鋁合金攪拌摩擦焊搭接接頭焊縫組織及性能研究.pdf

1、本文以鋁合金(具體為3003、6061、7075鋁合金)為研究對(duì)象，主要研究了這三種鋁合金的攪拌摩擦搭接焊工藝參數(shù)與搭接接頭焊縫組織和力學(xué)性能的相互影響規(guī)律，闡述了攪拌摩擦搭接焊工藝的基本原理、國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀、優(yōu)缺點(diǎn)、發(fā)展前景及影響其搭接焊接頭質(zhì)量的主要工藝參數(shù)(包括攪拌工具的旋轉(zhuǎn)速度、焊接速度及攪拌頭形狀等的影響)。針對(duì)這三種鋁合金進(jìn)行了一系列試驗(yàn)研究，通過(guò)不斷改變各種工藝參數(shù)，探討不同參數(shù)對(duì)焊接過(guò)程的影響，摸索最佳的工藝參數(shù)變化范

2、圍，希望能夠得到良好的焊縫成型和質(zhì)量控制。
　　 試驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)焊接工藝參數(shù)選擇合適時(shí)，可得到外形良好的搭接焊縫；如果工藝參數(shù)選擇不當(dāng)，則會(huì)出現(xiàn)溝槽、飛邊和隧道型缺陷；試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)即使在獲得良好焊縫連接的情況下，攪拌摩擦焊搭接接頭仍可能存在特有的焊接缺陷：板界面間的“鉤狀”缺陷(Hooking defects)，它的形成是由于攪拌過(guò)程中上下板材料在豎直方向上運(yùn)動(dòng)造成的；此外我們還發(fā)現(xiàn)沿搭接接頭界面還出現(xiàn)了一種波浪狀曲線焊接缺陷，這

3、種缺陷形式在目前公開(kāi)發(fā)表的研究文獻(xiàn)中尚未見(jiàn)報(bào)道，經(jīng)分析可能與對(duì)接接頭中的“弱連接”缺陷類似。
　　 其次對(duì)焊接速度和攪拌頭旋轉(zhuǎn)速度對(duì)拉剪強(qiáng)度及焊縫區(qū)維氏硬度的影響進(jìn)行了深入分析討論。試驗(yàn)結(jié)果表明：對(duì)于3003和6061型號(hào)鋁合金的攪拌摩擦焊的搭接接頭，當(dāng)旋轉(zhuǎn)速度在1120rad/min時(shí)，可得到拉剪強(qiáng)度較高的接頭，而且旋轉(zhuǎn)速度和焊接速度的比值(n/v值)對(duì)3003型號(hào)接頭的影響不夠明顯，但對(duì)6061型號(hào)接頭的影響明顯，且在n/v

4、為7.9左右時(shí)，拉剪強(qiáng)度達(dá)到最大值。分析表明，上下板間的界面形態(tài)是影響搭接接頭拉剪強(qiáng)度的最重要的因素，而良好的界面形態(tài)可以通過(guò)優(yōu)化工藝參數(shù)得到。
　　 硬度實(shí)驗(yàn)表明，在搭接焊核區(qū)硬度較高，有的甚至超過(guò)母材，在上板前進(jìn)側(cè)的熱影響區(qū)硬度達(dá)到最低值。拉剪斷口分析表明，拉剪斷裂一般發(fā)生在上板的前進(jìn)側(cè)和下板的中心，7075型號(hào)鋁合金搭接接頭的塑性斷裂傾向不夠明顯，有輕微的塑性斷裂特征。
　　 本課題通過(guò)一系列工藝試驗(yàn)證明，當(dāng)選擇合