工艺参数紫铜搅拌摩擦焊焊接接头成形及力学性能的影响

搅拌摩擦焊是一种新型固相塑性连接方法,它的出现为铜的焊接提供了一种新的工艺.对紫铜的搅拌摩擦焊工艺进行了研究,通过工艺试验,对其焊缝成形、接头组织形态及其力学性能进行了分析.研究结果表明,搅拌摩擦焊接紫铜时应选用搅拌头旋转速度在400~700r/min,焊接速度为35~60mm/min;从显微组织角度,由于接头主要发生了动态再结晶,焊接接头没有热力影响区,而是三个区,即焊核区、热影响区、母材区.研究还发现用搅拌摩擦焊得到的铜接头出现了明显的软化现象,接头的机械性能比母材低,但比熔化焊得到的接头性能要高,其平均抗拉强度可达到母材的80%.

对t2紫铜的搅拌摩擦焊技术进行了实验研究,对其基本工艺、接头组织和性能等进行了初步分析。实验结果表明,用搅拌摩擦焊方法焊接6mm厚的t2紫铜板,当焊接规范合适时,可得到成形美观、内部无缺陷、几乎不变形的平板对接接头;搅拌摩擦焊接头的抗拉强度可达母材的90%;搅拌摩擦焊接头的电阻率与母材基本相同。

由于铝、铜两种材料性能差异较大,用常规焊接方法难以实现连接,极大地限制了铝/铜复合接头的质量和应用范围。利用搅拌摩擦焊接技术成功地实现了铝合金5a06和紫铜t2的对接焊接,并对接头的力学性能及拉伸断口的形貌进行了分析。结果表明:选用合适的焊接参数,接头的抗拉强度达到225mpa,为母材紫铜t2的76.4%;焊缝区显微硬度测试显示,搅拌区铝-铜材料的混合,硬度值呈现波动且在靠近富铜区硬度出现突增值;拉伸断裂多发生在前进侧的热影响区或焊核区,宏观断口呈45°倾斜式和铝-铜交替层状断形貌;断口sem微观形貌多呈塑性韧窝状。

许多工程结构当中,经常出现大量异种材料的焊接情形,材料的力学性能对结构有重要影响。应用不同的焊接工艺对紫铜(t2)和奥氏体不锈钢(1cr18ni9ti)进行焊接,并对焊接接头的力学性能进行研究。结果表明,采用过渡层方法接头的力学性能较好,而采用t107焊条,其接头的塑性、韧性比采用过渡层时低。

本文对t2紫铜的搅拌摩擦焊工艺进行了试验研究,对接头组织和性能等进行了初步分析。试验结果表明,当焊接规范合适时,用搅拌摩擦焊方法焊接6mm厚的t2紫铜板,可得到成形美观、内部无缺陷、几乎不变形的平板对接接头。接头的力学性能试验表明,搅拌摩擦焊接头的抗拉强度可达母材的90%;电学性能试验表明,搅拌摩擦焊接头的电阻率与母材基本相当。

采用搅拌摩擦焊接方法对厚度为25mm的t2紫铜厚板进行了单道对接焊试验,并对焊缝的微观组织、力学性能、导电特性及焊缝能谱进行了分析.结果表明,用搅拌摩擦焊方法焊接25mm厚的t2紫铜板,可得到成形美观、内部无缺陷的平板对接接头.在旋转速度为960r/min、焊接速度为70mm/min时,搅拌摩擦焊的焊接接头的抗拉强度可达到186.6mpa,搅拌摩擦焊接头的电阻率与母材基本相当.

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应用4种不同的焊条进行渗铝钢焊接工艺试验,并对焊接试件进行力学性能检测。通过大量的试验研究,得到4种焊条的焊接试件力学性能数据,总结出渗铝钢手工电弧焊的焊接工艺方法,为渗铝钢的焊接加工提供具体的参考数据。

采用mag焊接方法制备了不同厚度q345钢平板对接焊件,分别对其进行拉伸、冲击、弯曲力学性能测试,并对焊缝区域进行显微组织观察,最后采用盲孔法测量焊接试样的残余应力。测试结果表明:12mm/12mm焊接试样的综合力学性能明显优于10mm/12mm与10mm/10mm焊接试样。在焊缝中心处10mm/12mm焊件纵向残余应力σx和横向残余应力σy均大于12mm/12mm焊件与10mm/10mm焊件残余应力。

采用搅拌摩擦焊接方法对厚度为30mm和50mm的t2紫铜板分别进行单面和双面焊接实验,并对焊缝的微观组织与力学性能进行了分析.结果表明:在一定的参数范围内,可获得表面成形美观、内部无缺陷且变形小的对接接头.30mmt2紫铜板单道焊焊后平均抗拉强度为177.2mpa,达到母材的81.7%,断后平均伸长率为25.4%;焊缝横切面显微硬度分布波动较大,最低值位于前进侧热影响区底部,说明了此处位置是焊缝薄弱环节.

采用4种规格的搅拌头进行了2a70-t6铝合金t型接头搅拌摩擦焊试验,并对焊缝横截面进行了观察以及焊缝抗拉强度的测试。结果表明:焊缝中前进侧熔合过渡区的金属变形比返回侧剧烈,焊缝断裂往往发生在前进侧;在相同的焊接参数下,单道焊缝的焊核宽度与抗拉强度随着搅拌针直径的增大而增大,但增大的幅度较小,并列焊的焊缝抗拉强度仅为单道焊缝的93%左右;为了获取相同宽度的焊核,采用加粗搅拌针单道焊比并列焊更具有优势。

试验研究了板厚为2mm和12mm的紫铜板的搅拌摩擦焊工艺,分析了焊接接头组织及性能。结果表明,板厚为2mm的紫铜,在一较宽的规范范围内,可得到组织致密、无孔洞、无裂纹的焊接接头,接头强度可达到母材的90%。板厚为12mm时,采用双面焊,仅中部有未融合的缺陷,但缺陷在板厚方向的尺寸小于1%的板厚,大大小于钨极氩弧焊时所容许的缺陷率。焊缝的显微组织为典型的再结晶组织,晶粒细小,焊缝两侧热影响区的组织不对称。

焊接接头热影响区软化是细晶粒钢焊接时普遍存在的问题.用有限元分析方法,从屈服强度和抗拉强度两个方面对热影响区软化的焊接接头的力学性能进行分析.分析结果表明,与接头的屈服强度相比,热影响区软化对接头的抗拉强度有较大的影响;软化的热影响区的屈服应力和宽度较焊缝对接头的抗拉强度有较大的影响,而且存在临界值,超过它们时,使接头的抗拉强度明显降低;增加焊缝的屈服应力可以改变临界点,提高热影响区软化焊接接头的屈服强度和抗拉强度.而且发现,试样的长度对测定热影响区软化的焊接接头的抗拉强度没有影响,而对其屈服强度的确定有一定影响.

为提高焊接接头的力学性能,利用波长为532nm,脉宽为10ns,能量为6.25j,光斑尺寸为3mm的yag激光器对焊接接头进行了激光冲击强化处理。结果表明:激光冲击强化使接头拉伸强度由815mpa提高到867mpa,焊缝硬度提高51.4%,热影响区硬度提高28.2%,焊接后残余应力由134mpa转变为-237mpa。利用光学显微镜对焊缝进行了观察和分析,并对力学性能提高的机制进行了讨论。

对bfe10-1-1铁白铜管采用钨极氩弧焊打底+手工电弧焊盖面的焊接工艺,可获得性能良好的焊接接头;焊缝区的组织为树枝状偏析α固溶体,具有较强的抗腐蚀性;接头的各项力学性能完全满足要求。

姓名 编号 焊工证书 编号 1000 实测直径焊接长 度 抗拉强 度 断裂位置 （mm）（mm）mpa/ // 检 验 结 论 36 检 验 单 位 (章) 备 注 14 25 /弯曲角度 (°) 试件编号/试件编号弯曲结论 检验项目及结果 拉伸试验弯曲试验 标准要求断裂特征弯芯直径 (mm) 焊工姓名代表批量个接头 检验依据jgj18-2012gb228.1-2010gb1499.2-2007 钢筋批号—样品来源 焊接方法检验性质 生产厂家—委托人 钢筋牌号见证 人公称直径 (mm) 使用部位—检验日期 见证单位—报告日期 工程名称— 委托单位—委托日期 钢筋焊接接头力学及工艺性能检验报告 委托编号检验编号 1审核人:批准人:检验人: 曲结论 个接头

本文采用加热的方式模拟焊接过程中焊接接头的受热过程,对接头进行拉伸、弯曲和冲击试验,得到不同的热循环对焊接接头性能的影响规律,以便在实际生产中优化焊接工艺,减小焊接热循环对焊接接头的影响,提高接头使用性能。

将聚丙烯树脂pp(api-2208hfp2b-s0219)在一定注塑工艺条件下制备成用于焊接用的拉伸制件,经过振动摩擦焊接形成拉伸样条,通过万能试验机和二次元影像,研究摩擦焊接工艺条件对pp焊接缝结构和力学性能的影响.结果表明,摩擦焊接时的振幅、压力、深度、时间、保持时间与保持压力对焊接缝结构和力学性能有着明显的影响.在适当的焊接条件下,焊接振幅大于0.9mm,压力在3.5～4.5mpa,深度为1.2mm,保持压力4～6s,保持压力3.0mpa,得到的焊接样条焊缝质量较好,焊接样的拉伸强度可达16.1mpa,为母体材料的53.7％(母体拉伸强度为30mpa).

用搅拌摩擦焊焊接了4mm厚的q235低碳钢板和t2紫铜板,得到了内部无缺陷、外观成形良好、无变形的对接接头。研究表明,低碳钢紫铜接头的显微组织与其所受到的热和力作用大小有关。在接头钢侧,轴肩挤压区有较大的变形,组织发生动态再结晶后形成了细小的等轴晶铁素体;在探针附近的热影响区,经历的应变较小,组织则由变形的先共析铁素体和侧板条铁素体组成。在接头铜侧热影响区的晶粒受热长大,而热力影响区的铜由于发生了动态再结晶,晶粒细小。在焊核区,上部主要由钢、铜薄层交叠组成;焊核中下部为钢、铜及钢与铜形成的化合物交叠组成的漩涡状条带,其中铜条带的组织为细小的等轴晶,钢条带的组织为细小的等轴晶或先共析铁素体+侧板条铁素体组织。

为了研究焊接接头力学不均一性对单向拉伸性能的影响,采用数字散斑相关方法(dscm)研究了纯铝激光-电弧复合焊焊接接头在拉伸过程中的局部变形行为,获得了母材、热影响区和焊缝区的应变分布情况,发现应力为43.6mpa时熔合线附近的热影响区首先进入屈服阶段,并且随着荷载的增加,总应变迅速增大,热影响区真实应变远大于名义应变,并导致最终断裂。硬度测试结果显示热影响区出现明显的退火软化现象,硬度最低,使其成为焊接接头拉伸过程中最薄弱区域。基于能量法和硬度测试结果提出了纯铝焊接接头各区域屈服强度的预测模型,预测值与实验结果吻合良好。

tcs不锈钢是国内新开发的铁路车辆专用经济型铁素体不锈钢,其焊接工艺对接头的力学性能有较大影响。针对tcs不锈钢的焊接特点,通过金相分析及力学性能试验,研究了坡口角度对其焊接接头显微组织及力学性能的影响。结果表明,接头焊缝组织为奥氏体+马氏体+δ铁素体,热影响区组织为马氏体+铁素体,随着坡口角度的增大,焊接热循环区的晶粒度变化不大,接头低温冲击韧度有所提高。

试验研究了tig焊电弧重熔前后焊接接头的形状与尺寸、金相组织、硬度、焊接残余应力的变化。研究结果表明:tig焊电弧重熔后母材与焊缝之间过渡平滑,重熔区硬度变化不大,焊趾处焊接残余应力明显降低,焊接接头的综合性能得到了明显提高。