工艺参数对AA2524回填式搅拌摩擦点焊接头成形及力学性能的影响 被引量：4

1

作者 陈丹 李京龙 +3 位作者 熊江涛 石俊秒 豆建新 柴鹏 《精密成形工程》 2019年第6期29-34,共6页

目的改善2 mm厚AA2524回填式搅拌摩擦点焊(RFSSW)接头的成形和力学性能。方法采用不同扎入深度和不同转速进行焊接,焊后对接头的孔洞大小、套筒退出线上的裂纹长度和拉剪强度进行对比,获得扎入深度和转速对接头成形和拉剪强度的影响规... 目的改善2 mm厚AA2524回填式搅拌摩擦点焊(RFSSW)接头的成形和力学性能。方法采用不同扎入深度和不同转速进行焊接,焊后对接头的孔洞大小、套筒退出线上的裂纹长度和拉剪强度进行对比,获得扎入深度和转速对接头成形和拉剪强度的影响规律。结果扎入深度为2.6 mm时,接头孔洞较小,断裂载荷较高。随着转速的增加,接头孔洞逐渐减小,套筒退出线的裂纹减少,拉剪强度逐渐升高。扎入深度2.6 mm,焊接时间6 s,转速为2600 r/min时,获得了无孔洞和无退出线裂纹的接头,断裂载荷最大,为9.4 kN。结论合适的扎深和转速匹配,可以获得成形良好,高断裂载荷的接头。 展开更多

关键词 回填式搅拌摩擦点焊 工艺参数 力学性能

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双轴肩搅拌摩擦焊接头温度场和流场数值模拟分析 被引量：5

2

作者 吴东 李文亚 +3 位作者 温泉 刘西畅 高彦军 杨君 《精密成形工程》 2019年第6期114-118,共5页

目的研究铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头温度场和流场规律。方法以2024铝合金为研究对象,借助FLUENT软件,综合考虑了温度和应变速率对铝合金粘度的影响,采用修正的本构模型,分析了典型双轴肩搅拌摩擦焊接条件下接头温度和速度特征。结果搅... 目的研究铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头温度场和流场规律。方法以2024铝合金为研究对象,借助FLUENT软件,综合考虑了温度和应变速率对铝合金粘度的影响,采用修正的本构模型,分析了典型双轴肩搅拌摩擦焊接条件下接头温度和速度特征。结果搅拌头边缘,应变速率较大,接近1000 s-1;温度场呈现出对称的哑铃状分布,最高温度为751K,达到2024铝合金熔点的83%;前进侧温度大于后退侧温度,前进侧温度为640 K左右,后退侧为600 K左右;双轴肩摩擦焊材料流动速度大于常规焊,前进侧速度大于后退侧速度,前进侧轴肩作用区域大于后退侧;前进侧轴肩作用区域延伸至板材中间,造成带状不连续缺陷。结论 CFD软件Fluent可以较为准确地分析双轴肩搅拌摩擦焊的温度场和流场,可为搅拌工具的优化提供依据。 展开更多

关键词 双轴肩搅拌摩擦焊 温度场 流场 数值模拟

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铝合金搅拌摩擦焊接头缺陷的超声检测方法研究综述

3

作者 尹小康 李京龙 +2 位作者 熊江涛 石俊秒 柴鹏 《精密成形工程》 2019年第6期119-126,共8页

铝合金搅拌摩擦焊技术广泛运用于航空航天、汽车、船舶等制造领域,在国防工业的发展中扮演着重要角色,而超声波检测技术在对搅拌摩擦焊接头质量评估和控制方面起着不可或缺的作用。综述了铝合金搅拌摩擦焊接头缺陷的超声检测方法。介绍... 铝合金搅拌摩擦焊技术广泛运用于航空航天、汽车、船舶等制造领域,在国防工业的发展中扮演着重要角色,而超声波检测技术在对搅拌摩擦焊接头质量评估和控制方面起着不可或缺的作用。综述了铝合金搅拌摩擦焊接头缺陷的超声检测方法。介绍了接头缺陷的复杂多样的特点,分别阐述了超声检测A信号分析,超声C扫检测和超声相控阵检测方法在搅拌摩擦焊缺陷检测的应用,并介绍了3种检测方法检测能力,明确了搅拌摩擦焊缺陷超声检测尚需解决的突出问题并展望了未来研究的发展方向。 展开更多

关键词 搅拌摩擦焊缺陷 超声检测 A信号 超声C扫 超声相控阵

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TA19/TB2异质钛合金线性摩擦焊试验研究 被引量：4

4

作者 郭震国 马铁军 +2 位作者 李文亚 张勇 赵治鹏 《精密成形工程》 2019年第6期8-13,共6页

目的探究TA+TB钛合金组合的线性摩擦焊(LFW)接头组织及力学性能特点。方法进行了TA19/TB2异质接头LFW焊接试验。利用光学显微镜及扫描电镜观察分析了接头微观组织特征,利用拉伸试验机及显微硬度计测试分析了接头力学性能。结果 TA19侧... 目的探究TA+TB钛合金组合的线性摩擦焊(LFW)接头组织及力学性能特点。方法进行了TA19/TB2异质接头LFW焊接试验。利用光学显微镜及扫描电镜观察分析了接头微观组织特征,利用拉伸试验机及显微硬度计测试分析了接头力学性能。结果 TA19侧焊缝区为动态再结晶形成的等轴细晶组织,晶内析出了针状α’及细小片层α,热力影响区晶粒发生了不同程度的变形,在近焊缝较宽范围内形成水平流线形貌;接头中部界面TA19侧形成了直径约为2~3μm的细小等轴晶;TB2侧焊缝区由动态再结晶形成的等轴晶及部分变形晶粒组成,热力影响区晶粒变形程度较低未形成流线形貌。接头界面两侧组织特征具有不同程度的强化效果,TA19侧从母材区到界面显微硬度值逐渐增大,TB2侧焊缝及热力影响区显微硬度值略高于母材;接头拉伸强度与TB2母材相当。结论说明TA19与TB2钛合金可通过LFW获得可靠连接。 展开更多

关键词 TA19 TB2 线性摩擦焊 微观组织 力学性能

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U75V轨道钢线性摩擦焊工艺研究 被引量：1

5

作者 苏宇 李文亚 +3 位作者 马铁军 杨夏炜 马良 窦晓牧 《精密成形工程》 2019年第6期14-23,共10页

目的提高及改善目前轨道连接与修复的质量。方法采用线性摩擦焊(LFW)的方法,对高碳轨道钢(U71Mn)在不同参数下进行了焊接试验,并对其微观组织和力学性能进行了表征。结果焊接参数对接头质量起着决定性的作用。根据焊后接头的微观组织差... 目的提高及改善目前轨道连接与修复的质量。方法采用线性摩擦焊(LFW)的方法,对高碳轨道钢(U71Mn)在不同参数下进行了焊接试验,并对其微观组织和力学性能进行了表征。结果焊接参数对接头质量起着决定性的作用。根据焊后接头的微观组织差异,可将其分为4个部分:焊缝中心区(WCZ)、热力影响区(TMAZ)、热影响区(HAZ)和母材(BM)。BM为珠光体和上贝氏体的混合组织,TMAZ由珠光体和少量马氏体组成。在WCZ中,由于受到的热力耦合作用的增强和更高的冷却速率,该区域马氏体含量进一步增加。在拉伸试验中,所有试样均在WCZ处发生断裂,接头的最大抗拉强度达到BM强度的86.6%。此外,WCZ中存在大量马氏体,在增加焊缝显微硬度的同时也降低了焊缝的冲击韧性。结论采用LFW的方法可以得到焊接质量优良的轨道钢接头。 展开更多

关键词 线性摩擦焊 轨道钢 微观组织 抗拉强度 显微硬度 冲击韧性

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冷喷涂喷嘴材料对粒子加速行为影响的模拟研究 被引量：3

6

作者 曹聪聪 李文亚 +3 位作者 韩天鹏 杨夏炜 徐雅欣 胡凯玮 《精密成形工程》 2019年第6期149-153,共5页

目的研究冷喷涂过程中喷嘴材料对粒子加速行为的影响。方法建立喷嘴内外壁的几何模型,设定喷嘴几何尺寸及边界条件,划分喷嘴入口、收缩段、喉部及扩张段的网格,采用模拟软件Fluent 14.5进行模拟分析。结果在冷喷涂过程中,喷嘴内部包含... 目的研究冷喷涂过程中喷嘴材料对粒子加速行为的影响。方法建立喷嘴内外壁的几何模型,设定喷嘴几何尺寸及边界条件,划分喷嘴入口、收缩段、喉部及扩张段的网格,采用模拟软件Fluent 14.5进行模拟分析。结果在冷喷涂过程中,喷嘴内部包含高温气体、室温粒子流及喷嘴内壁的热交换,导热系数最低的喷嘴材料(陶瓷)的喷嘴内壁温度最低,气流和粒子的热损失最小,粒子的速度略高(441m/s);导热系数最高的纯铜喷嘴内壁温度最高,有利于粒子温度提升,因此粒子的温度最高,从而促进粒子塑性变形,改善沉积效果,然而温度过高的内壁会因粒子粘附导致喷嘴堵塞。结论数值模拟方法可以用来研究喷嘴内外壁的传热行为,为喷嘴材料的选择做理论指导,通过综合考虑喷嘴材料的选择和使用来优化喷嘴设计。 展开更多

关键词 冷喷涂 喷嘴 数值模拟 加速行为

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铝合金回填式搅拌摩擦点焊研究现状 被引量：3

7

作者 王玉 熊江涛 +2 位作者 李京龙 石俊秒 柴鹏 《精密成形工程》 2019年第6期89-100,共12页

回填式搅拌摩擦点焊作为一种新型的固相连接技术,在船舶、汽车、列车、航空航天制造等领域,有望成为替代电阻点焊、铆接等传统连接方式的新技术,受到国内外学者的关注研究。在大量文献分析的基础上,对铝合金回填式搅拌摩擦点焊的搅拌工... 回填式搅拌摩擦点焊作为一种新型的固相连接技术,在船舶、汽车、列车、航空航天制造等领域,有望成为替代电阻点焊、铆接等传统连接方式的新技术,受到国内外学者的关注研究。在大量文献分析的基础上,对铝合金回填式搅拌摩擦点焊的搅拌工具、接头组织和力学性能、异种材料焊接等方面的研究进行了总结。研究表明,接头的剪切性能和断裂模式主要与接头的焊核深度和钩状缺陷,连接带的尺寸分布有关;对于异种材料焊接接头,金属间化合物层的成分及其厚度是影响其力学性能的重要因素。 展开更多

关键词 铝合金 回填式搅拌摩擦点焊 接头组织 力学性能

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铝合金回填式搅拌摩擦点焊缺陷的超声检测及信号识别 被引量：3

8

作者 孙静茹 李京龙 +3 位作者 豆建新 熊江涛 石俊秒 赵华夏 《精密成形工程》 2019年第6期65-72,共8页

目的利用水浸聚焦超声C扫描对2524铝合金回填式搅拌摩擦点焊(RFSSW)接头进行检测并完成缺陷识别。方法以A扫描时域信号为对象,绘制能量谱与金相作对照,确定焊合区;分析未焊合、聚集型孔洞及弥散型孔洞的时域和频域波形特征,并对频域信... 目的利用水浸聚焦超声C扫描对2524铝合金回填式搅拌摩擦点焊(RFSSW)接头进行检测并完成缺陷识别。方法以A扫描时域信号为对象,绘制能量谱与金相作对照,确定焊合区;分析未焊合、聚集型孔洞及弥散型孔洞的时域和频域波形特征,并对频域信号进行小波分析,提取特征量。结果缺陷区反射回波的归一化能量不低于0.02;不同形式的缺陷(聚集型孔洞、弥散型孔洞、弱连接)其频谱形状特征不同,具有不同的峰值个数。结论通过金相验证,表明超声波C扫描对接头缺陷可进行有效的检测和区分。 展开更多

关键词 回填式搅拌摩擦点焊 超声检测 时频变换 小波分析

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2524同质铝合金回填式搅拌摩擦点焊耐蚀性研究 被引量：3

9

作者 姜楠 李京龙 +3 位作者 熊江涛 石俊秒 豆建新 柴鹏 《精密成形工程》 2019年第6期53-58,共6页

目的研究2524铝合金回填式搅拌摩擦点焊接头不同焊接区域的耐腐蚀性能。方法采用晶间腐蚀实验结合电子扫描显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)技术,分析了焊缝处不同区域的微观形貌、腐蚀形貌及腐蚀深度,并对腐蚀机理进行了讨论。结果搅拌区内的... 目的研究2524铝合金回填式搅拌摩擦点焊接头不同焊接区域的耐腐蚀性能。方法采用晶间腐蚀实验结合电子扫描显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)技术,分析了焊缝处不同区域的微观形貌、腐蚀形貌及腐蚀深度,并对腐蚀机理进行了讨论。结果搅拌区内的晶粒最为细小,热影响区的晶粒尺寸最大。搅拌区主要为点蚀,最大腐蚀坑深度为2.45μm;热影响区则发生剥落腐蚀,最大腐蚀深度为45.65μm。结论热影响区的耐蚀性最差,腐蚀程度最为严重。 展开更多

关键词 2524铝合金 回填式搅拌摩擦点焊 腐蚀

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2524-T3铝合金回填式搅拌摩擦点焊过程的数值模拟 被引量：2

10

作者 彭萱 李京龙 +2 位作者 熊江涛 石俊秒 柴鹏 《精密成形工程》 2019年第6期73-80,共8页

目的分析焊接接头温度场、应力场的分布情况,并着重讨论焊接转速对接头孔洞分布规律的影响。方法基于ABAQUS有限元分析软件,对2524-T3铝合金回填式搅拌摩擦点焊过程进行了模拟,分析了焊接过程中材料内部温度场、应力场及焊点底部孔洞的... 目的分析焊接接头温度场、应力场的分布情况,并着重讨论焊接转速对接头孔洞分布规律的影响。方法基于ABAQUS有限元分析软件,对2524-T3铝合金回填式搅拌摩擦点焊过程进行了模拟,分析了焊接过程中材料内部温度场、应力场及焊点底部孔洞的变化情况,并在此基础上采用小孔法对焊点周围残余应力进行了测量,与模拟结果进行了对比分析。结果焊接转速由2200 r/min提高至3000 r/min,焊接过程达稳定摩擦时焊接温度由489℃增至518℃。焊接结束时焊件表面残余应力数值均在100~200MPa,与实际小孔法测得数值吻合良好。结论焊接转速的提高导致焊接过程中各阶段峰值温度提高,在焊件横截面还可观察到沿厚度方向存在较大的温度梯度。接头孔洞数量随焊接转速先下降后上升,在焊接转速为2800 r/min时,孔洞数量达最少。另外,焊件表面残余应力呈四周对称分布,并在压紧环外径处出现最大值。 展开更多

关键词 回填式搅拌摩擦点焊 2524-T3铝合金 温度场 孔洞分布 应力场

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异种铝合金回填式搅拌摩擦点焊工艺的研究 被引量：2

11

作者 张浩楠 熊江涛 +3 位作者 李京龙 石俊秒 豆建新 柴鹏 《精密成形工程》 2019年第6期47-52,共6页

目的研究搅拌头转速和轴套下压量对异质铝合金回填式搅拌摩擦点焊接头的组织及力学性能的影响。方法采用回填式搅拌摩擦点焊技术对7050铝合金和2524铝合金进行搭接焊试验,焊接完成后利用光镜、体式显微镜、扫描电镜对组织进行观察,另外... 目的研究搅拌头转速和轴套下压量对异质铝合金回填式搅拌摩擦点焊接头的组织及力学性能的影响。方法采用回填式搅拌摩擦点焊技术对7050铝合金和2524铝合金进行搭接焊试验,焊接完成后利用光镜、体式显微镜、扫描电镜对组织进行观察,另外,测试拉伸剪切载荷和显微硬度分布,最后对断裂行为进行了研究。结果接头区域可以分为焊核区、热力影响区、热影响区、母材4个区域,焊核区晶粒呈细小等轴状,热力影响区晶粒呈粗大长条状。随搅拌头转速的增大,拉剪载荷降低,当转速为1500 r/min时拉剪载荷值最高,其值为7.499 44 kN。热影响区的显微硬度比母材低,最小值为HV106。接头的断裂方式可以分为剪切型断裂、塞型断裂、剪切-半环型断裂。结论在一定工艺参数范围内,通过适当降低搅拌头转速能显著提高接头的拉剪载荷,轴套下压量对接头的断裂方式影响显著。 展开更多

关键词 异质铝合金 回填式搅拌摩擦点焊 组织 拉剪载荷

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6061铝合金回填式搅拌摩擦点焊过程的数值模拟 被引量：1

12

作者 刘普 李京龙 +3 位作者 熊江涛 石俊秒 豆建新 赵华夏 《精密成形工程》 2019年第6期101-107,共7页

目的研究回填式搅拌摩擦点焊的产热机理。方法利用DEFORM-3D有限元软件对焊接过程进行了数值模拟,得到了不同位置的温度循环和不同时刻的温度场,并通过改变搅拌头转速,研究了不同转速下接头的温度循环和温度场。结果在套筒达到最大下扎... 目的研究回填式搅拌摩擦点焊的产热机理。方法利用DEFORM-3D有限元软件对焊接过程进行了数值模拟,得到了不同位置的温度循环和不同时刻的温度场,并通过改变搅拌头转速,研究了不同转速下接头的温度循环和温度场。结果在套筒达到最大下扎深度附近测试点温度最高,最高温度分布在套筒下方金属;在水平方向,离焊点中心越近,温度上升速率越快,峰值温度越高,在厚度方向,温度循环变化不大;随着搅拌头转速增加,测试点温度上升速率增大,峰值温度升高。结论通过数值模拟方法可以获得回填式搅拌摩擦点焊接头的温度场和温度循环,为研究其产热机理提供理论指导。 展开更多

关键词 6061铝合金 回填式搅拌摩擦点焊 数值模拟 温度循环 温度场

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铝合金与镀锌钢板回填式搅拌摩擦点焊机制 被引量：2

13

作者 申志康 刘小超 +4 位作者 陈海燕 李文亚 DING Yuquan CHEN James GERLICH Adrian 《精密成形工程》 2019年第6期42-46,共5页

目的研究铝合金与镀锌钢板回填式搅拌摩擦点焊界面组织演变机制与焊接工艺参数对力学性能的影响规律。方法采用连续焊接和改变焊接工艺参数的方法,分析了焊具自摩擦对焊接温度和接头力学性能的影响。采用电镜研究了铝合金与镀锌钢板连... 目的研究铝合金与镀锌钢板回填式搅拌摩擦点焊界面组织演变机制与焊接工艺参数对力学性能的影响规律。方法采用连续焊接和改变焊接工艺参数的方法,分析了焊具自摩擦对焊接温度和接头力学性能的影响。采用电镜研究了铝合金与镀锌钢板连接界面的显微组织分布和焊接工艺参数对焊接温度及接头力学性能之间的内在关系。结果焊具的自摩擦及重复性预热影响焊具温度和接头力学性能,其作用远大于焊接工艺参数的影响。镀锌层阻止了被焊材料的直接接触而避免了大量金属间化合物的形成,镀锌层和铝合金反应生成固溶体组织,从而提高了铝合金与钢的焊接性。此外,液态的锌被挤出搅拌区,形成钎焊的连接机制,增大了接头连接面积和强度。最佳焊接工艺参数为:旋转频率1800 r/min,套筒下压量1.0 mm,停留时间3 s。在此焊接规范下,接头最大接头剪切强度为6.23 kN,且76.2%的焊点力学性能满足工业使用标准。结论回填式搅拌摩擦点焊是实现铝合金与镀锌钢板高质量连接的可靠方式。 展开更多

关键词 回填式搅拌摩擦点焊 铝合金 镀锌钢板 连接机制 力学性能

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7050铝合金回填式搅拌摩擦点焊组织与性能研究 被引量：1

14

作者 豆建新 熊江涛 +3 位作者 陈丹 张浩楠 孙静茹 赵华夏 《精密成形工程》 2019年第6期81-88,共8页

目的研究2.5 mm厚的7050-T74511铝合金回填式搅拌摩擦点焊工艺参数,焊点组织与力学性能之间的关系。方法通过显微组织观察和断口扫描,分析接头形貌特征和缺陷对断裂模式的影响。通过拉伸剪切测试,分析工艺参数与力学性能之间的关系。采... 目的研究2.5 mm厚的7050-T74511铝合金回填式搅拌摩擦点焊工艺参数,焊点组织与力学性能之间的关系。方法通过显微组织观察和断口扫描,分析接头形貌特征和缺陷对断裂模式的影响。通过拉伸剪切测试,分析工艺参数与力学性能之间的关系。采用三因素三水平BBD响应面法进行工艺优化,建立拉剪失效载荷与工艺参数之间的二阶响应模型并求得最优工艺。结果工艺优化的最佳参数为扎入深度2.7 mm,焊具转速为1500 r/min,焊接时间为8 s,在此参数下接头拉剪失效载荷为8.294 kN。当焊接工艺参数选择恰当时,可得到无缺陷接头。结论焊接工艺窗口较窄;在高热输入条件下(扎入深度3.1 mm,转速2100 r/min)易产生孔洞、弱连接等缺陷,且这些缺陷主要分布在搅拌区与热力影响区界面上;在低热输入条件下(扎入深度2.7 mm,转速1500 r/min),接头拉剪载荷较高,这与焊点在低热输入情况下组织缺陷较少有关。 展开更多

关键词 回填式搅拌摩擦点焊 响应面法 工艺参数优化 接头性能

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铝合金表面冷喷涂铜涂层研究 被引量：7

15

作者 胡凯玮 李文亚 +1 位作者 杨夏炜 徐雅欣 《精密成形工程》 2019年第6期154-160,共7页

目的进一步提高铝合金构件的散热能力。方法采用冷喷涂技术在铝合金试件表面上制备了纯铜涂层。借助光学显微镜、扫描电子显微镜、拉伸试验、三点弯曲试验和激光闪射法等试验,研究铝合金表面铜涂层微观组织和性能,并探究热处理铜涂层组... 目的进一步提高铝合金构件的散热能力。方法采用冷喷涂技术在铝合金试件表面上制备了纯铜涂层。借助光学显微镜、扫描电子显微镜、拉伸试验、三点弯曲试验和激光闪射法等试验,研究铝合金表面铜涂层微观组织和性能,并探究热处理铜涂层组织形貌、抗弯强度以及导热系数的影响。结果铜涂层与铝合金基体形成了良好的结合,纯铜涂层导热系数能达到纯铜块材50%的水平。结论经过热处理,铜涂层内颗粒发生静态再结晶,部分晶粒细化。涂层的抗弯曲强度下降,导热系数上升。 展开更多

关键词 冷喷涂 铜涂层 铝合金 微观组织 力学性能 导热系数

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铝合金薄板搭接高速FSW缺陷及断裂行为 被引量：4

16

作者 肖旋 秦鼎强 +3 位作者 倪昱 毛悦 魏至男 傅莉 《精密成形工程》 2019年第6期135-140,共6页

目的为了拓展搅拌摩擦焊技术应用,对薄板搭接结构高速搅拌摩擦焊工艺优化与工程应用提供借鉴与指导。方法采用圆锥无螺纹搅拌针,进行了6061铝合金薄板搭接高速搅拌摩擦焊接,对接头界面缺陷及其断裂模式进行分析,探讨了转速对6061铝合金... 目的为了拓展搅拌摩擦焊技术应用,对薄板搭接结构高速搅拌摩擦焊工艺优化与工程应用提供借鉴与指导。方法采用圆锥无螺纹搅拌针,进行了6061铝合金薄板搭接高速搅拌摩擦焊接,对接头界面缺陷及其断裂模式进行分析,探讨了转速对6061铝合金薄板搭接接头成形及性能的影响规律。结果发现在无螺纹圆锥搅拌针、高转速(6000~9000 r/min)条件下,接头塑性金属在后退侧易形成飞边流出,导致下板前进侧出现孔洞缺陷,且随转速增大,界面缺陷尺寸逐渐增大,当转速达到10 000 r/min时,孔洞尺寸有所减小,此时接头拉剪强度最高,为123 MPa。对试样拉剪断裂位置分析发现,高速搭接接头断裂位置主要有两种,分别断裂在结合界面处或在前进侧下板,且转速在9000 r/min以上越趋向于在结合界面断裂。结论高转速搭接焊接必须协调轴肩相貌、焊接工装约束等条件,保证接头塑性金属充分流动而不流失,才能获得成形良好无缺陷的接头。 展开更多

关键词 高速搅拌摩擦焊 6061铝合金薄板 搭接接头 界面缺陷 断裂位置

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