鎂-鋼無匙孔攪拌摩擦點焊設(shè)備與工藝研究.pdf

1、隨著人們對環(huán)境保護、資源節(jié)約意識的不斷深入與提高，結(jié)構(gòu)輕量化已成為現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。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汽車材料的中堅力量，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)計越來越受到汽車行業(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，使得兩者很難實現(xiàn)有效的連接，這已成為國內(nèi)外共同關(guān)注并且急需解決的問題

2、。攪拌摩擦點焊因其接頭質(zhì)量高、經(jīng)濟、高效、清潔節(jié)能等優(yōu)點而具有很高的應(yīng)用價值與市場潛力，故各個國家的焊接界都對攪拌摩擦點焊技術(shù)與新型攪拌摩擦點焊設(shè)備進行了大量研究。
　　本研究通過對實驗室原有無匙孔攪拌摩擦點焊設(shè)備及其運行原理的分析，設(shè)計制造了“偏心”無匙孔攪拌摩擦點焊設(shè)備，與原有設(shè)備相比，新設(shè)備主要在機身結(jié)構(gòu)、傳動方案、焊接方法及控制方式等方面做了改進設(shè)計，提高了機身穩(wěn)定性，減少了噪音和震動，實現(xiàn)了主軸電機和攪拌頭之間的“零傳動

3、”。通過設(shè)計可旋轉(zhuǎn)的工作臺，改變了原有的焊接方法，增大了焊點面積，得到了成型美觀的圓形焊點；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，使用手動與自動兩種控制方式，操作簡單，使用方便，提高了焊接效率。使用新設(shè)備對3mm厚的AZ31B鎂合金和1mm厚DP600鍍鋅鋼進行搭接點焊試驗，通過正交試驗分析點焊接接頭的力學性能，并對接頭宏觀、微觀組織形貌及斷口進行分析，研究在新設(shè)備與不同的焊接方法下接頭的連接機理與斷裂

4、方式，結(jié)果表明：鎂鋼無匙孔攪拌摩擦點焊接頭質(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；與實驗室原有設(shè)備相比，新設(shè)備在相應(yīng)的參數(shù)范圍內(nèi)得到的點焊接頭整體力學性能更好，接頭最大抗剪切載荷達到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