2219鋁合金FSW攪拌頭優(yōu)化設(shè)計(jì)及缺陷研究.pdf

1、英國(guó)焊接研究所（TWI）1991年發(fā)明的攪拌摩擦焊（FSW）為鋁合金焊接提供了一個(gè)新方法。采用這種方法焊接鋁合金具有焊接變形小，無(wú)裂紋、氣孔、夾渣等常見(jiàn)焊接缺陷的特點(diǎn)。攪拌頭是攪拌摩擦焊技術(shù)的核心，是獲得高質(zhì)量接頭的前提。本文針對(duì)2219-T87鋁合金FSW設(shè)計(jì)了不同攪拌針形狀的攪拌頭，優(yōu)選獲得接頭性能較好的攪拌頭，對(duì)優(yōu)選攪拌頭給出焊接工藝參數(shù)，研究焊縫金屬流動(dòng)及不同條件下所產(chǎn)生的缺陷。
　　設(shè)計(jì)了7種攪拌針形狀不同的攪拌頭，分別

2、在兩組參數(shù)下焊接了8mm厚2219-T87鋁合金，通過(guò)力學(xué)性能測(cè)試和微觀組織分析選擇了獲得接頭性能較好的攪拌頭。研究結(jié)果表明：采用圓錐平行環(huán)三平臺(tái)攪拌頭焊接得到的焊縫綜合性能最好。焊縫外觀成形良好無(wú)缺陷；焊核區(qū)為均勻細(xì)小的晶粒，且無(wú)方向性，強(qiáng)化相分布均勻；熱機(jī)區(qū)晶粒相對(duì)母材長(zhǎng)大較小，熱機(jī)區(qū)與焊核區(qū)過(guò)渡平穩(wěn)；接頭力學(xué)性能較好且較穩(wěn)定。
　　采用圓錐平行環(huán)三平臺(tái)攪拌頭焊接了8mm厚2219-T87鋁合金，用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法安排試驗(yàn)，研

3、究了焊接工藝參數(shù)與焊接接頭力學(xué)性能的關(guān)系。試驗(yàn)結(jié)果表明：焊接速度為260mm/min，攪拌頭旋轉(zhuǎn)速度為1000r/min，攪拌頭焊前停留時(shí)間為10s時(shí)，獲得的接頭強(qiáng)度最高，為母材的82.7％。
　　采用圓錐平行環(huán)三平臺(tái)攪拌頭對(duì)2219-T87鋁合金和LF6鋁合金進(jìn)行了焊接，利用2219-T87和LF6兩種材料明顯的腐蝕性差異來(lái)分析焊縫塑化金屬的流動(dòng)。結(jié)果表明：焊縫區(qū)塑化金屬在垂直方向上有3個(gè)“洋蔥環(huán)”，材料流動(dòng)為小范圍內(nèi)區(qū)域流動(dòng)；

4、在水平方向上塑化材料流動(dòng)范圍由焊縫上部至下部逐漸減小，后退側(cè)材料由攪拌頭后方流向前進(jìn)側(cè)。
　　采用圓錐平行環(huán)三平臺(tái)攪拌頭對(duì)8mm厚2014-T6鋁合金在不同的裝配條件下進(jìn)行了焊接。焊后對(duì)焊縫進(jìn)行X射線檢測(cè)，并對(duì)截面進(jìn)行金相分析。結(jié)果表明：當(dāng)對(duì)接板存在板厚差或間隙時(shí)，前進(jìn)側(cè)母材與焊縫交接處會(huì)有隧道缺陷產(chǎn)生；當(dāng)對(duì)接板之間的間隙超過(guò)2.3mm時(shí)，焊縫產(chǎn)生表面溝槽；當(dāng)對(duì)接板之間存在間隙或攪拌頭壓入不足時(shí)，前進(jìn)側(cè)母材與焊縫交接處有孔洞產(chǎn)生；