铝合金的搅拌摩擦焊接工艺研究

【摘要】：搅拌摩擦焊接(FSW)是由英国剑桥焊接研究(TWI)所于1991年发明的一种 固相连接方法，由于其在汽车及航空工业中较为重要的地位，FSW现已经成为一 项很重要的焊接技术。在这种焊接过程中，一个旋转的摩擦头在两个对接的板材表 面之间移动并最终可对板材进行连接。 本课题通过对试验用不同厚度的材料，如不同厚度的铝合金LY12、 L2及LF2 进行焊接后的每个接头进行成型特点、微观组织及接头力学性能等的研究，总结出 摩擦搅拌焊接过程中焊接规范参数，主要包括摩擦头旋转速度、焊接速度及焊接摩 擦加热功率等对焊接接头质量的影响规律。通过上述研究，不仅可以得出对应不同 焊接材料的一组理想的焊接规范参数而且也可以得到上述各种规范对焊接接头质 量影响的大致规律：(1) 转速对接头的影响：接头强度随着转速的增加，先增加后 减小，板厚越大，强度增加越不明显；焊核区平均硬度随转速增加而下降；而焊核 区晶粒尺寸随着转速的增加先下降后上升。(2) 焊速的影响：接头强度随着焊速的 增加而减小；焊核区平均硬度随焊速的增加而上升；随焊速变化，焊核区晶粒尺寸 变大。(3) 摩擦加热功率的影响：接头强度随着摩擦加热功率的增加而先增加后减 小；而焊核区硬度和焊核区晶粒尺寸均随着摩擦加热功率的增加而先减小后增加。 本课题实验结果不仅对FSW焊接试验提供数据基础，而且也可为今后的摩擦搅 拌焊接工艺研究提供了参考。