AZ31B鎂合金筒體攪拌摩擦焊工藝研究.pdf

1、本文開展了4mm厚AZ31B鎂合金攪拌摩擦焊接試驗(yàn)，對攪拌頭材料和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，得到了最適合AZ31B鎂合金攪拌摩擦焊接用的攪拌頭。針對帶有預(yù)留小口的封閉型簡體攪拌摩擦焊接特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了用于該類簡體環(huán)焊縫攪拌摩擦焊接的專用內(nèi)部支撐裝置，運(yùn)用數(shù)學(xué)建模方法對其可行性進(jìn)行了分析并進(jìn)行了干涉檢查，對于給定具體尺寸的筒體結(jié)構(gòu)，運(yùn)用強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則確定了關(guān)鍵部件連桿尺寸的數(shù)學(xué)表達(dá)。采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化了AZ31B鎂合金攪拌摩擦焊接工藝參數(shù)，通過對焊接接

2、頭微觀組織、力學(xué)性能和缺陷產(chǎn)生機(jī)理的分析，研究了焊接工藝參數(shù)對接頭質(zhì)量的影響。
　　本實(shí)驗(yàn)得出的合理焊接工藝規(guī)范:旋轉(zhuǎn)速度600r/min-800r/min，焊接速度80mm/min-100mm/min，下壓量0.2mm-0.25mm。采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)得出的最優(yōu)工藝參數(shù)為:旋轉(zhuǎn)速度600r/min，焊接速度100mm/min，下壓量0.2mm。最優(yōu)參數(shù)得到的接頭抗拉強(qiáng)度為208.6Mpa，強(qiáng)度系數(shù)為86.6％，延伸率為3.5％，拉

3、伸試樣在宏觀上表現(xiàn)為脆性斷裂，用SEM對斷口形貌分析表明，斷裂為解理斷裂方式。
　　焊接接頭橫截面主要由軸肩影響區(qū)、焊核區(qū)、熱機(jī)影響區(qū)、熱影響區(qū)組成，熱機(jī)影響區(qū)和熱影響區(qū)晶粒最為粗大且有所變形，兩者共同構(gòu)成的過渡區(qū)域是整個接頭的薄弱地帶，拉伸試驗(yàn)的斷裂位置都處于前進(jìn)側(cè)的過渡區(qū)域。對焊縫的EDAX成分分析表明，焊縫成分與母材相當(dāng)，主要為α-Mg，說明焊接過程中沒有相變發(fā)生，是一種固相塑化連接。接頭焊接區(qū)域硬度均小于母材，最低硬度值為

4、59.8HV，為母材硬度的85.4％，其位置處于過渡區(qū)域的熱機(jī)影響區(qū)，沿接頭厚度方向的硬度實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，4mm厚AZ31B攪拌摩擦焊接頭在厚度方向存在各向異性，軸肩影響區(qū)的硬度最高，沿厚度方向有遞減趨勢，與顯微組織的分析結(jié)果一致。
　　對實(shí)驗(yàn)過程中遇到的焊接缺陷進(jìn)行了分類和總結(jié)，分析缺陷產(chǎn)生的機(jī)理。本實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的焊接缺陷主要有:起皮、表面溝槽、未焊透、內(nèi)部孔洞型缺陷。分析認(rèn)為，焊接缺陷的產(chǎn)生跟工藝參數(shù)的選擇直接相關(guān)。考慮工藝參數(shù)之