軸肩形貌對攪拌摩擦焊縫金屬塑性流動(dòng)及組織性能的影響.pdf

1、本課題設(shè)計(jì)了內(nèi)凹型、小通道凹型、大通道凹型、側(cè)通道凹型和外凸型五種軸肩形貌的攪拌頭，選用鋁箔作標(biāo)識材料，采用水平、縱向和橫向鑲嵌的方法將鋁箔與2A12鋁合金薄板進(jìn)行攪拌摩擦焊的疊層試驗(yàn)，通過觀察焊縫三維截面的標(biāo)示材料形態(tài)，研究軸肩形貌對焊縫金屬塑性流動(dòng)的影響，總結(jié)其影響規(guī)律，建立不同軸肩形貌的攪拌頭下獲得的焊縫金屬三維流動(dòng)物理模型，并分析塑性流動(dòng)對組織性能的影響，為控制攪拌摩擦焊縫成形提供實(shí)踐依據(jù)。
　　研究結(jié)果表明：軸肩下方金屬

2、受到的作用力發(fā)生變化，影響焊縫金屬的塑性流動(dòng)形態(tài)，進(jìn)而改變焊縫橫截面的形貌。增加軸肩鍛壓力可增大塑化金屬層之間的摩擦力，有利于焊縫金屬的塑性流動(dòng)，減少了疏松缺陷，提高了焊縫的致密性。
　　采用小通道凹槽軸肩的攪拌頭焊接，可增大軸肩作用區(qū)內(nèi)的塑化金屬流動(dòng)速度；同時(shí)增強(qiáng)了“抽吸-擠壓”效應(yīng)，單位時(shí)間內(nèi)軸肩驅(qū)動(dòng)至攪拌針作用區(qū)及焊縫下部的塑化金屬量增多，焊核寬度增大。通道過大，軸肩包裹的高溫塑化金屬過多，金屬粘性過低，不利于焊縫金屬的遷移

3、，出現(xiàn)疏松或孔洞缺陷。
　　軸肩結(jié)構(gòu)為側(cè)通道凹槽，可增大焊縫金屬水平運(yùn)動(dòng)的鍛壓力，向下遷移的金屬流截面積增大，焊核尺寸隨之增大。軸肩形貌為外凸時(shí)，有利于驅(qū)動(dòng)塑化金屬向攪拌針根部流動(dòng)，與螺旋內(nèi)凹結(jié)構(gòu)共同作用，驅(qū)動(dòng)塑化金屬的遷移量最多，焊核寬度最大，洋蔥環(huán)中心高度最低。
　　采用側(cè)通道凹槽軸肩攪拌頭獲得的接頭平均抗拉強(qiáng)度最高，為278.95MPa（達(dá)母材的64.3％）；外凸軸肩的接頭抗拉強(qiáng)度最低，為196.04MPa。側(cè)通道凹槽