鎂合金攪拌摩擦焊接工藝及其接頭成形機(jī)理研究.pdf

1、攪拌摩擦焊接(Friction Stir Welding,以下簡(jiǎn)稱FSW)是由英國(guó)焊接研究所發(fā)明的一種新型固相連接技術(shù),研究其連接機(jī)理,對(duì)新工藝的推廣應(yīng)用具有重要的理論意義和實(shí)際價(jià)值.鎂合金在傳統(tǒng)焊接過(guò)程中易產(chǎn)生氣孔、裂紋、夾渣、飛濺等缺陷.采用FSW技術(shù)焊接鎂合金,不但可以擴(kuò)充FSW工藝對(duì)被焊材料的適應(yīng)性,而且通過(guò)鎂合金的FSW,加快對(duì)新焊接方法機(jī)理的認(rèn)識(shí),促進(jìn)鎂合金和FSW技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用進(jìn)程.采用FSW技術(shù)焊接2.5mm、5mm厚

2、AZ31鎂合金,得到成形良好、變形小的接頭.2.5mm厚AZ31鎂合金焊后狀態(tài)(未經(jīng)過(guò)任何焊后處理),其最高接頭抗拉強(qiáng)度可達(dá)母材的93％.最佳焊接參數(shù)為,焊接速度95mm/min,旋轉(zhuǎn)速度1180r/min.5mm厚AZ31鎂合金,焊后將接頭上、下表面打磨幾百微米,處理后的接頭強(qiáng)度幾乎與母材相等.建立了基于摩擦和塑性變形產(chǎn)熱的FSW過(guò)程熱輸入數(shù)學(xué)模型.分析了不同形狀攪拌頭對(duì)摩擦產(chǎn)熱的影響,計(jì)算結(jié)果表明攪拌針的產(chǎn)熱可以占攪拌頭產(chǎn)熱總量的1

3、0％~20％,其產(chǎn)熱作用不可忽略.對(duì)AZ31鎂合金FSW接頭進(jìn)行微觀組織分析表明,接頭橫截面存在幾個(gè)典型分區(qū):焊核區(qū)、冠狀區(qū)、熱機(jī)械影響區(qū)及熱影響區(qū),焊核區(qū)域晶粒等軸細(xì)小.分別采用待焊表面刷銅層法和微觀組織法研究了AZ31鎂合金FSW塑性流-Ⅰ-體流動(dòng)行為.焊接壓力不足或焊接速度過(guò)高,易造成塑性流體填充不充分形成孔洞.基于試驗(yàn)結(jié)果分析,建立了FSW焊縫孔洞填充過(guò)程數(shù)學(xué)模型,焊接壓力、焊接速度、旋轉(zhuǎn)速度三者相互依賴,對(duì)每一種被焊材料,對(duì)應(yīng)