材料摩擦性能對攪拌摩擦焊接頭溫度及焊縫成形的影響.pdf

1、通過試驗測定2A12、5A06、7075-O、7075-T6四種鋁合金在不同溫度下的摩擦系數(shù)，基于ANSYS有限元軟件，在摩擦系數(shù)隨溫度變化的情況下，模擬鋁合金攪拌摩擦焊溫度場。通過熱電偶測溫系統(tǒng)測量距焊縫中心不同距離特征點的溫度，將測量結(jié)果與模擬結(jié)果進行對比。在相同工藝參數(shù)下，對四種鋁合金進行攪拌摩擦焊工藝試驗，分析材料摩擦性能對攪拌摩擦焊接頭溫度及焊縫成形的影響，為焊接工藝的優(yōu)化提供理論依據(jù)。
　　摩擦試驗結(jié)果表明，隨著溫度的

2、升高，變形鋁合金與H13鋼之間的摩擦系數(shù)變化經(jīng)歷三個階段，先隨著溫度的升高略減小；溫度繼續(xù)升高時，摩擦系數(shù)急劇增大，達到一個最大值；溫度進一步升高時，摩擦系數(shù)開始急劇減小，到450℃時，鋁合金的摩擦系數(shù)接近零。鋁合金與H13鋼之間的摩擦系數(shù)變化的三個階段，其摩擦磨損機制不同，隨著溫度的升高，摩擦機制由干摩擦向邊界摩擦轉(zhuǎn)變，磨損機制由磨粒磨損向粘著磨損轉(zhuǎn)變。
　　模擬結(jié)果表明，在摩擦系數(shù)隨溫度變化的情況下，5A06鋁合金能達到的最高

3、溫度值最大，為500℃，其次是7075-O鋁合金和7075-T6鋁合金，分別為487℃和482℃，2A12鋁合金能達到的最高溫度值最低，為467℃。摩擦系數(shù)最大值和摩擦系數(shù)開始減小的轉(zhuǎn)折溫度共同影響鋁合金攪拌摩擦焊接頭溫度，摩擦系數(shù)的最大值越大，摩擦系數(shù)開始減小的轉(zhuǎn)折溫度越高，鋁合金FSW接頭能達到的最高溫度值越高。
　　鋁合金攪拌摩擦焊初始階段的加熱速度不同，7075-O和7075-T6鋁合金加熱速度變化趨勢相似，隨焊接時間的增

4、加急劇增大后迅速減??；5A06和2A12鋁合金的加熱速度變化趨勢相似，隨焊接時間的增加，先略增大后保持不變最后緩慢減小。這是由于受初始摩擦系數(shù)和摩擦系數(shù)最大值影響，初始摩擦系數(shù)越大，摩擦系數(shù)開始增大的轉(zhuǎn)折溫度越低，摩擦系數(shù)的最大值越大，鋁合金攪拌摩擦焊初始階段的加熱速度則越大。
　　焊縫成形研究結(jié)果表明，材料摩擦性能通過影響焊縫表面溫度來影響表面形貌，當摩擦產(chǎn)熱量足夠使焊縫表面溫度超過材料的熔點下限時，部分熔化的金屬在摩擦界面起潤