搅拌摩擦焊接头缺陷检测与修复方法
搅拌摩擦焊接头内部孔洞缺陷分析
搅拌摩擦焊接头内部孔洞缺陷分析作者：张积瑜杨易徐俊来源：《中国科技博览》2017年第11期中图分类号：U546 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）11-0022-02相对于搅拌摩擦焊缝表面缺陷，内部缺陷对焊缝的性能影响更为严重，而且不易发现，要借助于一些缺陷检测工具，而且有的缺陷必须用专门的检测工具才可以发现。
内部缺陷主要包括内部孔洞和隧道、Z线和界线、吻接等。
1 内部孔洞内部孔洞的形成原因与表面孔洞有本质的区别，前者涉及到搅拌摩擦焊接头内部热塑性材料的复杂流动情况。
当焊接过程的热输入不足时，达到塑性化状态的材料不足，材料流动不充分而导致在焊缝内部形成材料未完全闭合。
当采用不带螺纹的柱状或锥状搅拌针的搅拌头进行焊接时接头容易出现该类缺陷。
通常位于接头前进侧的中下部以及焊缝表面附近，如图1。
内部孔洞与接头内部热塑性材料的流动情况有直接关系，试验研究表明，搅拌摩擦焊接过程中接头前进侧与返回侧的材料流动是不对称的，如图2，前进侧母材的流动方向和搅拌针周围的热塑性材料流动方向相反，而返回侧母材的流动方向和搅拌针周围的热塑性材料流动方向相同，因此造成前进侧的材料流动情况比返回侧复杂。
搅拌针周围的热塑性材料在搅拌针的旋转作用下从前进侧被带到返回侧，并在返回侧发生沉积，如果焊接参数不恰当，导致焊接过程温度较低，热塑性材料的流动状态变差，这样前进侧被搅拌针带走的材料得不到及时的补充，因此就会在接头内部形成孔洞。
图3是焊接过程中材料沿厚度方向的流动示意图，其中图3（a）、（b）和（c）分别为焊缝前进侧上部、中部和下部的材料流动情况，而3（d）、（e）和（f）分别为返回侧上部、中部和下部的材料流动情况。
前进侧上部的热塑性材料在轴肩的压力和搅拌针螺纹的作用下主要向下流动，如图3（a），而前进侧下部由于受轴肩的作用小，只是在搅拌针的旋转与挤压作用下带动一部分材料向上运动，如图3（c），当这部分向上运动的材料遇到由上部传送下来的材料，导致在前进侧中部的材料流动情况变得异常复杂，如图3（b），两股交汇的热塑性材料向焊核内部运动，并在孔洞周围沉积下来；相对前进侧，返回侧的材料运动形式就简单得多，热塑性材料在轴肩和搅拌针的作用下由上部向下部运动。
搅拌摩擦焊接缺陷的补焊方法
搅拌摩擦焊接缺陷的补焊方法
搅拌摩擦焊接是一种先进的金属焊接技术，但在实际应用过程中仍有可能出现一些焊接缺陷。
其中，最常见的缺陷类型包括气孔、裂纹和未熔合等。
这些缺陷不仅会降低焊接件的性能，还可能导致焊接处的破裂和断裂。
为了解决这些问题，可以采用补焊方法来修复搅拌摩擦焊接缺陷。
具体的补焊方法包括以下几个步骤：
1. 清除焊接处的污垢和氧化物，确保焊接表面干净。
2. 根据缺陷的类型和大小，选择合适的焊接材料和工艺参数。
3. 使用焊接设备对缺陷部位进行补焊。
在补焊时，需要注意焊
接速度、焊接压力和焊接温度等因素，以确保焊接质量。
4. 检验补焊后的焊接质量。
通常采用非破坏性检测方法，如X
射线检测、超声波检测和磁粉检测等。
总之，补焊是一种有效的方法，可以修复搅拌摩擦焊接缺陷，并提高焊接件的性能和寿命。
但是，为了避免焊接缺陷的产生，我们还应该在焊接过程中加强质量控制和管理，确保焊接质量符合标准和要求。
- 1 -。
搅拌摩擦焊匙孔和缺陷的近等强修复技术
搅拌摩擦焊匙孔和缺陷的近等强修复技术搅拌摩擦焊是一种高效、环保、经济的焊接技术，它能够将金属材料在高温下进行摩擦搅拌使其表面发生塑性变形，从而实现焊接的目的。
然而，在搅拌摩擦焊过程中，由于各种原因，如焊接参数设置不当、金属材料质量差等，可能会导致焊接件出现匙孔和缺陷。
这些缺陷会导致焊接件的强度和密封性降低，从而影响其使用寿命。
为此，近等强修复技术应运而生，它能够有效地修复焊接件中的匙孔和缺陷，提高其使用寿命。
近等强修复技术是一种利用高能束流或激光束在焊接件表面进行扫描和熔融，从而实现缺陷修复的技术。
该技术具有成本低、效率高、精度高等优点，因此在焊接行业得到了广泛应用。
在修复焊接件中的匙孔和缺陷时，近等强修复技术可以实现局部加热，使焊接件中的缺陷处发生熔融和流动，从而填充缺陷并提高其密封性和强度。
与传统的焊接修复方法相比，近等强修复技术具有以下优点：1. 高效性：近等强修复技术可以实现局部加热，从而快速修复焊接件中的匙孔和缺陷，大大提高了修复效率。
2. 精度高：近等强修复技术可以根据需要调整加热和冷却参数，从而实现对焊接件的精确修复。
3. 成本低：近等强修复技术不需要使用大量的材料，也不需要进行大规模的设备投资，因此成本较低。
4. 环保性好：近等强修复技术不需要使用大量的化学药品，也不会产生大量的废弃物，因此对环境的影响较小。
近等强修复技术在焊接行业中的应用越来越广泛。
在焊接件生产过程中，如果发现焊接件中存在匙孔和缺陷，可以使用近等强修复技术进行修复，从而提高焊接件的质量和性能。
此外，在焊接件使用过程中，如果出现损坏或者磨损，也可以使用近等强修复技术进行修复，延长焊接件的使用寿命。
搅拌摩擦焊是一种高效、环保、经济的焊接技术，但在焊接过程中可能会出现匙孔和缺陷，影响焊接件的使用寿命。
近等强修复技术是一种有效的修复技术，它能够快速、精确地修复焊接件中的匙孔和缺陷，提高其使用寿命。
在未来的发展中，搅拌摩擦焊和近等强修复技术将继续得到广泛的应用，为焊接行业的发展注入新的活力。
伸缩式搅拌头厚铝板搅拌摩擦焊缺陷及其补焊工艺
伸缩式搅拌头厚铝板搅拌摩擦焊缺陷及其补焊工艺李博;沈以赴;胡伟叶【摘要】By using the telescopic stir-pin, 25 mm-thickness 2219-T6 aluminum alloy couple plates were successfully friction-stir welded, and no plunge-through defect induced by the press amount of tool-shoulder was observed in the multi-pass repairing welding process. The microstructures in sound friction-stir welds, material-loss typed and weak-link typed weld defects were observed. The results show that the weld along the weld-thickness direction can be divided into shoulder-affected and pin-affected zones. The formation of defects is associated with the change of the welding parameters, and the inner material-loss typed defects follow volume conservation relationship. For the welds with different-size root flaws prepared by telescopic stir-pin, a non-linear relationship exists between the root-flaw depth and the weld tensile strength. In addition, under the unified welding parameters, by adjusting the telescopic pin length, the effects of multi-pass welding on the microstructure and properties of the resultant welds were investigated.%采用伸缩式搅拌头对25 mm板厚2219-T6铝合金进行搅拌摩擦焊,在多道补焊时避免搅拌头轴肩的二次下压量造成的底部焊穿.对25 mm板厚2219-T6搅拌摩擦焊焊缝的微观组织、材料缺失型缺陷及弱连接型缺陷进行观察.结果表明:焊缝沿厚度方向分为轴肩影响区和搅拌针影响区,焊接参数的变化与这两区域中缺陷的产生存在一定关系,焊缝中的材料缺失型缺陷遵循一定的体积守恒关系.利用伸缩式搅拌头制备不同尺寸的焊缝根部未焊透缺陷,发现未焊透的深度与焊缝抗拉强度呈非线性关系.在统一的焊接参数规范下,调整搅拌针伸出长度进行多道焊,研究多道补焊工艺对焊缝组织性能的影响.【期刊名称】《中国有色金属学报》【年(卷),期】2012(022)001【总页数】10页(P62-71)【关键词】2219铝合金;搅拌摩擦焊;焊缝缺陷;伸缩式搅拌头;多道焊【作者】李博;沈以赴;胡伟叶【作者单位】南京航空航天大学材料科学与技术学院,南京210016;南京航空航天大学材料科学与技术学院,南京210016;南京航空航天大学材料科学与技术学院,南京210016;中国航天科工集团南京晨光厂工艺研究所,南京210012【正文语种】中文【中图分类】TG146.2搅拌摩擦焊(Friction stir welding, FSW)作为一种多用于铝合金的新型固相连接技术，可避免传统熔化焊造成的焊缝冶金缺陷[1-3]。
搅拌摩擦焊接缺陷的补焊方法
Cu
Mn
Fe
Ti
V
Zn
Si
Zr
Al 抗拉强度 RmΠMPa 屈服强度 ReLΠMPa 断后伸长率 A ( %)
6. 48 0. 32 0. 23 0. 06 0. 08 0. 04 0. 49 0. 2 余量
432
315
11
1. 2 焊接及补焊方法 为方便起见 ,将对原始母材直接焊接所形成的
收稿日期 : 2008 - 04 - 30 基金项目 : 哈尔滨工业大学优秀团队支持计划项目资助 ; 国家科技
4
焊 接 学 报
第 30 卷
后退侧 (即 RS) ,具体位置介于焊缝与热影响区的界 面附近 ,断裂方向与焊缝表面成一定的角度. 至于
拉伸时补焊接头均断在焊缝后退侧的原因 ,则有待 于进一步的研究.
图 5 与不同缺陷对应的补焊接头的拉伸断裂位置 Fig15 Fracture locations of repaired joints corre sponding to different defects
采用优化的工艺参数进行补焊后 ,原来含有沟 槽缺陷的接头强度从 152 MPa 提高到了 335 MPa ,而 原来含有孔洞和未焊合缺陷的接头强度分别从 307 和 308 MPa 提高到了 343 ,341 MPa ,都接近于优质原 始接头的强度 ,达到母材强度的 78 %以上. 与此同 时 ,原来含有沟槽缺陷的原始接头经补焊后其断后 伸长率达到 8. 4 % ,而原来含有孔洞缺陷和未焊合 缺陷的原始接头经补焊后其断后伸长率均已达到 10 % ,是母材的 91 %. 这些结果表明 ,采用搅拌摩擦 补焊技术可以消除原始接头中所存在的焊接缺陷 , 而且接头性能能够达到优质原始接头的性能 ,满足 工程对接头质量和力学性能的要求.
铝合金搅拌摩擦焊
1自然时效 室温放置96h，
2人工时效185~195℃保温 6~12小时，空冷
分级时效：
第一步：100~130℃保温1-4h, 形成GP区 第二步：185~195℃时效8-9h，析出沉淀相
分级时效的优点：
先在一个较低的温度获得 高浓度 G.P. 区，然后再较高的温 度下获得 均匀的沉淀相， 提高组织的均匀性。
参考文献
[1]李生朋. 铝合金薄板搅拌摩擦焊焊接变形机理与控制 [D]. 中南大学, 2011.
[2]李兵 . 6063铝合金薄板搅拌摩擦焊接工艺及机理的研究 [D].东北大学, 2009. [3]胡尊艳. 焊后时效对6061-T6铝合金搅拌摩擦焊接头组织 和性能的影响[D].北京交通大学, 2008.
热影响区 : 温度不足以使沉淀相溶解，沉淀相发生粗 化。 热机械影响区：温度达到固溶温度，部分沉淀相粗化， 部分溶解，在后续的冷却过程中有少量细小沉淀析出 中心
焊核区：沉淀相完全溶解， 冷却过程中，沉淀相优 先在位错和晶界处析出，分布不均匀
五、解决方案
焊缝后续热处理 一 二 三 350~370℃保温30到120min 去应力退火 固溶处理 ：加热到490~505℃， 然后水冷。 时效 ：
[4]周德生. 铝合金搅拌摩擦焊构件时效成形研究[D]. 南昌 航空大学, 2011.
[5]王海艳. 6061铝合金搅拌摩擦焊接头组织和性能研究 [D]. 华南理工大学, 2010.
一、背景介绍
铝合金焊接性:
1、焊接变形 2、焊接裂纹问题 3、焊接接头软化 4、气孔
与传统熔化焊接方法相比，搅拌摩擦焊具有接头宏观形 貌良好、焊后残余应力和变形较小、焊缝性能良好；焊接 时无烟尘、无辐射；焊接过程中不需焊丝填充、不需气体 保护，比较节省成本，最大程度上缓解了因热输入过大导 致的铝合金焊接接头发生的“软化”及裂纹、气孔等严重 缺陷，因此搅拌摩擦焊特别适合于铝合金的连接。
搅拌摩擦焊焊接缺陷的研究
焊接 专题综述 Feature A rticle
能是在焊缝中形成隧道型缺陷 。 搅拌摩擦焊缺陷的产生是多种因素共同作用的结
果 ,对于不同的焊接过程及被焊材料 ,各种因素是相互制 约的。现有的研究仅就某个因素单独作用进行了探索 , 对于各个因素相互作用关系的研究还有待于进一步深入 。
3 搅拌摩擦焊接头缺陷的检测手段
搅拌摩擦焊接头中的缺陷具有明显的紧贴和微细 特点 ,通常采用 X射线 、超声无损检测以及金相观察等 方法进行检测 。
刘松平等人 [ 19 ]研究了 X 射线和超声检测对 FSW 缺陷的检测能力和可检测性 ,并采用光学观察方法对 无损检测 结 果 和 缺 陷 判 别 方 法 进 行 了 验 证 和 对 比 分 析 。结果表明 ,高分辨率超声反射法对搅拌摩擦焊接 头微细缺陷 (如微细孔洞 )有较好的检测能力 ,并研究 了采用变入射角超声反射法解决搅拌摩擦焊焊缝区不 同取向缺陷的无损检测 。通过计算分析超声波在焊缝 区的声波入射角 、缺陷取向和缺陷紧贴性对声波反射 影响 ,确定入射声波的角度变化范围 ,通过改变入射角 获取入射声波在缺陷处的最佳声学反射方向 ,提高入 射声波对不同取向缺陷的检出能力 [ 20 ] 。
过热或者塑性材料流动不足都会导致缺陷的形成 。焊 缝顶部同 时 受 到 搅 拌 针 和 轴 肩 的 强 烈 摩 擦 和 搅 拌 作 用 ,即使焊接速度非常高或者搅拌头的转速不够高 ,仍 然能够保证一定的热输入而形成无缺陷的连接 ; 焊缝 中部只受到搅拌针的摩擦搅拌作用 ,其热输入小于顶 部 ,但其热量的输出也小于顶部和底部 ,因此总的热量 吸收要大于顶部和底部 ,材料软化程度最高 ;输入焊缝 底部的热量最少而输出最大 ,所以当工艺参数选择不 当或焊具尺寸不合适时 ,焊缝底部将出现焊接缺陷 [ 9 ] 。 1. 1 孔 洞
ISO 25239-5 2020 搅拌摩擦焊 铝 质量和检验要求(中文版)
ISO 25239-5:2020搅拌摩擦焊—铝第5部分：质量和检验要求狮子十之八九译目录前言引言1 范围2 引用标准（略）3 名词和术语4 质量要求4.1 概述4.2 焊接人员4.3 检验和试验人员4.4 设备4.5 焊接工艺规程4.6 搅拌摩擦焊搅拌头4.7 焊接接头的准备与装配4.8 预热温度和道间温度的控制4.9 点固焊4.10焊接4.11焊后热处理4.12检验和试验4.13标识和可追溯性附录A（标准）缺欠、试验和检验、验收要求和ISO6520-1代码文献（略）ISO（国际标准化组织）是一个世界范围内的国家标准学会（ISO成员组织）的联合体。
制定国际标准的工作经由ISO技术委员会归口负责。
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搅拌摩擦焊的缺陷类型及其检测技术探析
搅拌摩擦焊的缺陷类型及其检测技术探析随着工业科技的发展，工程制造对焊接工艺提出了更高的要求，搅拌摩擦焊作为一种高质量的焊接技术，被广泛应用在航空制造领域。
但在焊接过程中，可能会出现孔洞、沟槽等焊接缺陷，严重制约着该项技术的推广，文章就搅拌摩擦焊的缺陷类型和检测技术进行了深入剖析，实1 概述随着科学技术的快速发展，搅拌摩擦焊技术得到了快速发展，已经在很多领域得到广泛应用，并发挥着非常重要的作用，尤其在航空制造业领域得到广泛应用。
该技术自上世纪九十年代初问世以来，得到了世界各国相关行业的重视，不断加大对其技术的研究力度，从而使该工艺技术得到了迅速发展，以高质量焊接技术被迅速推广应用开来。
但该项技术在工艺参数选择不当时，还是会出现孔洞、沟槽等等焊接缺陷。
基于此，文章首先对搅拌摩擦焊工艺特点、应用领域进行了简要介绍，进而对搅拌摩擦焊接中可能出现的缺陷进行了深入研究，并对缺陷的形成原因进行了剖析，在文章的最后对检测缺陷的技术方法做了进一步总结研究，以便能够使人们对搅拌摩擦焊的缺陷类型和检测技术有更为详细的认识，同时也使搅拌摩擦焊技术充分发挥出其应有的作用和价值。
2 搅拌摩擦焊技术2.1 搅拌摩擦焊搅拌摩擦焊自1991年在英国焊接研究所问世以来，以高质量焊接效果被各工程制造企业所追捧，在近几十年得到快速发展，成为了一种较为成熟的低熔点合金焊接技术。
在传统焊接技术中，由于焊接温度较高，对低温合金材料焊接时，会因材料熔化而造成热裂缝等焊接缺陷，但在搅拌摩擦焊接过程中，由于焊接温度始终低于材料的熔点，可以实现低温焊接，这一焊接效果解决了低温合金焊接的难题，在低熔点有色金属焊接中，可以应用于接头焊接和不同焊接位置的连接。
2.2 工艺特点搅拌摩擦焊技术在经过近几年的快速发展，工艺逐渐完善成熟，在焊接过程中，省去了传统焊接中的焊条、保护气等消耗性材料，实现了绿色焊接，另外在焊接效果方面，以低损伤、高强度的优点，被称为是焊接领域的革命性改变。
铝合金搅拌磨擦焊焊接的方法及缺陷分析
铝合金搅拌磨擦焊焊接的方法及缺陷分析发表时间：2019-04-28T15:59:09.220Z 来源：《基层建设》2019年第6期作者：朱万明董伟胡秋富[导读] 摘要：主要讲述搅拌摩擦焊的原理和特点，现阶段在生产实际中的应用，论述了铝合金焊搅拌摩擦焊原理、特点、设备及焊接中出现的常见焊接缺陷的类型和原因，总结了影响缺陷产生的因素。
中车长春轨道客车股份有限公司吉林长春 130062摘要：主要讲述搅拌摩擦焊的原理和特点，现阶段在生产实际中的应用，论述了铝合金焊搅拌摩擦焊原理、特点、设备及焊接中出现的常见焊接缺陷的类型和原因，总结了影响缺陷产生的因素。
关键词：搅拌摩擦焊；铝合金；工艺参数；焊接缺陷引言铝合金焊搅拌摩擦焊接法的开发随着铝合金在高铁、城市轨道客车、汽车、高速艇航空航天等方面应用日益扩大，如何对铝合金进行高效率、高质量的焊接，低成本生产、低人员投入。
生产过程中对环境绿色低碳排放。
就成为突出的课题。
在国外搅拌摩擦焊接技术的发展已是十分成熟，理论体系也较为系统。
但目前的搅拌摩擦焊的研究和应用主要还是铝合金、钢材等高熔点材料。
由于搅拌摩擦焊接技术本身的技术优越特点，加之其独特性与不可替代性，都将会是未来焊接技术发展必然方向之一。
一、搅拌摩擦焊的原理搅拌摩擦焊是一种在机械力和摩擦热作用下的固相连接方法。
搅拌摩擦焊过程中，一个柱形带特殊轴肩和针凸的搅拌头旋转着缓慢插入被焊接工件，搅拌头和被焊接材料之间的摩擦剪切阻力产生了摩擦热，使搅拌头邻近区域的材料热塑化（焊接温度一般不会达到和超过被焊接材料的熔点），当搅拌头旋转着向前移动时，热塑化的金属材料从搅拌头的前沿向后沿转移，并且在搅拌头轴肩与工件表层摩擦产热和锻压共同作用下，形成致密固相连接接头。
二、搅拌摩擦焊的特点搅拌摩擦焊具有适合于自动化和机器人操作的诸多优点。
对于有色金属材料（如铝、铜、镁、锌等）的连接。
在焊接方法、接头力学性能和生产效率上具有其他焊接方法无可比拟的优越性，它是一种高效、节能、环保型的新型连接技术。
搅拌摩擦焊焊接工装的质量控制与检测方案
搅拌摩擦焊焊接工装的质量控制与检测方案搅拌摩擦焊是一种高效、节能、绿色的焊接工艺，广泛应用于航空航天、汽车制造、轨道交通等领域。
而搅拌摩擦焊焊接工装的质量控制和检测方案对于保证焊接工艺稳定性和焊接质量至关重要。
本文将就搅拌摩擦焊焊接工装的质量控制与检测方案进行探讨。
首先，对于搅拌摩擦焊焊接工装的质量控制，我们可以采取以下几项措施：1. 设计合理的工装结构。
工装的设计应考虑到焊接过程中的受力情况，保证工装在高速旋转和高温环境下的稳定性和可靠性。
2. 选用优质耐磨材料。
工装的材料应具有高的抗磨损性能，以承受焊接过程中的高温和高速摩擦。
3. 保持工装表面的光洁度。
工装表面的光洁度直接影响焊接接头的质量，因此需要定期清洁和维护工装。
4. 确保工装的精准定位。
工装在焊接过程中需要精准定位焊接件，以确保焊接接头的精度和质量。
接着，关于搅拌摩擦焊焊接工装的检测方案，我们可以采取以下方法：1. 超声波检测。
通过超声波技术可以对焊接接头进行非破坏性检测，发现焊接缺陷和夹杂物。
2. 金相显微镜观察。
利用金相显微镜可以对焊接接头的金相组织和微观结构进行观察和分析，从而评估焊接质量。
3. 拉伸试验。
对焊接接头进行拉伸试验可以评估焊接接头的强度和韧性，判断焊接质量是否符合要求。
4. 金属lography。
通过金属lography技术可以对工装表面的微观结构进行分析，评估工装的磨损情况和使用寿命。
通过以上的质量控制与检测方案，可以有效提高搅拌摩擦焊焊接工装的工作效率和焊接质量，确保焊接件的稳定性和可靠性。
希望以上内容对您有所帮助。
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搅拌摩擦焊检测方法
搅拌摩擦焊检测方法搅拌摩擦焊是一种新型的焊接方法，用于将两个或更多的金属工件连接在一起。
检测搅拌摩擦焊质量的关键是确定焊接过程中是否存在缺陷。
以下是关于搅拌摩擦焊检测方法的10条详细描述：1. X射线检测法：利用X射线对焊缝进行检测，通过观察X射线的显像图像来判断焊接质量。
缺点是成本高、需专业设备以及排放X射线辐射。
2. 热流检测法：通过测量热流对焊接过程的响应来检测搅拌摩擦焊缺陷。
这种方法可以检测到诸如裂纹和气孔等缺陷。
3. 涡流检测法：通过将电流通过敏感线圈以及底座，产生涡流磁场来检测焊缝缺陷。
当涡流受到焊缝缺陷的影响时，敏感线圈中的信号发生变化。
4. 超声波检测法：将超声波传感器放置在焊缝附近，通过记录超声波的反射和传播时间来检测缺陷。
这种方法可以检测到位移、孔隙和裂纹等缺陷。
5. 磁粉检测法：将可磁化的粉末涂覆在焊缝上，通过观察粉末是否被吸附来检测焊缝缺陷。
这种方法适用于冷态和热态下的搅拌摩擦焊缺陷检测。
6. 探伤仪检测法：使用探伤仪来检测焊缝中的缺陷。
可以使用不同类型的探头和传感器来检测不同类型的缺陷。
7. 声纳检测法：利用声纳技术来检测焊缝的流体动力学特性。
通过分析声波信号的频率和振幅来判断焊接质量。
8. 红外检测法：使用红外传感器来检测焊接过程中产生的热量。
通过观察热源的分布和强度来判断焊接质量。
9. 光学检测法：使用光学传感器来检测焊缝表面的光学性质。
通过分析反射和散射光的特征来判断焊接质量。
10. 振动检测法：通过测量焊接过程中的振动信号来检测焊缝的质量。
可以通过分析振动信号的频率和振幅来判断焊接质量。
1-2219铝合金搅拌摩擦焊接头弱连接缺陷微观表征及分析
2219铝合金搅拌摩擦焊接头弱连接缺陷微观表征及分析陈华斌1，王继锋2，郑德根1，林涛1，陈善本1（1．上海交通大学材料科学与工程学院，上海200240；2．上海市特种设备监督检验技术研究院，上海200333）摘要：针对铝合金搅拌摩擦焊弱连接缺陷（Residual Oxide Discontinuities,ROD）的微观形成机理表征，开展了2219铝合金搅拌摩擦焊接头的近表面残余氧化膜、S线缺欠的分布特征、缺欠取向及类型的研究。
为进一步探讨2219铝合金弱连接缺欠的微观形成机制，对2219铝合金试板焊前进行了阳极化处理并进行搅拌摩擦焊接，通过光学显微镜（OM）、X射线衍射（XRD）和透射电镜（TEM）对焊核区的氧化铝颗粒进行微观表征。
结果表明：初始阳极化处理的Al2O3氧化膜，经过搅拌、摩擦进入焊核区，形成近表面Al2O3颗粒阵列和焊核区“S形”的黑色迹线，主要是无定形Al2O3晶体结构，同时伴有少量弥散分布的第二相粒子Al2Cu，而Al2O3颗粒最终影响搅拌摩擦焊接头的综合力学能。
关键词：搅拌摩擦焊；弱连接缺陷；氧化铝中文分类号：TG409文献标识码：A1前言2219铝合金属于Al-Cu-Mn系可热处理强化合金，由于其在低温和高温力学性能、断裂韧性、焊接以及抗应力腐蚀等方面具有明显的优势，广泛应用于航空、航天等领域。
与传统熔焊相比，搅拌摩擦焊（Friction Stir Welding，FSW）具有许多明显优点[1-2]。
针对FSW产热机制、焊缝金属塑性流动模型、接头缺陷表征及分析开展了诸多研究。
FSW接头弱连接缺陷形成机制和有效表征，如“焊核区洋葱环”、“S”线等缺欠尚缺乏明确的物理学和冶金学解释。
显然，FSW焊缝缺陷在一定程度上会对产品的安全性和服役的性能产生较大影响。
围绕铝合金焊前表面氧化膜对最终FSW接头综合性能的影响一直是研究的热点问题，近表面残余氧化膜阵列缺欠和贯穿整个焊核区的黑色“S”迹线究竟对接头力学性能，如，抗拉强度、弯曲和疲劳特性等产生多大程度影响，还存在一定认识偏差[3]。
压力容器搅拌处角焊缝缺陷浅谈及返修处理
压力容器搅拌处角焊缝缺陷浅谈及返修处理1 机械疲劳的理论基础及破坏特征机械疲劳是指在循环机械载荷作用下，材料、零件或构件在一处或几处产生局部永久性累积损伤而产生裂纹的过程。
经一定循环次数后，裂纹不断扩展，可能导致突然完全断裂。
机械疲劳可分为三个阶段：微观起裂阶段、宏观裂纹扩展阶段、瞬时断裂阶段。
机械疲劳通常起始于周期载荷下几何形状不连续处的表面，构件设计时几何形状的选择具有较大的影响，易致机械疲劳的常见几何形状不连续处有槽口、开孔、未修磨的焊接接头、缺陷、错边、腐蚀坑等。
材料内部存在冶金和显微结构的不连续，典型情况有金属夹杂物、锻造缺陷、修磨后的焊接接头、工卡具划痕、机械磨损划痕和机械加工刀痕等位置，易产生机械疲劳损伤。
碳钢、低合金钢和钛材在应力极限以下服役不会发生疲劳开裂；奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、铝和多数其它非铁基合金没有应力极限，不管应力振幅的大小，在循环机械载荷作用下均可发生疲劳损伤。
热处理可改善冶金和显微结构不连续，降低机械疲劳损伤的敏感性。
循环次数越大，疲劳损伤致失效可能性越高。
所有金属材料都会出现机械疲劳现象。
机械疲劳容易出现在以下部位：减压阀、流量调节阀附近的和管道、离心泵和压缩机的转轴、出口和入口的管道以及其他可能引起共振的管道。
机械疲劳的同时还会伴随有振动疲劳。
2 实例分析——设备的概况及相关参数某化工厂数台反应容器，壳程/夹套设计压力为1.30/0.60MPa，壳程/夹套设计温度为170/250℃，壳程/夹套操作压力小于0.70/0.50MPa，壳程/夹套操作温度小于100/230℃，容器内径为3600mm，主体材质为1Cr18Ni9Ti，封头实测厚度为26.6mm，壳程/夹套介质为苯乙烯、戊烷/过热蒸汽，容积为45m3，设计、制造规范为GB150—89《钢制压力容器》、《压力容器安全技术检查规程》，2021年12月制造，2021年05月投人使用。
该反应器结构：简体为圆筒、两端为椭圆形封头，壳程外部为外盘管，反应器为耳式支座。
铝合金搅拌摩擦焊缺陷及修补方法
工艺 因素存在 不 一 致 等 原 因 ，也 会 在 车 辆产 品生 产 中产 生一些 缺 陷 ，随着 该 项 技 术 在 铝 车体 制 造 上 的推广 应用 ，对 搅 拌 摩 擦 焊 缺 陷 的控 制 和处 理 已成 为轨 道 车辆 铝 合 金 车 体 生 产 中考 虑 的 问题 ， 也是 完善 铝 合 金 车 体 搅 拌 摩 擦 焊 工 艺 的 重 要 环 节 。
文 中着重 分 析 了搅 拌 摩擦 焊缺 陷分 析及 处理 方法 ，为 加快 搅拌 摩 擦 焊 技 术 在 铝 合金 车体 的推 广应 用 提供依 据 。
１ 搅 拌 摩 擦 焊 技 术 特 点
搅拌 摩擦 焊 是 一 项 相 连 接技 术 ，该技 术 通
收 稿 日期 ：２０１６－０２—２５ 基 金 项 目 ：长春 市 重 大科 技攻 关 项 目（２０１３０３５）；长春 轨 道客 车股 份 有 限公 司技 术 开发 项 目（Ｊ００００００００１８Ｋ） 作 者 简 介 ：王大 臣 （１９８１一 ），男 。汉族 ，山 东 齐 河 人 ，长 春 轨 道 客 车 股 份 有 限公 司 高 级 工 程 师 ，主 要 从 事 轨 道 车 辆 车 体 焊 接 工 艺 和 理
化 检 验 方 向研 究 ，Ｅ—ｍａｉｌ：ｗａｎｇｄａｃｈｅｎ＠ ｃｃｃａｒ．ｃｏｍ．ｃｎ．
Ｄｅｆｅｃｔｓ ｏｆ ａｌｕｍ ｉｎｕｍ ａｌｌｏｙ Ｆｒｉｃｔｉｏｎ Ｓｔｉｒ Ｗ ｅｌｄｉｎｇ ａｎｄ ｒｅｐａｉｒ ｍｅｔｈｏｄ
Ｗ ＡＮＧ Ｄａｃｈｅｎ
（ＣＲＲ Ｃ Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ Ｒ ａｉｌｗ ａｙ Ｖ ｅｈｉｃｌｅｓ Ｃｏ．Ｌｔｄ．， Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ １３００６２，Ｃ ｈｉｎａ）
搅拌摩擦焊常见缺陷及其无损检测技术-最新文档资料
搅拌摩擦焊常见缺陷及其无损检测技术搅拌摩擦焊( Friction Stir Welding )作为一种新型固态焊接技术，自1991 年诞生以来，其研究与应用已取得突飞猛进的发展，现已在国外诸多工程制造领域得到广泛应用。
目前，国内主要航空制造企业已陆续引进了该技术，由于焊接过程中焊缝温度始终低于被焊材料的熔点，可避免传统熔焊方法易产生的气孔和热裂纹等缺陷，因而特别适合于传统熔焊方法难以实现的铝合金等低熔点有色金属及其合金的焊接。
尽管搅拌磨擦避免了传统熔焊易产生的缺陷，但由于该技术自身特点以及工艺参数选取不当等因素影响依然会产生一些特征不同于熔焊方法的缺陷。
针对这一问题，本文对搅拌摩擦焊的几种常见缺陷以及无损检测技术进行探讨，以供业内相关人员参考。
1搅拌摩擦焊常见缺陷的产生原因搅拌摩擦焊的常见缺陷可分为三种基本类型：未充分填充、未焊透、根部不连续。
1.1未充分填充焊接过程中，焊缝中受到热- 机联合作用的塑化金属会发生流动，是搅拌摩擦焊焊缝形成的基本特征。
塑化金属的流动行为可分解为三种简化形式：塑化金属受搅拌头作用而产生圆周运动；塑化金属沿焊接方向的水平流动；塑化金属在焊缝厚度方向的流动。
若焊接参数选择不当，会造成焊接过程中塑化金属不能在搅拌头后方和焊缝厚度方向充分填充，因此沿焊缝水平方向将产生间隙。
这个会因程度的差别而有两种表现形式，当塑化金属填充效果极差时，表现为暴露于焊缝表面的沟槽；当塑化金属填充有轻微不足时，则在焊缝内部形成孔洞。
产生此类缺陷的原因主要是由于焊接参数选取不当，会导致焊接时的热输入量过高或不足所致。
当热输入过高时，焊缝金属软化程度急剧升高，与搅拌头之间的摩擦作用减弱，甚至产生相对滑移；而当热输入过低时，焊缝金属软化程度不足，同样无法充分流动。
1.2未焊透未焊透是指在焊缝底部未形成连接或不完全连接的缺陷。
未焊透的产生实际上是由于搅拌头上用来插入接合面的搅拌针长度不足或是焊接时搅拌头轴肩对被焊工件的顶锻压力不够所造成。
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搅拌摩擦焊接头缺陷检测与修复方法
中图分类号：T341 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）11-0048-01
1 缺陷的检测方法
铝合金搅拌摩擦焊接头缺陷具有紧贴、细微、取向复杂等特点，增加了缺陷无损检测的难度，目前的检测方法主要有：超声检测、射线探伤、涡流探伤、激光干涉等检测方法。
1.1 超声检测法
超声检测技术是基于声波在材料中的传播路径与材料的均匀性有关，当声波的传播路径上出现缺陷时，就会改变原来的传播特性，产生反射、折射和波形转换。
超声检测技术是目前应用于搅拌摩擦焊接头缺陷检测的一种理想的无损检测方法，也是应用最广泛的一种方法，具有灵敏度和检出率高、缺陷定位准确等优点。
超声波定性检测缺陷的方法主要有波形判别法、回波相位法、频谱分析法、超声C和B 扫描法等[1]。
刘松平[2]等人研究了利用超声反射法检测搅拌摩擦焊缝区不同取向的缺陷。
通过计算分析超声波在焊缝区的声波入射角、缺陷取向和缺陷紧贴性对声波反射的影响，确定入射声波的角度变化范围，通过改变入射角获取入射声波在缺
陷处的最佳声学反射方向，提高入射声波对不同取向缺陷的检出能力。
检测结果表明，该法可以有效地检出铝合金搅拌摩擦焊缝区不同取向焊接缺陷，是解决搅拌摩擦焊缝区微细和紧贴型缺陷无损检测的一种可行的方法。
另外，利用高分辨率超声波在缺陷的反射回波信号波形（即频谱）的不同，还可以区分缺陷的性质或类型。
徐蒋明[3]等人通过超声波检测中的前后扫查和左右扫
查获取缺陷的超声波回波动态波形，分别描述了铝合金搅拌摩擦焊焊缝的包铝陷入缺陷、隧道孔缺陷和未焊透缺陷的动态波形特点，并分析了各缺陷动态波形形成的原因。
结果表明三种缺陷左右扫查的动态波形相似；隧道孔缺陷的前后扫查动态波形具有自身特征，而包铝陷入缺陷和未焊透缺陷的前后扫查动态波形具有光滑平面反射体的前后扫查的动态
波形特征，需要辅助以其他手段来区分这两种缺陷并对其定性。
1.2 X射线检测法
X射线检测方法基于射线束穿过缺陷区引起的能量衰减原理，利用合理感光材料或用记录仪器记录这种能量衰减，以灰（黑）度变化来评定缺陷的存在。
刘松平[4]等人利用X射线成功的探测了3mm厚铝合金板内预制的孔洞缺陷，但是相比超声检测的方法，X射线的检测能力有限，特别是针对搅拌摩擦焊缝中的微细和紧贴型
缺陷，利用超声检测能够得到更好的检测结果。
2 缺陷的修复方法
针对搅拌摩擦焊接过程中的沟槽、孔洞、未焊合和隧道型缺陷，哈尔滨工业大学现代焊接生产技术国家重点实验室的刘会杰教授等人[5，6]提出了一种搅拌摩擦补焊方法，就是选择优化的焊接工艺参数和焊接工具对接头含有缺陷的
试件沿反方向重新进行搅拌摩擦焊接。
试验发现在优化的补焊工艺参数下，能够获得焊缝成形良好的补焊接头，焊接缺陷被消除，接头性能得到大幅提高，与优质原始接头的性能相当，可以达到工程对接头质量和力学性能的要求。
3 结论
总结了搅拌摩擦焊接过程中出现的缺陷类型，并分析了缺陷产生的原因及其危害，介绍了避免缺陷产生的方法和缺陷的检测与修复方法。
但目前对搅拌摩擦焊焊接缺陷的研究都是从接头性能和焊缝组织的角度出发，对于搅拌摩擦焊焊接缺陷的产生机理还缺乏更为深入的研究，随着搅拌摩擦焊技术的推广和研究的不断深入，有关焊接缺陷的研究、分析、检测和修复技术也将迅速发展，这对提高接头质量和可靠性具有重要意义。
参考文献
[1] 夏纪真.超声检测技术中的缺陷定性方法[J].无损探伤，1988，4.
[2] 刘松平，刘菲菲，李乐刚等.搅拌摩擦焊缝变入射角超声检测方法研究[J].无损检测，2006，28（5）：225-228.
[3] 徐蒋明，柯黎明，邢丽等.搅拌摩擦焊焊缝缺陷的超声波动态波形分析[J].材料研究与应用，2008，2（1）：34-38.
[4] 刘松平，刘菲菲，李乐刚等.铝合金搅拌摩擦焊缝的无损检测方法[J]. 航空制造技术，2006，3：81-84.
[5] Liu Hui-jie，Zhang Hui-jie.Repair welding process of friction stir welding groove defect[J].Transactions of Nonferrous Metals Society of China，2009，19：563-567.
[6] ?⒒峤埽?张会杰，黄永宪等.搅拌摩擦焊接缺陷的补焊方法[J].焊接学报，2009，30（1）：1-4.。