鋼的熱源輔助攪拌摩擦焊裝備與工藝研究.pdf

1、針對鋼等高強度、高熔點材料難以直接實現(xiàn)攪拌摩擦焊、攪拌頭易磨損等問題，本文設(shè)計了薄鋼板專用攪拌頭和熱源輔助攪拌摩擦焊裝置，研究了工藝參數(shù)對薄板Q235鋼和304不銹鋼熱源輔助攪拌摩擦焊工藝成形、組織、顯微硬度、力學性能的影響規(guī)律，分析了斷口形貌與斷裂機制，揭示了強化組織形成與增強機理。
　　通過對Q235和304不銹鋼焊縫表面成形評級研究發(fā)現(xiàn)，一般情況下，轉(zhuǎn)速和焊接電流增加或焊速降低，表面飛邊金屬堆積量和匙孔前熔化凝固金屬量增加，

2、反之減少。轉(zhuǎn)速過高或過低，匙孔前側(cè)熔化凝固金屬量變化不明顯，是因為轉(zhuǎn)速過低，F(xiàn)SW產(chǎn)熱不足以使TIG電弧區(qū)材料升溫熔化。轉(zhuǎn)速過高，摩擦系數(shù)降低，攪拌頭產(chǎn)熱趨于穩(wěn)定值，總熱輸入趨于穩(wěn)定。焊接熱輸入過大時，焊縫背部前進側(cè)附近出現(xiàn)凹槽。
　　對TIG影響區(qū)截面宏觀形貌的研究結(jié)果表明，F(xiàn)SW產(chǎn)熱與電阻熱和電弧熱疊加，電弧影響區(qū)熔深增加;攪拌頭高速旋轉(zhuǎn)擠壓使軟化材料填充至對接縫間隙，在高溫強流變作用下形成擠壓塑變焊接區(qū)，轉(zhuǎn)速越高，擠壓塑變焊

3、接區(qū)厚度越大。
　　通過對Q235鋼和304不銹鋼焊縫組織研究發(fā)現(xiàn)，焊縫橫截面微觀組織基本分為軸肩攪拌區(qū)、熱機影響區(qū)、熱影響區(qū)、電阻加熱區(qū)、母材金屬5個區(qū)域。表層細晶區(qū)為鐵素體或奧氏體再結(jié)晶細晶層，“根莖狀”組織為再結(jié)晶鐵素體或奧氏體細晶，Q235焊縫存在馬氏體“根須狀”組織和過渡層。焊縫整體硬度高于母材硬度，Q235鋼近表面區(qū)硬度最高達252.9HV，304不銹鋼厚度中心線最高硬度達360HV。轉(zhuǎn)速和焊接電流越高或焊接速度越低，

4、接頭硬度升高。
　　力學性能研究結(jié)果表明，對Q235，當轉(zhuǎn)速為800r/min，焊速為40mm/min，電流為60A時，接頭抗拉強度最高達514MPa，比母材強度高20％，是因為焊縫中細晶區(qū)和馬氏體過渡層提供了細晶強化和相變強化。并且轉(zhuǎn)速為800～1200r/min時，轉(zhuǎn)速越高，接頭抗拉強度越低;對304不銹鋼，正交試驗參數(shù)對接頭抗拉強度的影響順序為焊接電流＞焊接速度＞攪拌頭轉(zhuǎn)速;當轉(zhuǎn)速為800r/min，焊接速度為50mm/mi