5083鋁合金攪拌摩擦焊工藝及其有限元模擬研究.pdf

1、攪拌摩擦焊是一種新型的固相連接工藝。本文采用攪拌摩擦焊接3.5mm厚5083-H321鋁合金，參數(shù)合適時可以得到成型良好的接頭，最高接頭抗拉強度可達母材的93.6﹪，正彎和背彎都可以達到180°而不出現(xiàn)裂紋；焊接參數(shù)選擇不當時，會產(chǎn)生孔洞缺陷，嚴重時還會出現(xiàn)隧道型缺陷。從本文有限的試驗中可以得出接頭無孔洞缺陷的條件是：熱輸入應大于569.72 J/mm。熱輸入小于146.95J/mm時孔洞進一步演化成為隧道型缺陷。 對攪拌摩擦焊

2、接過程中扭矩的測量和分析可以為攪拌頭和FSW設備的設計提供參考，尤其是在焊接高溫材料如Ti、Ni和鐵合金時；通過扭矩可以對FSW過程進行實時控制，在FSW達到穩(wěn)態(tài)時保持扭矩的恒定有助于獲得質(zhì)量均勻的焊縫；最后還可以通過扭矩來驗證FSW模型。本試驗采用扭矩傳感器實時測量焊接時主軸的扭矩，發(fā)現(xiàn)在焊接進入準穩(wěn)態(tài)時扭矩基本保持恒定。 對5083鋁合金FSW接頭微觀組織進行觀察發(fā)現(xiàn)，焊核上部呈冠狀，中下部為焊核沉積區(qū)；核心可以看到洋蔥環(huán)結(jié)

3、構(gòu)。焊核區(qū)域在強烈的熱機作用下發(fā)生動態(tài)回復和再結(jié)晶，得到細小等軸晶粒。焊縫過渡區(qū)也經(jīng)歷熱機過程，但由于變形應變不足沒有發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶，所以組織晶粒以大變形結(jié)構(gòu)為特征。前進側(cè)焊核區(qū)與過渡區(qū)的界限比后退側(cè)的明顯。 建立了FSW過程的熱輸入模型。通過扭矩計算得出焊接過程中壓入、停留和穩(wěn)態(tài)焊接三個階段的熱輸入，并利用模型對各個階段的溫度場進行了模擬。模擬結(jié)果表明隨著攪拌針壓入深度的增加，加熱速度在增加；壓入后適當?shù)耐Ａ羰诡A熱溫度進一步提