线性摩擦焊

摘要： 介绍了线性摩擦焊原理,指出不同振动方式线性摩擦焊设备的优点和缺点,阐述了国内线性摩擦焊设备的研究进展和应用现状,对线性摩擦焊设备的发展趋势进行展望。

摘要： 研究TC4-DT损伤容限型钛合金线性摩擦焊(linear friction welding,LFW)接头的组织特征及形成机制。利用光镜和扫描电镜对接头各区域微观组织进行表征,利用显微硬度计测试接头的显微硬度分布。结果表明:接头焊缝区(WZ)发生动态再结晶,焊接过程中WZ温度超过β转变点,焊后快冷的条件下发生了β→α′及β→α两种相变并析出了大量α′马氏体以及二次层片α;TC4-DT钛合金母材(BM)组织具有较高的变形抗力,使得接头形成的热力影响区(TMAZ)较窄。TMAZ内组织在强烈的热力耦合作用下拉长变形并破碎,焊后快冷的条件下析出少量α′马氏体及大量二次层片α;毗邻TMAZ的热影响区(HAZ)基本保留了BM不同位向的α集束的组织特征,但受热的影响α集束内α/β相界两侧元素相互扩散,层间β消耗,初生α长大;WZ组织的细晶强化和第二相强化,TMAZ组织的应变强化和第二相强化,以及HAZ内α相的长大使得接头上述区域显微硬度均高于BM。

摘要： 线性摩擦焊作为一种新型的固相焊接技术,热输入低、焊接应力小,适合于铝合金的焊接。介绍了线性摩擦焊的工作原理,主要综述了铝合金线性摩擦焊数值模拟、微观组织和力学性能等3个方面的研究进展。在此基础上,着重介绍了摩擦压力、焊接时间及振动频率等工艺参数对铝合金线性摩擦焊微观组织和力学性能的影响,介绍了工艺参数对铝合金与不锈钢、纯铜、镁合金等异种金属线性摩擦焊微观组织、力学性能及金属间化合物种类和分布的影响。最后,对铝合金线性摩擦焊在数值模拟、接头性能及金属间化合物调控方面存在的不足进行了总结,并对其主要发展方向进行了展望。

摘要： 线性摩擦焊是制造航空发动机整体叶盘的关键技术.通过光学显微镜、扫描电镜、电子式万能试验机及显微硬度仪对比分析了TC17(α+β)/TC17(β)钛合金线性摩擦焊接头焊态及不同时效温度下接头的组织与性能.结果表明,焊态下焊合区及附近区域的微观组织为过冷β细晶,硬度最低;经焊后时效处理,析出了细小针状α相,硬度升高.焊后时效温度为400°C时,焊合区及附近区域的硬度值明显提高,焊接区脆化.焊后时效温度为630°C时,接头弯曲角度最高,但强度降低.综合焊接接头的硬度、弯曲与拉伸性能优化出的焊后时效温度为550°C.接头弯曲角度和抗拉强度分别达到母材的36%和95%. TC17(α+β)侧热力影响区(thermal-mechanical affected zone,TMAZ)受力后微观塑性变形更均匀,其强塑性能均优于TC17(β)侧TMAZ.接头的弱化区对应于TC17(β)侧TMAZ硬度变化梯度及组织梯度最大的区域.相比母材,接头的塑性损失比强度损失要大得多.

摘要： 基于先进飞机构件研制需求,针对TC21钛合金线性摩擦焊接头,设计了3种热处理制度,开展了焊态及不同热处理状态下接头显微组织及力学性能研究.结果表明,焊态试样的焊缝区由细化的β晶粒组成,晶内析出含有大量位错的针状马氏体,起到了位错强化作用,显微硬度相比母材明显提高,热力影响区由于次生α相发生了溶解,显微硬度相比母材有所降低.热处理后焊接接头内的α相发生了显著变化,在高温区退火时,长时间保温导致初生条状α相长大,在低温区退火则促进了次生针状α相的析出;所有热处理后的接头进行拉伸试验后均断裂于母材区,经过双重退火的接头其焊缝区及热力影响区组织均为β转变组织+初生长条状α相+次生针状α相,并且各区域显微硬度基本与母材一致,组织更加均匀.

摘要： 文中针飞机构件常用的TC4钛合金,分别研究了线切割表面、粗铣表面及磨制表面三种状态焊前试件状态对线性摩擦焊接头成形、显微组织、氧元素含量及力学性能的影响.结果 表明三种状态试件接头成形良好.焊后的宏观组织均分为母材区、热力影响区、焊合区,其中热力影响区组织沿着受力方向被拉长并发生了初生α相溶解,焊合区发生了动态再结晶,晶粒内部为细小的片层组织.线切割及粗铣状态接头氧元素含量没有明显增加,与磨制状态接头相当.三种焊前状态接头的拉伸性能相当;K=1,R=0.06,550 MPa条件时三种接头的疲劳寿命相当.

摘要： 为探索TC4/Ti17异质焊接接头焊接工艺窗口,了解合适的焊接工艺参数,进行了 3种不同焊接压力下TC4/Ti17钛合金线性摩擦焊接试验,进行了显微组织及力学性能的对比分析.结果表明,Ti17侧焊缝及热力影响区宽度均大于TC4侧区域,伴随焊接压力的增大下熔合线变得不再清晰;Ti17侧焊缝组织发生了回复与动态再结晶并与TC4侧形成共晶组织,热力影响区及焊缝存在亚稳定β相,TC4侧焊缝组织发生马氏体转变;热力影响区组织受摩擦力作用发生拉长变形和细化.Ti17侧存在2个弱化区且显微硬度较低,一是由于近缝区的亚稳定相β发生转化,二是在焊接热循环下热影响区的二次次生α相发生球化溶解;TC4侧焊缝显微硬度最大,是由于焊缝的β相冷却速度过快发生马氏体转变.当焊接压力为120 MPa时,由于焊接压力不足,拉伸断裂在焊缝,根据断口分析属于脆性断裂;当焊接压力为150 MPa及180 MPa时,焊接压力足够大,拉伸均断在母材,属于韧性断裂.

摘要： 对高氧TC4/TC17钛合金线性摩擦焊接头进行热处理,研究了不同热处理温度对异质钛合金线性摩擦焊接头显微组织及力学性能的影响.结果表明:异质钛合金线性摩擦焊接头焊缝区在TC17侧形成亚稳定β相,在高氧TC4侧形成针状马氏体相.经过热处理后,板条状α相在晶界处析出,针状α相在晶粒内部析出,并且残余α相在保温过程中发生分解,随着热处理温度的升高,析出相逐渐长大.接头焊缝及热力影响区显微硬度在热处理后显著增加.裂纹尖端张开位移(Crack tip opening displacement,CTOD)试验结果表明:接头断裂韧性薄弱区域在焊缝区及TC17侧热力影响区,热处理温度的升高可以明显提高接头薄弱区域的断裂韧性.

摘要： 线性摩擦焊接技术作为一种典型的固相连接技术,以其自身绿色、高效、优质的技术优势,已经成为当今国际上高性能航空发动机整体叶盘的关键制造技术.线性摩擦焊接是在方向交变的振动摩擦作用下将机械能转变为热能,使材料达到高温塑性状态实现焊接的过程,其中热力耦合是摩擦焊接过程的核心,其行为决定了线性摩擦焊接头组织和性能.通过总结线性摩擦焊接过程中热力耦合行为及其相关研究方法,较为全面地阐述了线性摩擦焊接热力耦合各个物理场的国内外研究现状,为进一步开展线性摩擦焊热力耦合分析提供指导,最后讨论了线性摩擦焊接热力耦合研究中的不足与发展前景,以期为今后研究提供参考借鉴.

摘要： 针对航空长形整体构件锻造与加工的难题,提出采用嵌入式线性摩擦焊方法进行分段组合制造,采用嵌入式线性摩擦焊技术开展了TC17钛合金试验件的焊接,针对所形成的V形接头,分析了接头塑性流动规律与接头形成机理、组织特征与力学性能.?结果表明,焊接过程中,金属流动规律与普通线性摩擦焊接头有显著区别,高温塑性金属随着楔块的移动逐渐往底部尖端流动聚集,导致尖端焊缝较宽,上部较窄,顶锻侧试件热力影响区金属变形量大于振动侧,接头内楔块尖端热力影响区较宽,其范围内存在一个热影响区域,接头拉伸强度与疲劳强度均与母材等强,试样均断于母材区域.

摘要： 在不同摩擦压力下进行了TA19线性摩擦焊接试验.接头组织分析表明,焊缝区为再结晶组织,晶粒有所细化;热力影响区晶粒发生不同程度的变形,晶粒沿摩擦方向伸长;热影响区β相含量增加,推测发生了β相转变,β相层片状组织变厚,使等轴初生的α相晶粒有所减小.三组接头力学性能测试表明,接头各区显微硬度均高于母材;拉伸试样断在母材区,表明接头强度不低于母材;接头平均冲击韧性均大于母材,表明冲击性能良好.上述测试结果表明,TA19线性摩擦焊焊接工艺规范带较宽.

摘要： 进行了Ti17两相钛合金线性摩擦焊试验及接头焊后热处理试验.接头组织分析及力学性能测试表明:热处理前后接头母材组织无明显变化;热力影响区中亚稳态β相发生转变生成细小层片状次生α相,随热处理温度升高,细小层片状次生α相明显长大;热处理后接头各个区域显微硬度均得到提高,从焊缝到母材呈下降趋势;接头的抗拉强度和断后延伸率在热处理后均有所提高.

摘要： 采用不同摩擦压力进行了Ti17线性摩擦焊接工艺试验,使用OM、EBSD观察焊缝组织,发现80MPa下焊缝中α相几乎完全固熔,反映出焊接过程焊缝温度在相变点之上;而100MPa下焊缝中α相含量最高并且回复过程中多边化过程不充分,反映出该参数下焊缝温度较低.结果表明,摩擦压力的升高,一方面提高了接头的热输入,另一方面通过挤出飞边的方式加剧了接头的热耗散,从而改变焊缝温度.

摘要： 利用自制的XMH-250焊机进行了Ti2AlNb/Ti60异质钛合金的线性摩擦焊接试验,对接头的显微组织进行了观察并分析其形成机理,通过拉伸试验和飞边组织观察对焊接质量进行了评估.结果表明,Ti2AlNb侧焊缝区基本由无畸变等轴晶粒组成,组织主要为B2相,热力影响区晶粒沿着摩擦方向发生较大的塑性变形,组织主要为α2+O相,相的形态和尺寸较母材有明显的变化,发生了不同程度的球化和相转变,越靠近焊缝相转变越明显.Ti60侧焊缝区主要为细小的再结晶晶粒,热力影响区晶粒沿着平行于焊缝的方向发生了强烈的塑性变形,部分晶粒发生了再结晶过程.接头焊和率达到100％,拉伸试样均断裂于Ti60母材.

摘要： 本文以TB2钛合金为研究对象,在不同焊接压力下进行了线性摩擦焊试验,并对接头进行了微观组织观察和力学性能测试.结果表明:焊缝界面两侧组织发生了明显的再结晶,热力影响区中,愈靠近焊缝的晶粒变形程度越大.随着焊接压力的增大,焊缝再结晶晶粒尺寸和焊缝区的宽度也逐渐减小,热力影响区中晶粒变形程度增大,再结晶晶粒更加细小,再结晶位置由变形β晶粒内部和晶界转变为仅在β晶界.在足够的摩擦压力下,接头抗拉强度高于母材;摩擦压力不足时,结合面易形成氧化物残留,进而严重影响接头性能.

摘要： 本文研究了对TA15钛合金线性摩擦焊接头组织及其力学性能.金相结果表明,焊接中心区域为细晶组织.热力影响区为沿剪切摩擦方向拉长的变形组织.力学性能结果表明,接头显微硬度从母材到焊缝区逐渐升高.接头断裂在远离焊缝的母材区,表明接头抗拉强度不弱子母材.冲击试验表明,接头的冲击韧性显著高于母材.

摘要： 研究了焊前及焊后热处理(950°C1h AC+540°C6h AC)对TC11钛合金线性摩擦焊接头组织演变和力学性能的影响.金相结果表明,焊前热处理对焊接过程中接头的组织演变影响较小.在焊态和焊前热处理接头的焊接中心区域(WCZ)观察到类似的马氏体组织,但明显的热影响区域只能在焊前热处理接头中找到.焊后热处理后,WCZ中的马氏体组织转变为网篮组织,热力影响区(TMAZ)的初生α和转变β晶粒均有一定程度的长大.力学性能结果表明,焊前热处理可以提高整个接头的显微硬度,但硬度分布趋势与焊态接头的分布趋势相似.焊后热处理可以降低WCZ和TMAZ的显微硬度,但母材的显微硬度有所提高.焊前和焊后热处理都可以提高接头抗拉强度,但会降低接头伸长率,特别是在焊前热处理条件下.

摘要： 采用不同的顶锻压力对AA5083-H112铝合金进行了线性摩擦焊接,获得了无明显缺陷的焊接头,并通过金相、扫描电镜、硬度、力学性能试验等方法研究了线性摩擦焊接头的微观组织和力学性能.结果表明,铝合金界面结合良好,接头附近形成了细晶区,随着顶锻力的增大,热输入量增大,未焊合缺陷尺寸减小.力学性能分析表明,焊接头的抗拉强度和延伸率均较母材稍有降低,而由于细晶区的作用,屈服强度比母材明显提高.顶锻压力增加,焊接头的抗拉强度、屈服强度和延伸率均有所提高,这是由于顶锻压力的增加使得焊接头缺陷减少,从而提高了焊接头的综合性能.

摘要： 采用不同的顶锻力对AA5083-H112铝合金和T2纯铜进行了线性摩擦焊接,获得了无明显缺陷的焊接头.通过扫描电镜、硬度、力学性能试验等方法研究了线性摩擦焊铝铜接头的微观组织和力学性能.结果表明,随着顶锻力的减小,摩擦效应增加,更多的铜颗粒渗入铝基体中;而随着顶锻力的增加,拉伸力学性能明显下降,这是由于较大的顶锻力会使摩擦过程的热输入量增大,从而在铝铜结合处生成层状的第二相,使焊接头的力学性能降低.

摘要： 通过对航空发动机涡轮叶片和轮盘常用的单晶高温合金与细晶高温合金线性摩擦焊接性研究,探讨单晶/细晶高温合金线性摩擦焊接可行性,得到线性摩擦焊接头焊合区与热力影响区微区性能分布规律,研究焊接接头的综合性能关键薄弱环节,然后通过焊接参数优化、焊后热处理和可控局部超声冲击处理等,力争得到连续过渡的接头组织和性能,提高线性摩擦焊接头的疲劳性能,为最终实现单晶/细晶高温合金涡轮整体叶盘线性摩擦焊接制造提供性能数据和理论依据.

摘要： 本发明涉及一种搅拌摩擦焊用工具构件，其特征在于：在使台肩部和搅拌针部一体化的由陶瓷构件构成的搅拌摩擦焊用工具构件中，所述搅拌针部的根部以及台肩部的端部具有曲面形状，在将所述台肩部的端部的曲率半径设定为R1(mm)、台肩部的外径设定为D(mm)时，R1/D为0.02～0.20。另外，陶瓷构件优选由维氏硬度为1400HV1以上的氮化硅烧结体构成。根据上述构成，可以提供一种耐久性优良的搅拌摩擦焊用工具构件。

摘要： 本发明涉及一种搅拌摩擦焊用工具构件，其特征在于：在使台肩部和搅拌针部一体化的由陶瓷构件构成的搅拌摩擦焊用工具构件中，所述搅拌针部的根部以及台肩部的端部具有曲面形状，在将所述台肩部的端部的曲率半径设定为R1(mm)、台肩部的外径设定为D(mm)时，R1/D为0.02～0.20。另外，陶瓷构件优选由维氏硬度为1400HV1以上的氮化硅烧结体构成。根据上述构成，可以提供一种耐久性优良的搅拌摩擦焊用工具构件。

摘要： 本发明涉及一种搅拌摩擦焊用工具构件，其特征在于：在使台肩部和搅拌针部一体化的由陶瓷构件构成的搅拌摩擦焊用工具构件中，所述搅拌针部的根部以及台肩部的端部具有曲面形状，在将所述台肩部的端部的曲率半径设定为R1(mm)、台肩部的外径设定为D(mm)时，R1/D为0.02～0.20。另外，陶瓷构件优选由维氏硬度为1400HV1以上的氮化硅烧结体构成。根据上述构成，可以提供一种耐久性优良的搅拌摩擦焊用工具构件。

摘要： 在支承夹具(10)的上端面中设置水平截面大致为圆形的凹部(18)。当用于搅拌摩擦焊的装置(7)的探头(8)埋入多层部分(6)的上端面中时，埋入部分附近的材料塑性流动。这使得塑性流动材料流入凹部(18)中，结果材料在相对较大的区域中被搅拌。当流入凹部(18)中的材料冷却并固化时，得到具有突起部分(44)的包括搅拌摩擦焊部分的部件(42)。

摘要： 本发明涉及一种用于通过连接件(60)在保持在一起的多个层叠的平面部件(61，62)之间形成摩擦焊连接的方法，其中所述连接件的环肩(67)支撑在上部件(61)上，所述连接件的前端面与下部件(62)一起形成摩擦焊接区(63)，所述摩擦焊接区通过连接件(60)的旋转和压力而形成。在第一步骤中，当形成摩擦焊接区(63)后，使得所述连接件(60)停止旋转，以及在第二步骤中，在环肩(67)与上部件(61)接触前，在所述连接件(60)停止旋转后，通过施压工具在所述连接件上施加压力，所述压力使得所述环肩(67)因变形而按压到所述上部件上。

摘要： 本实用新型涉及一种搅拌摩擦焊焊具、搅拌摩擦焊设备。其中，搅拌摩擦焊焊具包括轴肩结构和搅拌头本体，所述搅拌头本体与轴肩结构的配合面具有第一空腔结构，所述第一空腔结构用于容纳搅拌摩擦焊废料。其可避免轴肩与搅拌头之间的缝隙内部废料的积累，从而避免主轴消耗以及避免搅拌头与静止轴肩配合面的磨损，提高搅拌头的使用寿命，而且可降低不必要能量的消耗，其适用于小型化的轴肩结构，且第一空腔结构在短距离焊接中不会填充完全；特别适用于小型化的具有静止轴肩结构的搅拌摩擦焊焊具。

摘要： 本发明公开一种可调偏心距线性振动组件，包括储能单元、线性振动滑台和旋转曲轴连杆振动单元；其中，所述储能单元用于储存所述线性振动滑台由于惯性力产生的惯性势能并转换为弹性势能，从而辅助旋转曲轴连杆振动单元振动；所述储能单元下端通过支撑杆连接所述线性振动滑台，所述线性振动滑台的端面固接有用于固定被焊构件的线性振动焊接夹具；所述线性振动滑台的下端活动连接所述旋转曲轴连杆振动单元，使所述旋转曲轴连杆振动单元能够驱动所述线性振动滑台上下往复运动调整偏心位移，实现在高速旋转的同时又调整偏心矩，从而实现振动往复运动中振幅的精确控制。本发明还公开包含可调偏心距线性振动组件的线性摩擦焊装置。

摘要： 本发明公开了一种轴向摩擦焊与线性摩擦焊过程中的加热装置及其加热方法，通过调节第一调节螺栓2和第二调节螺栓13调整第一石英加热棒1与第二石英加热棒11的位置，从而控制加热圈的内径，使加热圈内径适合待焊工件，对待焊工件进行焊前预热、焊接过程中加热和焊后保温控制降温速率。本发明将在焊接过程中对不同尺寸的被焊材料进行焊前预热、焊接过程中加热和焊后控制降温速率，不仅节约能量、绿色环保，还起到改善材料焊接性、降低焊接接头局部温度梯度、提高焊接接头性能的作用，使这些难焊材料也能实现摩擦焊优质焊接，将更进一步的推动摩擦焊适用的广度与深度。

摘要： 本发明公开一种可调偏心距线性振动组件，包括储能单元、线性振动滑台和旋转曲轴连杆振动单元；其中，所述储能单元用于储存所述线性振动滑台由于惯性力产生的惯性势能并转换为弹性势能，从而辅助旋转曲轴连杆振动单元振动；所述储能单元下端通过支撑杆连接所述线性振动滑台，所述线性振动滑台的端面固接有用于固定被焊构件的线性振动焊接夹具；所述线性振动滑台的下端活动连接所述旋转曲轴连杆振动单元，使所述旋转曲轴连杆振动单元能够驱动所述线性振动滑台上下往复运动调整偏心位移，实现在高速旋转的同时又调整偏心矩，从而实现振动往复运动中振幅的精确控制。本发明还公开包含可调偏心距线性振动组件的线性摩擦焊装置。

摘要： 本实用新型公开了一种轴向摩擦焊与线性摩擦焊过程中的加热装置，通过调节第一调节螺栓2和第二调节螺栓13调整第一石英加热棒1与第二石英加热棒11的位置，从而控制加热圈的内径，使加热圈内径适合待焊工件，对待焊工件进行焊前预热、焊接过程中加热和焊后保温控制降温速率。本实用新型将在焊接过程中对不同尺寸的被焊材料进行焊前预热、焊接过程中加热和焊后控制降温速率，不仅节约能量、绿色环保，还起到改善材料焊接性、降低焊接接头局部温度梯度、提高焊接接头性能的作用，使这些难焊材料也能实现摩擦焊优质焊接，将更进一步的推动摩擦焊适用的广度与深度。