鎂鋁合金攪拌摩擦點(diǎn)焊研究.pdf

1、在汽車輕量化工業(yè)中，鎂鋁合金的焊接問題是制約其大范圍應(yīng)用的關(guān)鍵問題之一。攪拌摩擦點(diǎn)焊技術(shù)以其固有的優(yōu)勢(shì)成為了鎂鋁合金焊接中的首選技術(shù)，有望取代傳統(tǒng)的電阻點(diǎn)焊工藝，成為汽車生產(chǎn)線上的主要連接方法。本文主要針對(duì)汽車用鎂鋁合金材料，研究了攪拌摩擦點(diǎn)焊接頭的微觀結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能以及攪拌區(qū)內(nèi)材料的流動(dòng)方式。
　　 首先，對(duì)同種鎂合金的攪拌摩擦點(diǎn)焊進(jìn)行了研究。在AZ31點(diǎn)焊接頭中，Hook尖端背離中心孔的方向，而在AM60點(diǎn)焊接頭中，Hook

2、指向中心孔邊緣；AZ31和AM60攪拌摩擦點(diǎn)焊接頭的力學(xué)性能由結(jié)合寬度、Hook彎曲程度和Hook尖端到最近自由表面的距離所決定，其中在AZ31接頭中，該距離為Hook尖端到接頭上表面之間的距離，而在AM60接頭中，該距離為Hook尖端到中心孔邊緣的距離。
　　 其次，對(duì)異種鎂合金的攪拌摩擦點(diǎn)焊進(jìn)行了分析。AZ31/AZ91點(diǎn)焊接頭熱機(jī)械影響區(qū)內(nèi)存在大量由低熔點(diǎn)共晶引起的裂紋，攪拌區(qū)不存在材料的混合；而AZ91/AZ31點(diǎn)焊接頭

3、的攪拌區(qū)則由上下板材料交替分布的層片狀結(jié)構(gòu)組成，是上下板材料進(jìn)入攪拌區(qū)時(shí)剪切混合的結(jié)果。AZ91/AZ31點(diǎn)焊接頭的力學(xué)性能主要由Hook尖端到中心孔邊緣距離的大小決定。
　　 然后，對(duì)異種鋁合金的攪拌摩擦點(diǎn)焊進(jìn)行了討論。A15754/A16111點(diǎn)焊接頭的結(jié)合寬度隨攪拌頭壓入深度的增加而線性增大，攪拌區(qū)由上下板材料交替分布的層片狀結(jié)構(gòu)組成；使用平面無螺紋型攪拌頭，當(dāng)攪拌針長(zhǎng)度為2.2mm時(shí)，A15754/A16111點(diǎn)焊接頭具

4、有最高的力學(xué)性能，高度鋸齒狀的Hook以及較高的(h/d)比值是獲得具有良好力學(xué)性能的關(guān)鍵。
　　 最后，對(duì)追蹤材料的選擇以及焊接過程中材料的流動(dòng)進(jìn)行了分析。提出了將引入追蹤材料前后的點(diǎn)焊接頭進(jìn)行對(duì)比，觀察微觀組織結(jié)構(gòu)、溫度和扭矩等的變化可以對(duì)追蹤材料有效性的加以判斷；重點(diǎn)研究了攪拌區(qū)內(nèi)材料的流動(dòng)方式，提出攪拌區(qū)內(nèi)的材料流動(dòng)方式為螺旋狀的垂直方向的旋轉(zhuǎn)流動(dòng)，區(qū)別在于在簡(jiǎn)單螺紋型條件下，層片結(jié)構(gòu)的形成始于攪拌針上螺紋的頂部；而在平