铝合金TIG焊的研究现状(3)

搅拌摩擦焊(Friction Stir Welding, FSW)是在1991年发明的,这种焊接技术作为一种新型的焊接技术在其出现的初期阶段就给铝合金的焊接带来了性的变化。其焊


搅拌摩擦焊(Friction Stir Welding, FSW)是在1991年发明的,这种焊接技术作为一种新型的焊接技术在其出现的初期阶段就给铝合金的焊接带来了性的变化。其焊接原理图如图所示。焊接热源来自于搅拌针与轴肩的旋转来实现,然后搅拌针做相对运动即形成了焊缝[18,19]。由于在焊接时母材不发生熔化,其连接机制为塑态金属在高速流动应力的作用下连续动态再结晶[20]。搅拌摩擦焊和传统的焊接方法如MIG,SMAW等熔化焊接手段相比,具有很多优点:比如没有冶金缺陷、接头力学性能好、对焊前处理要求低、生产率高、变形极小和残余应力低等。搅拌摩擦焊的示意图如图1-3所示:

孙庭秀[25]研究了铝合金分别采用MIG焊和搅拌摩擦焊时焊缝的组织结构特点和区别。该试验对6082 - 6005A - T6 铝合金MIG 焊和搅拌摩擦焊两种接头分别进行组织分析,对比后发现,使用MIG焊焊接时,焊缝的组织为等轴织晶,熔合区附近晶粒粗大,而采用搅拌摩擦焊时,焊接接头时比较细小的等轴再结晶组织,焊接热影响去比较小。由此可见,采用搅拌摩擦焊焊接铝合金可以提高焊缝的力学性能。

J. Zapata, M. Toro, D. López等人研究了异种铝合金搅拌摩擦焊焊后残余应力[26]。试验结果表明,增加搅拌针的转速可以降低焊缝的宏观残余应力,且能降低热源影响区的尺寸;搅拌针的转速对残余应力的影响比焊接速度的影响大得多。

铝合金激光焊接是一种最新的焊接技术,和其他的焊接技术相比较,激光焊技术有很多的优点:热输入很小,能量密度高;焊接后焊件的变形很小;熔深比较深,可以焊接厚板;焊接速度比较快等[27-29]。因此,激光焊接在近年来得到了快速的发展,尤其是在航空航天等高精尖领域的应用越来越广。

北京工业大学的张国伟等人研究了铝合金激光焊焊接接头的组织和性能[30]。该实验采用50mm厚的5083铝板作为母材。由于铝板比较厚,故采用多层多道焊,焊缝由七层构成,焊后对焊接接头进行显微组织观察和低温拉伸。试验表明:铝合金焊缝中没有出现气孔、未熔合等缺陷;由于采用激光焊接,焊缝机热影响区冷却迅速,因此焊缝组织全部为细小的柱状晶组织,并且相对于母材来说,热影响区析出了更多的化合物,起到了强化的作用;焊接接头低温拉伸试验表明,焊接接头的强度略低于母材,几乎与母材等强,说明激光焊工艺应用于铝合金焊接可以保证焊接的质量要求。

钢铁研究总院的许良红等人对铝合金的MIG焊和激光-MIG复合焊焊缝进行了组织和性能的对比[31]。该实验采用20mm厚的2519-T87高强铝合金作为焊接木材,对母材进行清洗油污和去除氧化膜,分别采用纯MIG和CO2激光-MIG复合焊接,并且在焊接过程中记录焊接参数。焊接完成后,对试样进行组织观察和拉伸试验。试验结果表明,MIG焊的焊接效率仅为CO2-激光复合焊接的五分之一;复合焊接时焊缝的晶粒要比MIG焊时的晶粒细小,而晶粒越细小,说明焊缝的强度越高。拉伸试验也说明了这一点:使用MIG焊时,焊缝的强度仅为母材的60%,但是复合焊接却能达到母材的70%,说明强度有明显的提升。