摘要：基于响应面设计发现2195铝锂合金薄板单面搅拌摩擦焊接的最佳工艺参数,并发现当转速越高焊速越低时,焊接接头的抗拉强度越高。实验结果表明:单面搅拌摩擦焊接中,针长为板材厚度的2/3长度时,焊缝根部出现未焊接缺陷,焊接接头的断裂形式介于脆性与塑性断裂之间,接头抗拉强度较差。在单面焊接最佳工艺参数的基础下,双面搅拌摩擦焊接能克服单面焊接中存在于焊缝根部的未焊接缺陷。通过设置不同的刀具下压量,当搅拌头转速为1600 r/min,进给速度为150 mm/min,下压量为0.1 mm时,双面焊接能将焊接接头的抗拉强度提高约10%,焊接接头的伸长率提高10%。双面搅拌摩擦焊接中前进侧的材料流动明显,焊接接头的断裂形式为塑性断裂。在双面焊接中,由于坯料受到了二次搅拌和加热,焊接区的材料软化加剧。相较于单面焊接,双面焊接接头处的显微硬度进一步降低。

摘要：为解决搅拌摩擦焊的工程化应用问题,针对搅拌摩擦焊机床的主轴头进行研究,设计了集成B轴、C轴、S轴3个旋转轴的搅拌摩擦焊主轴头。B轴为手动控制旋转轴进行搅拌摩擦焊工艺倾角调整,C轴由齿轮传动带动机械主轴绕机床Z轴旋转进行搅拌头切线跟随,S轴由机械主轴带动搅拌头进行旋转搅拌焊接。机械主轴采用直联驱动的形式,两柱两球的支承定位方式,刀柄接口为锥面端面同时约束。对机械主轴进行静力学和模态分析,机械主轴静刚度满足使用要求,最高工作转速远低于1阶固有频率,能有效避免共振的产生。应用所设计搅拌摩擦焊主轴头进行焊接试验,在焊接速度300mm/min、搅拌头转速1000r/min时,焊缝接头成型良好,抗拉强度达到最佳值259MPa,达到母材抗拉强度的82.5%。试验结果表明了搅拌摩擦焊主轴头设计的合理性,为类似装备的设计提供了技术借鉴。

摘要：搅拌摩擦焊接过程中的材料塑性变形流场与温度场对焊接接头的组织演化及最终的力学性能有着十分重要的影响,许多学者对此进行了大量的研究.近年来的研究结果表明,该过程是一个极其复杂的热力耦合过程,温度场与材料塑性变形流场之间具有相互耦合效应.运用流体力学和传热学原理对准稳态热力耦合过程进行了数值模拟研究,通过计算得到了焊件材料的流场和温度场分布,并设计了相关实验对温度场进行了验证,结果表明该计算结果可以较准确地描述搅拌摩擦焊准稳态热力耦合状态.

摘要：通过在6056—T6的铝合金薄板上设计不同旋转频率、不同下压量的搅拌摩擦点焊试验,测量焊接过程中的搅拌头扭矩、下压作用力和试板温度曲线来研究焊接工艺参数对扭矩的影响.结果表明,在旋转频率相同而下压量不同的试验中,搅拌头扭矩随下压作用力增大而增大,而引起扭矩增大的最主要原因是下压作用力使搅拌区材料的力学性能发生了改变;在下压量相同而旋转频率不同的焊接试验中,搅拌头扭矩随旋转频率升高而减小,但扭矩和旋转频率的乘积(即焊接热输入功率)却随旋转频率升高而增大,分析认为旋转频率通过温度和材料的应变速率两个途径对搅拌头扭矩产生了影响,而温度的影响作用更显著.

摘要：现有搅拌摩擦焊修复设备多为固定龙门式结构,且需要背部刚性支撑,移动适应性较差。针对铝合金货车车体破损修复问题,提出一种采用搅拌摩擦焊对其进行在线修补作业的方案,设计了一种移动式非刚性支撑搅拌摩擦焊修复设备。为了解决非刚性支撑焊接修复过程中支撑力不足、大变形等问题,设计了旋转伸缩臂、花瓣式砧板等结构,为焊接提供足够的顶锻力,并利用有限元分析对花瓣式砧板结构进行优化设计,改善支撑效果;设计了铣焊半径自动调整结构,用于不同大小尺寸破损的修复焊接。该移动式非刚性支撑搅拌摩擦焊修复设备能够在不拆解车体板材的情况下,修复6 mm厚铝合金车体,现场实际应用表明:采用该非刚性支撑搅拌摩擦焊修复效果良好,焊接表面光滑无飞边,内部无沟槽隧道缺陷,焊缝抗拉性能达到母材的71.6%左右。

摘要：概述了国内外铝合金、镁合金、铜合金、钛合金及钢铁材料等多种合金搅拌摩擦焊用搅拌头的结构设计、材料、磨损失效和寿命等方面的研究进展,对比了各搅拌头的结构设计和材料性能优缺点,分析了搅拌头失效方式和寿命,展望了搅拌头的研究发展趋势。

摘要：传统铝合金型材通常采用接头局部加厚的凸台设计,用于抵消搅拌摩擦焊中轴肩下压力造成的接头减薄量.然而,此类铝型材表面焊后需要耗费大量工时进行人工打磨.为了减少焊缝的打磨量,文中设计了一种无凸台结构的铝型材,通过改变搅拌头轴肩的结构形式,实现了无减薄工艺的焊接.从焊缝的成形质量、力学性能和组织结构角度开展深入研究,确定了焊接下压量等关键工艺参数.最后,结合实际生产中型材存在挤压公差和拼接公差的特点,研究了接头错边量对焊接质量的影响,并确定合理的接头公差范围.

摘要：采用搅拌摩擦焊和钨极惰性气体保护电弧焊(TIG)分别对3 mm厚304L奥氏体不锈钢进行焊接,对比分析2种焊接方法下接头的微观组织和抗拉强度。304L不锈钢的搅拌摩擦焊焊接接头由焊核区、热力影响区、热影响区及轴肩变形区组成;焊核区组织为均匀细小的动态再结晶组织,热力影响区组织发生明显的塑性变形,而热影响区仅受到热的作用晶粒有所长大;TIG焊接头组织由呈胞状树枝奥氏体晶和呈蠕虫状或板条状铁素体组成。结果表明:2种焊接方法获得的接头强度相似,都略高于母材强度。

摘要：铝/钢异种金属的可靠连接是汽车行业实现轻质节能设计的重要途径.铝和钢的热物理性能和化学性能差异大,采用固相焊方法连接较为适宜.搅拌摩擦焊(friction stir welding,FSW)具有热输入低、高温停留时间短和焊接变形小等特点,在连接铝/钢异种金属上具有较大的优势和潜力.铝/钢异种金属FSW高质量的核心技术之一为界面金属间化合物的调控.基于铝/钢FSW固相连接机制,文中从焊接参数(焊接速度、焊具转速、偏移量、倾斜角和下压量)、焊具结构(搅拌针形貌、螺纹及锥角)和中间层(铝和锌等)设计等方面对界面金属间化合物调控的研究现状进行了综述,并围绕接头承载能力的提升总结了铝/钢FSW新技术(匙孔填充、自铆接及外源辅助FSW),并进一步展望了铝/钢FSW的发展趋势.

摘要：介绍了搅拌摩擦焊技术在核工业领域中单片式燃料元件制造、核废料铜桶封装及核反应堆维修等方面的应用情况,并进行了展望。