2024鋁合金-Q235鋼異種金屬攪拌摩擦焊工藝研究.pdf

1、本文使用攪拌摩擦焊技術對3mm厚的2024鋁合金板與Q235鋼板進行了對接試驗，研究了焊接工藝參數(shù)對焊縫組織及接頭力學性能的影響規(guī)律，利用掃描電鏡、能譜分析深入研究了鋁/鋼界面的特征及元素分布情況；同時，通過對接頭斷裂行為的研究進一步探索了接頭的斷裂機理。
　　在鋁合金與鋼的攪拌摩擦焊工藝研究中，主要研究了不同工藝參數(shù)（母材放置位置、軸肩壓入量、攪拌針偏移量、焊接速度、攪拌頭轉速）對焊縫宏觀形貌、微觀組織、力學性能及界面形貌特征的

2、影響規(guī)律。研究結果表明，當鋁作為前進側時，焊縫表面及內部均出現(xiàn)隧道型缺陷，而鋼作為前進側時，焊縫成形良好，且接頭強度明顯提高；隨著壓入量的增加，焊縫表面飛邊及焊核區(qū)鋼粒數(shù)量明顯增多，鋁/鋼界面逐漸彎曲，界面處IMCs層厚度略微增加，接頭抗拉強度先增大后減小，并在壓入量為0.3mm時達到最大值；隨著偏移量的增加，焊縫表面成形變差，焊核區(qū)鋼粒數(shù)量增多，并在偏移量為0.8mm時出現(xiàn)隧道型缺陷，界面處IMCs層厚度逐漸增大，接頭抗拉強度先增大后

3、減小，并在偏移量為0.4mm時達到最大值；隨著焊接速度的增加，焊縫表面與內部成形變差，在焊速為85mm/min時出現(xiàn)隧道型缺陷，界面處IMCs層厚度逐漸減小，接頭抗拉強度先增大后減小，并在焊速為44mm/min時達到最大值；隨著轉速的增加，焊縫表面與內部成形質量得到改善，鋁/鋼界面由平直變得彎曲，界面處IMCs層厚度逐漸增大，接頭抗拉強度先增大后減小，并在轉速為420rpm時達到最大值。由試驗得到較為合適的工藝參數(shù)為：鋼位于前進側，壓入

4、量為0.3mm，偏移量為0.4mm，焊速為44mm/min，轉速為420rpm。在此工藝參數(shù)下得到的接頭抗拉強度達到最大值334MPa，為鋁合金母材強度的74.2％。
　　在鋁合金與鋼的攪拌摩擦焊工藝研究基礎上，對其進行了斷裂機理研究。通過物理試驗獲得了不同轉速條件下接頭中的瞬時溫度和應力分布特征，并在此基礎上研究了它們與接頭界面微觀結構及斷裂行為的內在聯(lián)系。研究結果表明，IMCs層的厚度、連續(xù)程度及應力狀態(tài)是影響接頭連接質量的主