鎂-鋼無(wú)匙孔攪拌摩擦點(diǎn)焊設(shè)備與工藝研究.pdf

1、隨著人們對(duì)環(huán)境保護(hù)、資源節(jié)約意識(shí)的不斷深入與提高，結(jié)構(gòu)輕量化已成為現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。鎂及鎂合金是目前可應(yīng)用的最輕的結(jié)構(gòu)材料，鋼鐵材料則依然是未來(lái)汽車材料的中堅(jiān)力量，為了減輕汽車自重并保證其安全性能，多元材料結(jié)構(gòu)型車體設(shè)計(jì)越來(lái)越受到汽車行業(yè)的青睞，而鎂和鋼的連接件既能減輕整體結(jié)構(gòu)的重量，又能保證結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，因而有著良好的應(yīng)用前景。但鎂合金與鋼之間的物理性質(zhì)差異巨大，使得兩者很難實(shí)現(xiàn)有效的連接，這已成為國(guó)內(nèi)外共同關(guān)注并且急需解決的問(wèn)題

2、。攪拌摩擦點(diǎn)焊因其接頭質(zhì)量高、經(jīng)濟(jì)、高效、清潔節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)而具有很高的應(yīng)用價(jià)值與市場(chǎng)潛力，故各個(gè)國(guó)家的焊接界都對(duì)攪拌摩擦點(diǎn)焊技術(shù)與新型攪拌摩擦點(diǎn)焊設(shè)備進(jìn)行了大量研究。
　　本研究通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)室原有無(wú)匙孔攪拌摩擦點(diǎn)焊設(shè)備及其運(yùn)行原理的分析，設(shè)計(jì)制造了“偏心”無(wú)匙孔攪拌摩擦點(diǎn)焊設(shè)備，與原有設(shè)備相比，新設(shè)備主要在機(jī)身結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)方案、焊接方法及控制方式等方面做了改進(jìn)設(shè)計(jì)，提高了機(jī)身穩(wěn)定性，減少了噪音和震動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了主軸電機(jī)和攪拌頭之間的“零傳動(dòng)

3、”。通過(guò)設(shè)計(jì)可旋轉(zhuǎn)的工作臺(tái)，改變了原有的焊接方法，增大了焊點(diǎn)面積，得到了成型美觀的圓形焊點(diǎn)；在控制系統(tǒng)方面，采用以PLC與矢量控制變頻器為核心的硬件與軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，使用手動(dòng)與自動(dòng)兩種控制方式，操作簡(jiǎn)單，使用方便，提高了焊接效率。使用新設(shè)備對(duì)3mm厚的AZ31B鎂合金和1mm厚DP600鍍鋅鋼進(jìn)行搭接點(diǎn)焊試驗(yàn)，通過(guò)正交試驗(yàn)分析點(diǎn)焊接接頭的力學(xué)性能，并對(duì)接頭宏觀、微觀組織形貌及斷口進(jìn)行分析，研究在新設(shè)備與不同的焊接方法下接頭的連接機(jī)理與斷裂

4、方式，結(jié)果表明：鎂鋼無(wú)匙孔攪拌摩擦點(diǎn)焊接頭質(zhì)量的影響因素從大到小依次為：軸肩下壓量、攪拌頭旋轉(zhuǎn)速度、攪拌針伸出量，綜合考慮接頭力學(xué)性能和表面成形效果，得出最優(yōu)工藝參數(shù)為攪拌頭轉(zhuǎn)速1200r/min、軸肩下壓量0.2mm、攪拌針伸出量1.7mm；與實(shí)驗(yàn)室原有設(shè)備相比，新設(shè)備在相應(yīng)的參數(shù)范圍內(nèi)得到的點(diǎn)焊接頭整體力學(xué)性能更好，接頭最大抗剪切載荷達(dá)到10.1KN；接頭軸肩作用區(qū)結(jié)合界面平整，結(jié)合界面處生成了寬度為6～9μm不等的“竹節(jié)狀”中間層