搅拌摩擦焊

摘要： 2219铝合金被广泛应用于新一代运载火箭贮箱结构,搅拌摩擦焊接技术因焊接性能好等优点被广泛应用于贮箱焊接。然而贮箱完成焊接后,筒段搅拌摩擦焊缝处圆度时常不理想,绝热层因此发生局部开裂现象,不满足低温绝热要求,甚至导致火箭发射失利,因此开展新一代运载火箭贮箱筒段搅拌摩擦焊缝圆度分析与研究。通过开展贮箱焊接、充压等试验以分析贮箱筒段圆度的影响因素,开展绝热试验以分析筒段圆度对绝热层的影响,同时利用有限元分析(FEA)软件ABAQUS模拟2219铝合金材料筒段充压过程分析不同筒段圆度下的最大变形量。结果表明:贮箱筒段壁板焊前自身圆度及搅拌摩擦焊接工艺特点综合导致贮箱完成焊接后筒段搅拌摩擦焊缝处圆度不理想,贮箱在总装及测试阶段经过反复充压,圆度超差较大,位置变形量较大,致使随之变形的绝热层超过自身伸长率而发生局部开裂现象。

摘要： 针对5052铝合金/AZ31镁合金,进行了异种搅拌摩擦焊搭接试验,通过宏观和微观分析、硬度和拉剪力测试探究了Zn中间层对于铝/镁搭接接头组织和性能的影响。结果显示,焊缝搅拌区底部形成了厚度较均匀的金属间化合物(intermetallic compounds,IMCs)层,未加Zn层时,IMCs层由铝基体、尺寸较大呈条带状的Al_(3)Mg_(2)及网格状Al_(12)Mg_(17)化合物组成,拉剪力为3.9 kN,断裂方式为解理脆性断裂;加入Zn层后,IMCs厚度随Zn中间层厚度的增加而增加,IMCs层厚度最小为330μm,内部主要由网格状Al_(12)Mg_(17)组成,网格状内部出现了小尺寸颗粒状的Mg-Zn以及Al-Mg-Zn IMCs;焊缝截面水平方向,搅拌区硬度为160HV,垂直方向硬度值最高达210HV,拉剪力最大值为4.79 kN。研究表明,生成的Mg-Zn和Al-Mg-Zn IMCs是导致拉剪力较未加Zn层时提高20%的主要原因。

摘要： 本文通过搅拌摩擦焊(FSW)成功实现了粉末冶金AA2024铝合金挤压板材的焊接,在航空航天、汽车工业领域具有重要应用前景。为了确定FSW的最佳加工参数,对FSW接头的微观结构、力学性能和断裂行为进行研究。结果表明,当搅拌速度为2000 r/min、焊接速度为100 mm/min时,获得最优焊接接头性能,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为415 MPa(母材强度的85%)、282 MPa和9.5%。焊接接头的硬度从合金基体到热影响区逐渐降低。由于FSW过程中反复搅拌产生热量,样品发生过时效,导致热影响区附近的强度和硬度最低。搅拌区的平均晶粒尺寸(2.15μm)小于母材(4.43μm)和热影响区(5.03μm),并且热影响区晶粒具有择优取向。

摘要： 超高旋转速度搅拌摩擦焊借助超高旋转速度摩擦热量实现了薄板高硅铝合金的连接,这一方法大大降低了搅拌摩擦焊接的轴向力,减小了焊接变形,对焊接薄板铝合金具有独特的优势。文中以焊缝成形质量和焊接接头抗拉强度作为响应值,基于田口法对影响焊接质量的主要焊接工艺参数(旋转速度、焊接速度和下压量)进行试验设计,优化高硅铝合金超高旋转速度搅拌摩擦焊工艺。结果表明,焊接速度和下压量是显著影响因素,最优焊接工艺参数焊接速度为60 cm/min,旋转速度为14000 r/min,下压量为1.8 mm。这一工艺条件下高硅铝合金超高旋转速度搅拌摩擦焊接接头的最大抗拉强度为129 MPa,达到母材高硅铝合金抗拉强度的97%。

摘要： 对壁厚4.0 mm的6005A-T6铝合金侧墙型材实施搅拌摩擦焊,分析焊后接头组织和疲劳性能,讨论了不同疲劳试验方案的可行性。采用等效结构应力计算法与Abaqus有限元分析相结合的方法,研究基于主S-N曲线法的铝合金型材搅拌摩擦焊接头疲劳性能,结果表明:设计L型卡具加载方案可行,试验夹具加载方式的不同对接头疲劳性能存在一定的影响;短螺栓L型卡具辅助弯曲疲劳试验可以很好地规避螺栓连接的影响,并且可实现预期的接头焊根位置开裂失效模式。对搭接接头在承受较为苛刻的载荷环境下,尤其焊根缺口位置出现较高应力集中时,疲劳寿命下降比较严重。经对疲劳试样断口分析,冷搭位置不具备连接强度。

摘要： 铝合金厚板是轨道车辆的主要用材,为了使厚板铝合金搅拌摩擦焊批量应用于轨道车辆中,必须对铝合金厚板开展必要的力学试验和疲劳试验。文中采用搅拌摩擦焊对6005A-T6铝合金进行对搭接焊,通过金相分析、硬度、拉伸、弯曲、疲劳一系列试验,对6005A-T6铝合金焊接接头的力学性能和疲劳性能进行研究。通过对焊接接头的金相分析可以看出,焊核区的组织为细小的等轴树枝晶;热机影响区的晶粒较为粗大,有一定的方向性并伴随着很大的变形;热影响区组织相较于母材组织晶粒有明显的长大但没有变形;拉伸、弯曲试验表明,焊接接头的拉伸抗弯能力良好。疲劳试验表明,焊接接头具有一定的强度,对实际的生产制造具有一定的参考价值。

摘要： 采用超声振动强化搅拌摩擦焊接工艺实现了6 061-T6铝合金和Q235钢异种金属的有效连接,考察了超声能量对焊缝成形、接头组织、力学性能以及焊接载荷的影响.结果表明,施加超声能量可以显著改善焊缝表面成形,增加铝/钢界面区和焊核区的宽度.超声振动细化了焊核区和热力影响区的晶粒组织,改变了搭接接头的断裂机制和断裂位置,提高了接头的力学性能.对焊接过程中焊接载荷的变化进行分析,发现施加超声能量后搅拌头扭矩、焊接轴向力和主轴输出功率均有所下降.

摘要： 本文研究了7075铝合金搅拌摩擦焊(FSW)焊接接头在3.5%NaCl溶液中的腐蚀疲劳断裂机理。研究发现,焊接接头的腐蚀疲劳裂纹萌生于焊核区(NZ)和热力影响区(TMAZ)交界处。多个裂纹源同时发展,并在扩展阶段沿NZ和TMAZ交界线融合成大裂纹。此外,不论是在腐蚀疲劳裂纹的萌生还是扩展阶段,腐蚀作用和循环荷载始终存在相互促进的耦合作用,共同加速了焊接接头的腐蚀疲劳断裂。虽然FSW焊接接头的焊接残余应力水平相对较低,但在对FSW焊接接头的腐蚀疲劳断裂机理进行研究时仍需考虑焊接残余应力的影响。

摘要： 根据搅拌摩擦焊环缝焊接的实际生产需求,设计了一种定直径内撑式专用夹具。该夹具可实现全作业过程组合撑块间保持并缝伸缩运动,并具有自动定心和自锁功能,解决了定位元件间的到位时差、碰撞冲击及共圆性差等系列技术问题。该夹具可有效改善产品焊接的工艺性和装配性,同时也为该类夹具设计提供了新的方法和思路。

摘要： 为高效高精度地预测大尺寸结构FSW焊接变形,基于考虑夹具接触约束的热弹塑性仿真结果,在分析塑性应变的区域分布特点的基础上运用固有应变法进行分区映射,发展了一种有效的焊接变形预测方法。针对小尺寸6061-T6铝合金板材FSW焊接,将接触约束状态和固定约束状态下的焊后变形预测值与实验值进行了对比分析,结果表明接触约束状态的预测结果更接近实际的非对称变形。将该方法应用于大尺寸6061-T6铝合金板材焊接,并将所得结果与大尺寸板材接触约束状态下热弹塑性法结果进行对比,结果表明,该方法可有效地预测大尺寸板材搅拌摩擦焊接变形。

摘要： 搅拌摩擦焊无需焊接填充材料,热输入及焊接变形小,接头力学性能良好,在航空航天、船舶、汽车、轨道交通及电子等行业制造领域具有重要地位.在铝合金搅拌摩擦焊技术领域,引进和转化国际先进标准,制定中国国家标准,使得实际生产过程和管理过程更加具体、更加规范、更具可操作性,具有重要的实际意义.本研究从标准适用范围、搅拌摩擦焊工艺规范、铝合金搅拌摩擦焊质量与检测要求等方面对中外标准进行分析,解读国家标准,对实际焊接生产具有重要的指导意义.

摘要： 搅拌摩擦焊在轨道车辆车体生产中具有广泛的应用前景.在"复兴号"高速列车车体中就采用了这项技术,例如车钩座板采用单轴肩搅拌摩擦焊工艺,平顶、设备舱底板等采用双轴肩搅拌摩擦焊工艺.以这两种部件的生产制造工艺为载体,阐述了搅拌摩擦焊技术在高速列车制造中的应用情况.继续深入研究该技术,对提高国内高速列车的综合制造水平,占领搅拌摩擦焊技术领域的制高点具有重要意义.

摘要： 对6005A-T6铝合金侧墙型材进行搅拌摩擦焊(FSW)工艺试验,从宏观金相、拉伸性能和弯曲性能等方面分析得出铝合金地铁侧墙型材的合理工艺参数:主轴转速800r/min,焊接速度1000mm/min,轴向压力14.5kN,压入量0mm.在主轴转速和焊速一定的情况下,轴向压力及压入量变化对试件拉伸性能和弯曲性能影响较小.轴向压力的范围不能过大或过小,轴向压力过大易导致搅拌头下扎,损伤母材,轴向压力过小,母材金属搅拌不充分易导致隧道缺陷的产生.随着压入量的增大,越容易产生飞边.

摘要： 通过对6005A-T6铝合金型材分别进行搅拌摩擦焊及MIG焊,制备出两种不同焊接方法下的应力腐蚀敏感性试样,比较分别暴露到试验环境中和惰性环境中的相同试样来评定应力腐蚀破裂的敏感性.若比值偏离越远,则开裂敏感性越高.结果表明:搅拌摩擦焊应力腐蚀敏感系数与MIG焊存在显微差别,系数分别为0.956,0.963,且二者均未在3.5％NaCl溶液中表现出应力腐蚀倾向;通过微观断口SEM分析可知,两种接头在惰性环境和腐蚀环境中断口SEM形貌上未发现脆性断裂特征,断口形貌以塑性断裂形成的韧窝为主.

摘要： 采用焊前清理及无焊前清理两种工艺,深入研究焊前清理对铝合金厚板搅拌摩擦焊接头S线及性能影响,通过一系列试验对比发现,焊前清理有助于改善接头微观组织,同时焊前清理可以减弱S线,尤其是S线的分布宽度,有利于提高接头力学性能.

摘要： 介绍搅拌摩擦焊的技术特点和发展情况,针对某高速动车组车辆车钩面板结构形式,提出了一种大厚度的搅拌摩擦焊焊接接头结构.为了验证其接头性能,将搅拌摩擦焊接头与采用双V型35°坡口对接MIG焊接接头在力学性能、疲劳特性、弯曲性能以及金相组织等方面进行对比试验,结果表明:搅拌摩擦焊接头性能优于MIG焊接接头,建议在高速动车组上推广使用,并对后续研究提出要求.

摘要： 针对某型号地铁侧墙板6005A-T6铝合金型材搅拌摩擦焊进行焊接工艺参数优化.根据前期试验拟定搅拌头转速为1000～2100r/min、焊接速度为500～2200mm/min,通过对比焊缝外观成形质量,确定搅拌头旋转速度为1500r/min和焊接速度为1100mmn/min.对不同顶锻力获得的接头进行金相检验和拉伸弯曲试验.当工艺参数为ω=1500r/min、v=1100mm/min、F=13.5kN时,接头无缺陷,抗拉强度可达母材的80％,180°弯曲试验无断裂.

摘要： 分析了6005A-T6铝合金搅拌摩擦焊接头缺陷特征,研究了6005A-T6铝合金搅拌摩擦焊焊缝缺陷相控阵超声波检测技术的原理和特点,采用相控阵超声波检测方法对典型的搅拌摩擦焊焊缝缺陷进行了检测,并通过X射线对检测结果进行了验证和对比分析.结果表明,针对6005A-T6铝合金车体搅拌摩擦焊对搭接焊缝的特点,采用相控阵超声波无损检测技术能够有效地检测出隧道孔、未焊透等典型搅拌摩擦焊焊缝缺陷,是一种切实可行的搅拌摩擦焊焊缝缺陷无损检测方法.

摘要： 为解决地铁铝合金地板搅拌摩擦焊接焊后变形问题,基于顺序热力耦合法与收缩应变法,建立了6005A-T6地铁地板搅拌摩擦焊有限元分析模型.在建立焊接过程等效热源模型基础上,采用顺序热力耦合法对地板局部结构进行热弹塑性有限元分析,计算出平均收缩应变;利用收缩应变法对地板整体进行一次弹塑性计算,对比分析得到的地铁地板整体焊接变形结果与实际测量值.结果表明:有限元计算得到的焊接变形趋势与实际测量结果的一致性较高,且模拟变形量与实验测量值之间的误差在0.5mm以内,验证了收缩应变法在大型构件搅拌摩擦焊接过程仿真中应用的可行性,为地铁地板等构件实际生产中焊接变形的控制提供了有效的方法以供参考.

摘要： 结合搅拌摩擦焊技术在铝合金领域应用的优势和特点,研究了一种新型的轨道车辆铝合金枕梁结构.采用弧焊和搅拌摩擦焊相结合的焊接工艺,根据其结构特点及制造精度要求,制定详细的工艺方案,设计有效的工装及防变形控制措施,保证搅拌摩擦焊对部件的精度要求.枕梁是轨道车辆底架受力的关键部件,其结构复杂,对焊接质量要求高;采用MIG弧焊预组装,外侧长直焊缝搅拌摩擦焊的焊接工艺,在改善车间作业环境的同时提高了部件的整体质量.采用的工艺方案及工装能为此类型的产品工艺设计提供参考.

摘要： 一种适用于搅拌摩擦铆焊的爪型铆钉及搅拌摩擦铆焊方法，爪型铆钉包括夹持段和铆接段，铆接段由周向均布的多根钉腿构成；夹持段上表面设有装夹凹槽和定位凹槽且下表面设有圆形凹槽；夹持段轴肩端面为内凹圆锥面且其上设有环形导流凹槽；钉腿外/内周侧壁面为圆弧柱面且圆心重合，钉腿厚度为1mm～3mm；钉腿外周侧壁面上设有螺纹凸肋；用于衔接钉腿内外周侧壁面的两处侧立面设为导流面，导流面与壁面夹角为30°～160°，两导流面分别为前倾平面和后倾曲面；钉腿轴侧端面为倾斜平面且其上设有切削凸块。方法为：初始旋转下扎并施加超声振动；停止下扎并通过铆钉旋转调控温度；二次旋转下扎并使铆钉下扎至界面处或设定位置；快速下压并在界面处形成机械互锁。

摘要： 本发明涉及一种搅拌摩擦焊用工具构件，其特征在于：在使台肩部和搅拌针部一体化的由陶瓷构件构成的搅拌摩擦焊用工具构件中，所述搅拌针部的根部以及台肩部的端部具有曲面形状，在将所述台肩部的端部的曲率半径设定为R1(mm)、台肩部的外径设定为D(mm)时，R1/D为0.02～0.20。另外，陶瓷构件优选由维氏硬度为1400HV1以上的氮化硅烧结体构成。根据上述构成，可以提供一种耐久性优良的搅拌摩擦焊用工具构件。

摘要： 本发明涉及一种搅拌摩擦焊用工具构件，其特征在于：在使台肩部和搅拌针部一体化的由陶瓷构件构成的搅拌摩擦焊用工具构件中，所述搅拌针部的根部以及台肩部的端部具有曲面形状，在将所述台肩部的端部的曲率半径设定为R1(mm)、台肩部的外径设定为D(mm)时，R1/D为0.02～0.20。另外，陶瓷构件优选由维氏硬度为1400HV1以上的氮化硅烧结体构成。根据上述构成，可以提供一种耐久性优良的搅拌摩擦焊用工具构件。

摘要： 本发明涉及一种搅拌摩擦焊用工具构件，其特征在于：在使台肩部和搅拌针部一体化的由陶瓷构件构成的搅拌摩擦焊用工具构件中，所述搅拌针部的根部以及台肩部的端部具有曲面形状，在将所述台肩部的端部的曲率半径设定为R1(mm)、台肩部的外径设定为D(mm)时，R1/D为0.02～0.20。另外，陶瓷构件优选由维氏硬度为1400HV1以上的氮化硅烧结体构成。根据上述构成，可以提供一种耐久性优良的搅拌摩擦焊用工具构件。

摘要： 在支承夹具(10)的上端面中设置水平截面大致为圆形的凹部(18)。当用于搅拌摩擦焊的装置(7)的探头(8)埋入多层部分(6)的上端面中时，埋入部分附近的材料塑性流动。这使得塑性流动材料流入凹部(18)中，结果材料在相对较大的区域中被搅拌。当流入凹部(18)中的材料冷却并固化时，得到具有突起部分(44)的包括搅拌摩擦焊部分的部件(42)。

摘要： 本实用新型涉及一种搅拌摩擦焊焊具、搅拌摩擦焊设备。其中，搅拌摩擦焊焊具包括轴肩结构和搅拌头本体，所述搅拌头本体与轴肩结构的配合面具有第一空腔结构，所述第一空腔结构用于容纳搅拌摩擦焊废料。其可避免轴肩与搅拌头之间的缝隙内部废料的积累，从而避免主轴消耗以及避免搅拌头与静止轴肩配合面的磨损，提高搅拌头的使用寿命，而且可降低不必要能量的消耗，其适用于小型化的轴肩结构，且第一空腔结构在短距离焊接中不会填充完全；特别适用于小型化的具有静止轴肩结构的搅拌摩擦焊焊具。

摘要： 本实用新型提供了一种可消除搅拌摩擦焊搭接中钩状缺陷的搅拌头及搅拌摩擦焊设备，解决了现有搅拌摩擦焊搭接中存在钩状缺陷的技术问题；该可消除搅拌摩擦焊搭接中钩状缺陷的搅拌头包括自上而下同轴依次连接的连接头、轴肩以及圆柱搅拌针；所述圆柱搅拌针的外周沿轴向设置有多个相互独立且依次连接的环形凸起结构；每个环形凸起结构的轴截面为两个相对于圆柱搅拌针中心轴对称设置的等腰三角形。

摘要： 本实用新型实施例提供一种搅拌摩擦焊的搅拌针及搅拌摩擦焊装置，所述搅拌针包括：夹持部以及与所述夹持部连接的锥形头；所述锥形头的端部形成第一搅拌区；所述锥形头的周壁形成第二搅拌区；其中，所述第一搅拌区上设置有搅流槽；所述搅流槽的一端处于所述第一搅拌区的中心，另一端延伸至所述第一搅拌区的周壁并与所述第二搅拌区连接；所述第二搅拌区上间隔设置有若干引流环；所述搅流槽沿所述第一搅拌区周向方向的截面为弧形面。本实用新型通过将搅拌针设计为锥形，同时侧面采用引流环引流，可有效减少搅拌针的压入力，搅拌针前端采用搅流槽，可有效搅拌铝合金表面氧化层增加氧化层的流动，使氧化层在焊缝区域分布均匀进而减少冷搭接缺陷。

摘要： 本实用新型提供了一种实时反馈温度变化的搅拌摩擦焊装置及搅拌摩擦焊系统，该搅拌摩擦焊装置包括夹具组件和温度控制装置；所述夹具组件包括安装台以及设置在所述安装台上的支撑组件；所述支撑组件为支撑框架，其用于承载待焊零件；所述温度控制装置设置在所述支撑组件上且与所述安装台相对的一侧，所述温度控制装置用于实时监测焊接过程中待焊零件焊缝中心之外处的温度变化并及时反馈，将焊接温度控制在预设范围内，避免整个零件焊接过程中温度梯度过大，从而实现控制焊接零件变形的作用。

摘要： 本实用新型提供了一种搅拌摩擦焊主轴头及搅拌摩擦焊装置，涉及搅拌摩擦焊领域，解决了搅拌摩擦焊的搅拌头在离开焊缝时在焊缝上留下匙孔，影响焊缝性能的技术问题；该搅拌摩擦焊主轴头，包括回抽驱动机构以及设置于静支架上的主轴、拉杆和搅拌针，拉杆的至少部分位于主轴的内腔中，并随主轴可转动的设置；搅拌针连接于拉杆的下端；主轴的下端连接有轴肩，回抽驱动机构包括移动部，移动部与拉杆转动连接，且移动部能带动拉杆在主轴的内腔中沿竖直方向往复直线运动，以带动搅拌针上升和下降；移动部能带动搅拌针上升和下降，当搅拌针上升时，即搅拌针回抽，仅轴肩与软化材料接触，且转动的轴肩将带有匙孔的软化材料搅拌，利于消除匙孔。