紫銅與不銹鋼搭接攪拌摩擦焊工藝研究及應(yīng)用.pdf

1、紫銅和不銹鋼是兩類廣泛應(yīng)用的金屬材料，為了滿足不同結(jié)構(gòu)上的需求，生產(chǎn)上經(jīng)常需要它們的復(fù)合結(jié)構(gòu)，而電解錳陰極板就是其典型應(yīng)用之一。由于銅和不銹鋼的物理和焊接性能等方面存在很大差異，使得傳統(tǒng)焊接方法很難獲得這兩種材料之間的優(yōu)良焊縫。本文主要針對紫銅與不銹鋼的攪拌摩擦焊搭接工藝進行研究，最終實現(xiàn)該工藝在電解錳陰極板焊接上的應(yīng)用。
　　本文首先對焊接過程的溫度變化，焊后冷卻變形以及攪拌頭周圍的材料流動進行建模仿真分析。分析結(jié)果表明:穩(wěn)定焊

2、接過程中，焊接溫度在805℃左右;焊前預(yù)熱時間的把握，焊接末段的溫度控制以及降低上下層材料之間的接觸熱阻是焊接的關(guān)鍵;焊后焊件向銅側(cè)彎曲，Z方向位移達到近12mm;焊縫結(jié)合面上方銅發(fā)生屈服，下方不銹鋼的等效應(yīng)力最大為229Mpa;下層不銹鋼的流動較弱，提高轉(zhuǎn)速、降低焊速以及增大壓深可以促進材料流動。通過測試焊接過程試件的溫度變化以及分析接頭組織形貌，證明了仿真模型的正確性。
　　在仿真計算的基礎(chǔ)上，對紫銅與不銹鋼進行攪拌摩擦焊搭接

3、工藝試驗，并分析其焊后接頭性能及組織特征。試驗結(jié)果表明:搭接接頭的拉剪強度隨著攪拌頭轉(zhuǎn)速的提高和攪拌針壓深的增加而提高;拉剪斷口分為起裂區(qū)、穩(wěn)定擴展區(qū)和瞬斷區(qū);銅和不銹鋼之間發(fā)生了致密的結(jié)合，焊縫的前進側(cè)和返回側(cè)均有明顯的樹突狀的紫銅不銹鋼交融區(qū)域，下層不銹鋼插入上層的銅基體，焊核區(qū)金屬銅在攪拌頭壓力作用下整體向下流動;在銅和不銹鋼的結(jié)合面處，硬度分布參差不齊，其中銅基材料上的點較之鋼基材料上的點的硬度低;在銅和不銹鋼融合的渦流區(qū)有Fe