雙軸肩攪拌摩擦焊工藝研究.pdf

1、雙軸肩攪拌摩擦焊是傳統(tǒng)攪拌摩擦焊的一種改進(jìn)，該方法既保留了攪拌摩擦焊半固態(tài)連接的優(yōu)點，又改善了傳統(tǒng)攪拌摩擦焊焊接效率較低、焊縫根部缺陷等問題，因此具有很高的研究和應(yīng)用價值，無論在國內(nèi)還是國外均受到了極高的關(guān)注。本文采用優(yōu)化設(shè)計的雙軸肩攪拌頭對6mm厚LF21鋁合金進(jìn)行雙軸肩攪拌摩擦焊試驗，分析了主軸轉(zhuǎn)速、軸肩下壓量、焊接速度對焊縫接頭的宏觀形貌、微觀組織、力學(xué)性能的影響。并將雙軸肩攪拌摩擦焊與常規(guī)的單軸肩攪拌摩擦焊和單軸肩雙面焊的焊縫接

2、頭進(jìn)行組織、力學(xué)性能、耐蝕性能對比，分析了不同種類攪拌頭對焊縫成形的影響。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴雙軸肩攪拌摩擦焊焊縫接頭在一定的工藝區(qū)間內(nèi)成形良好、內(nèi)外無缺陷的焊縫，焊縫橫截面形狀呈“馬鞍狀”，接頭上、中、下部分的硬度分布整體均呈“W”形，母材硬度最高、熱影響區(qū)最低，熱機(jī)械影響區(qū)硬度介于母材與熱影響區(qū)之間，隨著轉(zhuǎn)速的上升，焊縫熱影響區(qū)和機(jī)械熱影響區(qū)發(fā)生軟化現(xiàn)象，硬度下降，區(qū)間擴(kuò)大，焊縫斷口從混合斷裂逐漸變?yōu)轫g性斷裂，抗拉強(qiáng)度

3、呈先上升后下降的趨勢。隨著焊接速度的增加焊縫單位長度熱輸入減少，焊縫抗拉強(qiáng)度和延伸率都得到提高，隨著焊接速度的提升呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。⑵單軸肩攪拌摩擦焊焊縫呈“漏斗形”、雙軸肩攪拌摩擦焊焊縫呈“馬鞍形”焊縫中心存在一個“湯匙”形狀的交匯區(qū)域、單軸肩雙面焊攪拌摩擦焊焊縫整體形狀與雙軸肩攪拌摩擦焊形狀相似，但焊縫中心處無“湯匙”形狀的交匯區(qū)域。拉伸試驗中三種焊縫的抗拉強(qiáng)度相近，從強(qiáng)度、位移曲線發(fā)現(xiàn)焊縫冷作硬化現(xiàn)象T-FSW>BT-FSW

4、>D-FSW，導(dǎo)致焊縫延伸率D-FSW>BT-FSW>T-FSW。利用強(qiáng)度、位移曲線進(jìn)行積分運算，發(fā)現(xiàn)雙軸肩攪拌摩擦焊在斷裂前具有最大的斷裂能。三種接頭都呈現(xiàn)韌性斷裂。電化學(xué)腐蝕試驗表面雙軸肩攪拌摩擦焊的上、下表面耐腐蝕性具最強(qiáng)的，單軸肩攪拌摩擦焊焊縫下表面的耐腐蝕能力最差，與表面腐蝕試驗現(xiàn)象一致。利用背散射和能譜對腐蝕表面進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，焊縫與軸肩接觸面具有數(shù)量更多、更加彌散的Mg、Si第二相，一方面第二相可以優(yōu)先形成致密的氧化物防止腐