鋁合金攪拌摩擦點(diǎn)焊接頭連接機(jī)制與力學(xué)性能研究.pdf

1、攪拌摩擦點(diǎn)焊是一種用來(lái)取代電阻點(diǎn)焊和鉚接等傳統(tǒng)點(diǎn)連接技術(shù)的新型固態(tài)連接技術(shù)。為了確定此技術(shù)的有效焊接工藝參數(shù)窗口，本文采用固定式攪拌摩擦點(diǎn)焊方法和回填式攪拌摩擦點(diǎn)焊方法焊接2mm厚的6061-T4鋁合金和7075-T6鋁合金，研究不同工藝參數(shù)對(duì)接頭微觀組織、力學(xué)性能、斷裂模式的影響。
　　 首先，對(duì)6061-T4鋁合金固定式點(diǎn)焊接頭和回填式點(diǎn)焊接頭進(jìn)行研究。兩種接頭組織分區(qū)明顯，且在回填式點(diǎn)焊接頭的攪拌區(qū)內(nèi)，中心區(qū)域的組織比外圍

2、區(qū)域要粗大，這也引起攪拌區(qū)中心的硬度低于外圍的硬度。兩種接頭中鉤狀缺陷的幾何形狀差別很大：固定式接頭中鉤狀缺陷的高度明顯高于回填式點(diǎn)焊接頭。而且隨著旋轉(zhuǎn)速度和停留時(shí)間的增加，固定式接頭鉤狀缺陷的方向逐漸由指向退出孔邊緣趨向于指向背離退出孔邊緣，這對(duì)接頭斷裂載荷有一定影響。在本次試驗(yàn)參數(shù)范圍內(nèi)，回填式接頭的剪切拉伸載荷和十字形拉伸載荷都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于固定式點(diǎn)焊接頭。以母材剪切強(qiáng)度為參照，回填式接頭的最大剪切強(qiáng)度比固定式接頭提高了34.1％。在剪

3、切拉伸載荷作用下，固定式接頭只有剪切斷裂一種模式，回填式接頭有剪切斷裂、塞型斷裂、塞型.剪切斷裂三種模式；在十字形拉伸載荷作用下，固定式接頭只有焊核剝離一種斷裂模式，回填式接頭有塞型斷裂(斷在上板)、塞型斷裂(斷在下板)和焊核剝離三種斷裂模式。試驗(yàn)結(jié)果表明，6061-T4鋁合金攪拌摩擦點(diǎn)焊的工藝窗口較寬，固定式點(diǎn)焊的最佳的工藝參數(shù)是旋轉(zhuǎn)速度為2100rpm、停留時(shí)間為4s，回填式點(diǎn)焊是旋轉(zhuǎn)速度為為1500rpm、焊接時(shí)間為4s，此時(shí)接頭

4、的剪切拉伸載荷和十字形拉伸載荷均達(dá)到最大值。
　　 然后，對(duì)焊接性較差的7075-T6鋁合金的回填式點(diǎn)焊接頭進(jìn)行研究。鉤狀缺陷的高度高于6061-T4鋁合金回填式接頭，且鉤狀缺陷和連接韌帶的形狀不如6061-T4鋁合金接頭規(guī)則連貫。接頭攪拌區(qū)的根部存在大量的孔洞缺陷，這引起接頭在斷裂路徑上與6061-T4鋁合金接頭產(chǎn)生一定差別。在所選參數(shù)范圍內(nèi)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)速度為1500rpm，焊接時(shí)間為3s或4s時(shí)，7075-T6鋁合金點(diǎn)焊接頭都可