材料摩擦性能對(duì)攪拌摩擦焊接頭溫度及焊縫成形的影響.pdf

1、通過(guò)試驗(yàn)測(cè)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(chǎng)。通過(guò)熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)測(cè)量距焊縫中心不同距離特征點(diǎn)的溫度，將測(cè)量結(jié)果與模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。在相同工藝參數(shù)下，對(duì)四種鋁合金進(jìn)行攪拌摩擦焊工藝試驗(yàn)，分析材料摩擦性能對(duì)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(yàn)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(gè)階段，先隨著溫度的升高略減??；溫度繼續(xù)升高時(shí)，摩擦系數(shù)急劇增大，達(dá)到一個(gè)最大值；溫度進(jìn)一步升高時(shí)，摩擦系數(shù)開始急劇減小，到450℃時(shí)，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(gè)階段，其摩擦磨損機(jī)制不同，隨著溫度的升高，摩擦機(jī)制由干摩擦向邊界摩擦轉(zhuǎn)變，磨損機(jī)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(dá)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(dá)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(dá)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(shì)相似，隨焊接時(shí)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(shì)相似，隨焊接時(shí)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(guò)影響焊縫表面溫度來(lái)影響表面形貌，當(dāng)摩擦產(chǎn)熱量足夠使焊縫表面溫度超過(guò)材料的熔點(diǎn)下限時(shí)，部分熔化的金屬在摩擦界面起潤(rùn)