铝合金搅拌摩擦焊组织
2019-01-11 09:43:16
7050铝合金是一种可热处理强化的超硬铝合金资料,熔铸便利,成形性好,具有杰出的归纳功能。因为铝合金弧焊时焊缝经常会发作气孔、裂纹、咬边等缺点,特别是关于热处理强化的超高强铝合金,其弧焊焊接性更差,很容易出现热裂纹,严峻阻止了7050铝合金在工业中的使用。拌和冲突焊(FSW)作为一种高效、优质、环保、低成本的新式焊接方法对7xxx系高强铝合金能够进行极好的焊接。这篇文章选择8mm的7050-T7451铝合金板进行单道对接拌和冲突焊实验,并对接头的安排和力学功能进行了剖析。
焊接实验用资料为8mm厚的7075-T7451铝合金,拌和头资料选用H13热作模具钢。化学腐蚀液为15mlHCl+1mlHF+2.5mlHNO3+95mlH2O;在显微镜OptelicsTMS130下调查焊合区的安排特征;在CSS-44100电子全能实验机上进行拉伸实验;在HX-1000显微硬度计上进行硬度丈量。
焊核区发作接连动态再结晶形成细微的等轴晶;热机影响区在机械力和热循环的效果下呈条弧状安排;热影响区的安排晶粒发作粗化。当转速为375r/min、焊速为100mm/min时，接头抗拉强度较高，可到达母材的88.6%。焊缝硬度的散布出现“W”形，较小值根本出现在撤退侧热机影响区与热影响区的过渡处。
铝合金搅拌摩擦焊的发展趋势
2019-03-12 09:00:00
在我国，北京航空制作工程研讨所和英国TWI的拌和打听焊技能合作中心――我国拌和冲突焊中心在拌和冲突焊的根底办法研讨，材料使用研讨、开发，拌和冲突焊设备的规划、制作和供应等方面，都获得很大的发展。 （1）现在，中心正在针对拌和冲突焊在航天火箭筒体制作，航空飞机结构、蒙皮和结构间的拌和冲突焊制作，船只轻合金制作以及高速列车的铝合金型材的快速制作等方面正在打开全面的研讨和工程攻关。别的，在承包国防科研和总装课题的一起，还加强了和厂商、大学的横向联合及技能合作。 （2）在拌和冲突焊设备的制作方面现已规划出3大类6类种方式的拌和冲突焊设备，并且在2003年3月为哈尔滨工业大学和华东船只工业学院制作交付了2台专业化的拌和冲突焊设备。 （3）在工程使用方面，铝合金拌和冲突焊将在输变电、高速列车、新一代战斗机及新式运载火箭等方面首要得到使用。 拌和冲突焊作为一种新式的焊接技能将对铝合金等轻合金材料的衔接制作发生性的影响，根据这种衔接技能在焊接办法的打破，估计拌和冲突焊技能将对飞机、火箭、高速列车、快艇、全铝合金战车等军、民品的规划和制作基线发生根本上的革新。
铝合金搅拌摩擦焊组织及性能分析
2019-01-11 09:43:26
7050铝合金是一种可热处理强化的超硬铝合金材料,熔铸方便,成形性好,具有良好的综合性能。由于铝合金弧焊时焊缝经常会产生气孔、裂纹、咬边等缺陷,特别是对于热处理强化的超高强铝合金,其弧焊焊接性更差,极易出现热裂纹,严重阻碍了7050铝合金在工业中的应用。搅拌摩擦焊(FSW)作为一种高效、优质、环保、低成本的新型焊接方法对7xxx系高强铝合金可以进行很好的焊接。本文选取8mm的7050-T7451铝合金板进行单道对接搅拌摩擦焊实验,并对接头的组织和力学性能进行了分析。 焊接试验用材料为8mm厚的7075-T7451铝合金,搅拌头材料采用H13热作模具钢。化学腐蚀液为15mlHCl+1mlHF+2.5mlHNO3+95mlH2O；在显微镜OptelicsTMS130下观察焊合区的组织特征；在CSS-44100电子多功能试验机上进行拉伸试验；在HX-1000显微硬度计上进行硬度测量。 焊核区发生连续动态再结晶形成细小的等轴晶；热机影响区在机械力和热循环的作用下呈条弧状组织；热影响区的组织晶粒发生粗化。当转速为375r/min、焊速为100mm/min时，接头抗拉强度较高，可达到母材的88.6%。焊缝硬度的分布呈现“W”形，较小值基本出现在后退侧热机影响区与热影响区的过渡处。
铝合金搅拌摩擦焊在船舶制造领域中的应用
2019-03-11 13:46:31
铝合金拌和冲突焊在焊接办法、力学功能、制作本钱以及环境等方面的巨大优越性和潜在的工业运用远景，在船只制作范畴里，铝合金拌和冲突焊得到了深入细致的研讨和开发。船只制作不只要求速度的添加，并且要求单位报价载荷功能的前进，所以舰艇制作要尽或许的铝合金材料来下降船只分量。但铝合金材料的传统衔接办法为铆钉衔接和弧焊衔接，铆接添加了制作时刻、人力和物料的运用量，而铝合金熔焊时简单发生变形、缺点及烟尘等，也约束了弧焊在铝合金构件上的运用，所以跟着拌和冲突焊技能的开展，用拌和冲突焊来完成高集成度的预成型模块化制作来替代传统的船只来板-加强件结构的制作，是船只制作技能开展的必定和性的前进。 拌和冲突焊在船只轻合金预成形结构件上的运用，在外观、分量、功能、本钱以及制作时刻上具有显着的优越性，不只能够用于船只轻合金结构件的制作，还能够用于现场安装，为现代船只制作供给了新的衔接办法告诉拌和冲突焊替代熔焊完成轻合金结构件的制作，是现代焊接技能开展的又一次腾跃。 FSW技能在船只制作、海洋工业和宇航工业中有广泛的运用远景，适于用FSW技能焊接的结构包含：甲板、壁板、隔板等板材的拼焊、铝揉捏件的焊接、船体和加强件的焊接、直升机下降渠道的焊接等。现在已用该技能焊接快艇中上长为20m的铝合金结构件，焊缝总长度超越500Km。
7050-T7451铝合金搅拌摩擦焊组织及性能分析
2018-12-28 11:21:17
7050铝合金是一种可热处理强化的超硬铝合金材料,熔铸方便,成形性好,具有良好的综合性能。由于铝合金弧焊时焊缝经常会产生气孔、裂纹、咬边等缺陷,特别是对于热处理强化的超高强铝合金,其弧焊焊接性更差,极易出现热裂纹,严重阻碍了7050铝合金在工业中的应用。搅拌摩擦焊(FSW)作为一种高效、优质、环保、低成本的新型焊接方法对7xxx系高强铝合金可以进行很好的焊接。本文选取8mm的7050-T7451铝合金板进行单道对接搅拌摩擦焊实验,并对接头的组织和力学性能进行了分析。
焊接试验用材料为8mm厚的7075-T7451铝合金,搅拌头材料采用H13热作模具钢。化学腐蚀液为15ml HCl + 1ml HF + 2.5ml HNO3 + 95ml H2O；在显微镜Optelics TMS 130下观察焊合区的组织特征；在CSS-44100电子万能试验机上进行拉伸试验；在HX-1000显微硬度计上进行硬度测量。
焊核区发生连续动态再结晶形成细小的等轴晶；热机影响区在机械力和热循环的作用下呈条弧状组织；热影响区的组织晶粒发生粗化。当转速为375r/min、焊速为100mm/min时，接头抗拉强度最高，可达到母材的88.6%。焊缝硬度的分布呈现“W”形，最小值基本出现在后退侧热机影响区与热影响区的过渡处。
铝合金搅拌磨擦焊的应用现状
2019-03-12 09:00:00
拌和磨擦焊技能具有许多共同的长处，关于轻合金材料（如铝、铜、镁、锌等）的衔接在焊接办法、力学功能和出产功率上具有其他焊接办法不行比较的优越性。拌和磨擦焊是一种固相衔接办法，焊缝接头具有优秀的力学功能和小的焊接变形，焊接过程中不需要添加维护气和焊丝，没有熔化、烟尘、飞溅及弧光，是一种环保型的新式衔接技能。实际情况也确实如此，在FSW技能面世后的短短几年内，在焊接机理、适用材料、焊接设备以及工程化运用方面均取得了很大的开展。拌和磨擦焊技能开端首要用于处理铝合金、镁合金及锌合金等材料的焊接。关于拌和磨擦焊工艺的特色和运用等，英国焊接研讨所进行了较多的研讨，关于1993年、1995年申请了国际规模内的专利维护。现在，该所首要是与航空、航天、船只、高速列车及轿车等焊接设备制作厂和国际性的大公司联合，以集体资助或协作的方式（TWI的GSP项目）研讨、开发拌和磨擦焊技能，不断扩大其运用规模。
现在由工业厂商资助的研讨项目包含：大厚度铝合金的拌和磨擦焊、钢的拌和磨擦焊、钛合金的拌和磨擦焊、轿车轻型构件的拌和磨擦焊等。美国的爱迪生焊接研讨所（EWI）与TWI密切协作，也在进行FSW工艺的研讨。美国的洛克希德。马丁航空航天公司、马歇乐航天飞翔中心、美国海军研讨年、Dartmuth大学、德国的Stuttgart大学、澳大利亚的Adelaide大学及澳大利亚焊接研讨所等都有从不同的视点对拌和磨擦焊进行了专门研讨。
1.铝合金拌和磨擦焊在航空航天范畴中的运用 跟着拌和磨擦焊的研讨进一步走向深化，拌和磨擦焊设备也逐步从实验室走向商用。TWI运用此技能为波音公司出产了3个2000系列铝合金航天飞机燃料箱；美国洛克希德。马丁公司、波音-麦道公司、洛克韦乐集团、爱迪生焊接研讨所等多家组织现在正在致力于拌和磨擦焊接的研讨、运用评价和开发。在航空航天范畴适于用FSW技能焊接的结构包含：军用或民用飞机的蒙皮、航天器中的低温燃料箱，航空器油箱、军用机的副油箱、军用或科技勘探火箭等；美国洛克希德。马丁航空航天公司用该技能焊接了航天飞机外部贮存液态氧的低温容器；在马歇乐航天飞翔中心，也已用该技能焊接了大型圆筒形容器。
Boeing公司出资几百万美元，制作了用于Delta运载火箭的大型低温燃料容器的大型专用拌和磨擦焊机，BAE空中客车公司正在对FSW技能进行办法、功能和可行性验证，意图是用来出产中型和大型商用客机，所选用的拌和磨擦焊机由地处合利伐克斯的GRAWFORD-SWIFT公司制作，据说是欧洲功率最大的焊机。美国ECLIPSE（月蚀）航空公司将运用FSW来制作一架10.86m长、翼展11.88m的中型飞机，图1就是美国ECLIPSE公司耗资3亿美元研制成功的E500型新式节能小型喷气高务飞机。公司估量，选用FSW能够将机身壁板上的加强肋、结构的安装时刻削减80%，使飞机本钱下降为83.7万美元。此飞机的首要结构件、蒙皮等悉数选用国际上最新的衔接技能——拌和磨擦焊技能制作，客机的机身基本上悉数运用拌和磨擦焊制作，其间包含飞机蒙皮、翼肋、弦状支撑、飞机地板以及结构件的安装等。 拌和磨擦焊的运用首要用来前进出产功率和下降制作本钱，会对航空结构件的拌和磨擦焊工艺是由TWI与美国ALCOA公司联合进行实验开发，然后运用于ECLIPSE500型飞机结构件的焊接。公司在2000年9月通过了飞机安全委员会的初步设计评价和认证，2001年6月断定拌和磨擦焊的飞机制作中的可行性，2001年开端制作拌和磨擦焊飞机结构件，2002年6月首飞，并在6月29日~7月1日向大众展现了这种新式飞机的现在已经有上百家客户争相订货这种新式的谦价、切能的商务飞机。 2.铝合金拌和冲突焊在船只制作范畴中的运用 现在，根据拌和冲突焊在焊接办法、力学功能、制作本钱以及环境等方面的巨大优越性和潜在的工业运用远景，在船只制作范畴里，拌和冲突焊得到了深化细致的研讨和开发。船只制作不只要求速度的添加，并且要求单位报价载荷功能的前进，所以舰艇制作要尽或许的铝合金材料来下降船只分量。但铝合金材料的传统衔接办法为铆钉衔接和弧焊衔接，铆接添加了制作时刻、人力和物料的运用量，而铝合金熔焊时简单发生变形、缺点及烟尘等，也约束了弧焊在铝合金构件上的运用，所以跟着拌和冲突焊技能的开展，用拌和冲突焊来完成高集成度的预成型模块化制作来替代传统的船只来板-加强件结构的制作，是船只制作技能开展的必定和性的前进。 拌和冲突焊在船只轻合金预成形结构件上的运用，在外观、分量、功能、本钱以及制作时刻上具有显着的优越性，不只能够用于船只轻合金结构件的制作，还能够用于现场安装，为现代船只制作供给了新的衔接办法告诉拌和冲突焊替代熔焊完成轻合金结构件的制作，是现代焊接技能开展的又一次腾跃。 FSW技能在船只制作、海洋工业和宇航工业中有广泛的运用远景，适于用FSW技能焊接的结构包含：甲板、壁板、隔板等板材的拼焊、铝揉捏件的焊接、船体和加强件的焊接、直升机下降渠道的焊接等。现在已用该技能焊接快艇中上长为20m的铝合金结构件，焊缝总长度超越500Km。删去
搅拌摩擦焊成功焊接6013-T4铝合金材料
2019-01-15 09:49:23
空客公司作为靠前个采用搅拌摩擦焊技术制造大型民用飞机制造的飞机制造商，已将该技术引入A340的制造，并大规模应用于A350的制造。空客公司把搅拌摩擦焊技术用于A340-500s及A340-600s的机身纵缝连接以取代传统的铆接。 这项技术使A350的设计组把纵缝连接机身面板从8块减少到4块，这样做可使重量减轻，并提高飞机的使用寿命及部件的可维护性。
6013-T4 铝合金是美国铝业公司研究开发的一种新型铝合金,其较初的应用目标是汽车工业,通过降低零部件重量从而提高燃油效率。该合金的耐蚀性比高强7XXX系合金好,而强度比普通6XXX系合金高且保持了优良的耐蚀性和成形性,因而该合金在航空、航天、舰船、交通和建筑等部门有着广泛的用途。美国的洛克希德航空设备公司已选定6013板作为飞机铝合金的主要蒙皮材料和部分结构用材料，以替代传统的2024合金板材，空客公司现采用6013铝合金作为A380机身下壁板的材料，用传统的焊接方法易产生气孔等缺陷，国外现用激光焊接6013铝合金，但存在焊接接头的强度不高（通常在母材的70%-80%之间）、设备和工作成本高、材料对激光的反射造成激光吸收率低、产生气孔、裂纹和咬边等缺陷。
搅拌摩擦焊是一种新型的固相连接技术，不会出现熔化焊接中常见的裂纹、气孔等缺陷；其在焊接过程中无需焊丝和保护气体；焊后工件变形小，残余应力小；焊接成本低，效率高，易于实现自动化。值得关注的是，采用搅拌摩擦焊焊接机身下壁板不仅可以有效地避免熔焊常见的缺陷，在提高工作效率，降低生产成本方面也具有独特优势。6013铝合金作为一种航空铝合金，其搅拌摩擦焊接工艺的成功开发，对扩展搅拌摩擦焊在航空领域的应用具有重要意义。
搅拌摩擦加工铸态铝铁合金组织和性能研究
2018-12-27 16:26:15
搅拌摩擦加工(FSP)是在搅拌摩擦焊接(FSW)基础上发展起来的一种新型有效的加工技术，可用于材料微观组织改性和新型材料制备。加工过程中，利用高速旋转搅拌头的搅拌和摩擦作用，使加工区材料混合破碎，并发生剧烈塑性变形和热机循环作用，实现微观结构的细化、致密化和均匀化。
FSP可破碎粗大枝晶组织和第二相，溶解沉淀相，消除铸态缺陷，显著改善金属材料的性能。铝铁合金具有质轻、耐热性好和抗腐蚀等诸多优良性能，在航天航空领域有着广泛的应用前景。普通熔铸铝铁合金中，铁在铝中的固溶度很低，主要生成Al3Fe等金属间化合物。
Al3Fe呈针状或片状，严重割裂基体，成为应力集中源，显著降低铝铁合金的力学性能。控制和改善含铁相的形态、大小和分布，能使铝铁合金成为实用的结构材料，提高合金性能和实际应用价值。因此，寻求有效的加工细化方法成为解决问题的关键。目前采用高压扭转和等径弯曲等强塑性变形方法能显著细化组织和Al3Fe金属间化合物，增加铁原子在铝基体中的固溶度，提高该合金的力学性能。不过这些方法加工工序复杂，而且得到的试样尺寸较小，因而在实际应用中受到限制。
FSP能有效的细化合金组织，适合连续加工制备大面积的块状材料，是一种很有潜力的材料细化方法。因此，本文采用FSP对普通熔铸方法制备出的铝铁合金进行3道次往复加工，研究3道次加工后铝铁合金组织和性能的变化。
实验用99.9%工业纯铝和Al-20Fe中间合金为原材料，配制含铁3%(质量分数)的Al-3%Fe合金。合金在箱式电阻炉中用石墨坩埚熔炼，经除气和精炼后，于820℃在铜模中浇注成100mm×80mm×5mm板坯试样。FSP实验在改造的X5032型立式升降台铣床上进行。搅拌头材料为W18Cr4V，轴肩直径为16mm，搅拌针直径为5mm，高度为3.8mm。搅拌头旋转速度为1180r/min，焊接速度为47.5mm/min。对铸态合金进行3道次往复FSP。
合金铸态组织存在大量针状Al3Fe相，尺寸约为20～50μm。经搅拌摩擦加工后，针状Al3Fe相被破碎成长度小于1μm的粒状，弥散均匀分布在铝基体中。铸态组织转变为低位错密度的再结晶晶粒，基体中存在细小的含铁亚稳相。搅拌摩擦加工后，加工区的显微硬度较铸态区降低，但分布较均匀。加工区合金的抗拉强度稍微下降，延伸率显著增大。搅拌摩擦加工前后，合金拉伸断口呈现出微孔聚合韧性断裂特征。加工前，韧窝呈抛物线状的撕裂韧窝，韧窝尺寸较小而且较浅，而加工后的韧窝形貌呈等轴状。
磨擦搅拌焊铝板的热处理技术
2019-01-15 09:51:27
据美国《先进材料&加工技术》近期报道，美国德州宇航中心已经开发出来铝合金板材1050经过磨擦搅拌焊后进行热处理新技术，这一新技术能克服铝合金板材经过磨擦搅拌焊的一些不良影响。一般来说，人们认为铝合金板材7075不能采用电弧焊和高能一密度来熔焊工艺，但可以进行磨擦搅拌焊，可是焊接后工件展示出来低延展性，低强度和低抗应力腐能龟裂性能。 热处理新技术可以软化合金并在焊接前改善机器焊接工艺参数，焊接后在空气中冷却，在磨擦搅拌焊后，板材经过溶体加热10分钟，淬火并在室温下保持96小时，然后经过121℃温度下时效处理5小时，较后在163℃温度下保持27小时。
铝合金激光焊质量保障措施
2019-03-01 14:09:46
导读 本文扼要阐明铝合金的使用特性及焊接特性，从焊接预备，加焊缝维护气，选用双光斑激光焊，激光填丝焊或激光-MIG复合焊，工艺参数调理等方面阐明铝合金激光焊的质量确保办法，工业生产中还能够凭借现有的高端激光头来安稳焊接质量。 关键词：铝合金；焊接；激光焊；双光斑；复合焊 铝合金使用特性： 铝合金因原料轻，耐腐蚀，低温功能和机械归纳功能好而广泛使用于航空、航天、轿车、机械制作、船只及化学工业等很多范畴。跟着近年国家对节能经济的寻求，铝合金的需求又上了一个台阶。现在，轿车行业中适用铝合金首要有Al-Mg(5000系列)、Al-Mg-Si(6000系列)及Al-Mg-Zn(7000系列)三大系列，轿车外壳多用耐蚀可焊的5000系合金，而梁柱等强度要求较高的部位则用6000系或7000系合金。研讨标明，选用铝合金材料恰当减轻轿车的分量能够把油耗下降37%；悬挂设备的负荷下降18%；振荡强度下降5%。在各大轿车厂加大对铝合金加工研制与制作投入的一起，铝合金的焊接又成为一个不得不处理好的根底问题。 铝合金的焊接特性： 现在，首要选用TIG焊、MIG焊等惯例办法来焊接铝合金。选用惯例办法焊接，热输入量大导致焊缝广大且熔深较浅，铝合金导热快，冶金时高温溶解很多的氢来不及溢出发生孔(溶入熔池中的氢分出构成的气孔，称为冶金气孔；未彻底熔化的氧化膜中的水分因受热分化分出氢构成的气孔，称为氧化膜气孔)；因为冶金速度快焊缝金属晶粒粗大，焊接接头软化可使强度削减到达40%；铝合金熔点低而导热快，熔融金属流动性差而使焊缝成型不漂亮；受热面积大，加工材料简单变形而影响加工尺度精度。铝合金惯例焊接质量难以确保，且焊接速度难以满意批量生产要求。 跟着激光加工使用普及化水平的进步，选用激光焊接铝合金，热输入量小且热源会集，特别是光纤激光器面世后，激光焊接铝合金的能量密度愈加会集，激光波长更短，高反射得到改进。经过激光填丝，激光-MIG复合焊，双光斑激光焊等工艺，可显着改进铝合金焊接的成型作用，且焊接质量得到改进。 无论是何种焊接办法，铝合金焊接前预备工作是必不可少的，对铝合金的焊接质量影响很大。焊接前对铝合金件表面进行或擦试，以铲除表面所吸附的水或油等杂质。为避免工件在空气中被氧化，需求对工件进行机械打磨或化学处理并烘干，以赶快完结焊接。为了加速铝合金焊接时的熔池流动性，能够在铝合金工件焊接反面加垫铜板以改进焊缝成型。焊接时，选用Ar气维护，阻隔空气，能减小气孔的发生。 激光焊铝合金优化质量具体措施： 铝合金激光焊接开端时，存在高反射现象，严峻影响材料对激光能量的吸收，而波长越短，材料对光的吸收就越好，因而，光纤激光比CO2激光对铝合金的吸收要好。光纤激光的光束形式也会比CO2激光好，能量密度愈加会集。一旦材料开端吸收光能，对液态金属对光的反射率就显着下降。 选用双光斑激光焊，能够显着改进气孔率，首要是因为选用双光束进行焊接时，两束光构成一个相对较大的匙孔，进步了匙孔的安稳性，有利于气体的逸出；比较于串行双光束，选用并行双光束焊接时，熔池内部温度梯度更小，下降了液态金属凝结速度，延伸气泡的逸出时刻，有利于减小气孔倾向；并行双光束激光焊也能进步送丝的安稳性，对安稳焊接质量有利。 选用激光填丝焊，比较铝合金激光自熔焊，能够得到更好的成型。激光填丝焊能够兼容激光焊的高能量密度和填丝焊的高桥接才能，关于有必定空隙的焊缝，能够确保杰出的成型作用。并且经过不同的填充材料的挑选，能够对母材进行不同的化学冶金，起到必定合金元素弥补且强化的成效。 选用激光复合焊，经过激光与电弧的复合，能够有用消除激光焊构成的等离子体的影响。经过光丝距离、吹气、焊视点等参数的调理，能够取得漂亮的焊缝，并且关于厚板无需开坡口或只需开小坡口就能够构成杰出的焊缝。 选用适宜的焊接工艺参数，能够确保焊接质量。图8为6061铝合金激光填丝焊接的激光功率和焊接速度的优化参数规模联系图。从该图中能够看到，激光功率和焊接速度的优化匹配参数曲线呈直线式上升，斜率根本坚持不变。每一个给定的激光功率值，在优化参数曲线上都有一个优化的焊接速度与之对应，且焊接速度可在必定规模内改变仍能取得成形质量好的焊缝，此区域归于焊接安稳区。在某一功率值时，当焊接速度过大，热输入变小，铝合金板材不能焊透，此刻焊接速度过大则向上超越安稳区规模，归于未熔透区；当焊接速度过小，热输入过大，熔池下塌严峻，此刻归于熔池崩塌区。要取得安稳的焊缝成型，需求匹配适宜的焊接工艺参数。 （本文由武汉法利莱切焊系统工程有限责任公司高级工程师沈义供给，感谢作者的大力支持！）
铝镁合金焊丝
