋转和上下移动，搅拌套能够相对于压紧环旋转和上下移动，搅拌套为圆台形；夯实工件包括搅拌头，搅拌头包括相互连接的圆柱部和圆台部，搅拌套的锥度等于圆台部的锥度。本申请通过圆台形的搅拌套使焊点呈圆台状，再通过搅拌头对焊点进行下压，使上板与下板呈现机械咬合结构，接头的拉剪性能以及十字拉伸性能增强。

摘要： 本实用新型提供了一种搅拌摩擦点焊装置，涉及焊接设备的技术领域，解决了现有技术中无退出孔的焊接技术成本高，焊接效率低的技术问题。该搅拌摩擦点焊装置包括搅拌头和焊接垫板，搅拌头通过旋转与上层板材相互摩擦；焊接垫板用于支撑下层板材和/或上层板材，且焊接垫板与下层板材接触的一面设置有内陷结构，以使焊接点的上层板材能够在搅拌头的挤压下嵌入下层板材中。该搅拌摩擦点焊装置的结构简单，操作方便，不仅有利于提高焊接效率，还能够降低制造成本。该搅拌摩擦点焊装置焊接的点焊连接接头，不仅能实现焊接固定，还能够形成铆接结构，有效地提高了点焊连接接头的连接强度。