鋁合金雙軸肩攪拌摩擦焊攪拌頭設(shè)計(jì)、接頭組織和性能研究.pdf

1、雙軸肩攪拌摩擦焊技術(shù)(Bobbin Tool Friction Stir Welding, BTFSW)作為攪拌摩擦焊領(lǐng)域的拓展技術(shù)，利用下軸肩代替背部剛性墊板，大大減小了垂直方向上的鍛壓力，降低了裝夾要求及夾具成本，同時(shí)消除了根部未焊透問題。因此在工程實(shí)踐中有很高的應(yīng)用價(jià)值。
　　本文針對(duì)4mm厚6061-T6鋁合金設(shè)計(jì)了不同的軸肩形貌及攪拌針形貌，并進(jìn)行雙軸肩攪拌摩擦焊試驗(yàn)，研究了攪拌頭形貌和焊接工藝參數(shù)對(duì)接頭成形及抗拉強(qiáng)度的

2、影響。分析了雙軸肩攪拌摩擦焊接頭各區(qū)域組織特點(diǎn)，并總結(jié)接頭中容易出現(xiàn)的缺陷類型及缺陷對(duì)接頭抗拉強(qiáng)度的影響。主要的研究成果如下：
　　在攪拌頭為平面軸肩和圓柱形攪拌針不變的情況下，焊接接頭隨著上軸肩下壓量的減小，接頭上表面飛邊量先減小后增加，下表面飛邊量逐漸增加；隨著旋轉(zhuǎn)速度的增加，接頭表面易出現(xiàn)魚鱗紋且逐漸由不均勻變得均勻；隨著焊接速度增加，焊接接頭上表面后退側(cè)飛邊從無到有，且飛邊量增加；同時(shí)上下表面接頭魚鱗紋逐漸變得均勻。

3、>　　根據(jù)雙軸肩攪拌摩擦焊接頭中微觀組織特點(diǎn)，接頭可分為母材區(qū)(BM)、熱影響區(qū)(HAZ)、熱力影響區(qū)(TAMZ)及焊核區(qū)(WNZ)四個(gè)區(qū)域，其中焊核區(qū)為等軸晶粒，熱力影響區(qū)晶粒為發(fā)生塑性變形的板條狀晶粒，熱影響區(qū)為發(fā)生粗化的板條狀晶粒。
　　通過正交試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)各因素對(duì)接頭宏觀形貌影響的主次順序依次為：軸肩形貌、旋轉(zhuǎn)速度、軸肩下壓量、攪拌針形貌、焊接速度。各因素對(duì)接頭抗拉強(qiáng)度影響的主次順序依次為：軸肩下壓量、軸肩形貌、攪拌針形貌、旋

4、轉(zhuǎn)速度、焊接速度。焊接頭容易出現(xiàn)的缺陷類型分別為孔洞缺陷、弱結(jié)合缺陷、S線缺陷；其中孔洞缺陷易出現(xiàn)在前進(jìn)側(cè)WNZ與TMAZ交界處和WNZ偏向后退側(cè)區(qū)域，弱結(jié)合缺陷易出現(xiàn)在前進(jìn)側(cè)WNZ與TMAZ交界處，S線缺陷易出現(xiàn)在WNZ偏向后退側(cè)區(qū)域。通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)接頭中 S線缺陷區(qū)域的冶金結(jié)合程度不同，如果該區(qū)域冶金結(jié)合程度較差，則可能會(huì)影響接頭的抗拉強(qiáng)度，如果該區(qū)域的冶金結(jié)合程度較好，則對(duì)接頭的抗拉強(qiáng)度沒有影響。另外S線缺陷的形狀也會(huì)影響接頭的抗拉