广东搅拌摩擦焊角接头

旋转速度相同条件下，焊接速度越高，焊缝表面越粗糙，甚至出现参差不齐的飞边。而相同焊接速度条件下，旋转速度越高，焊缝表面越光滑，没有或有少量飞边。搅拌摩擦焊接过程中的线能量与旋转速度、摩擦系数和焊接力等成正比，与焊接速度成反比。因此，旋转速度相同时，焊接速度越高，焊接线能量越低，相应的接头金属塑化情况变差，焊缝表面越粗糙。而相同焊接速度条件下，旋转速度越高，焊接线能量越高，接头金属塑化情况得到改善，因而焊缝表面越光滑。不同旋转速度条件下焊缝表面亮度不同。旋转速度较低时，焊缝表面比较暗，转速950r/min时焊缝表面局部发黑；随着旋转速度的提高，焊缝表面的亮度增加，在旋转速度为1500r/min时，焊缝表面呈银白色。这是由于作用于接头的搅拌头分为搅拌针和轴肩两部分，如图5所示。随着旋转速度的增加，轴肩与接头金属之间作用产生的热量不能够迅速向接头内部扩散，在焊缝表面形成能力聚积，可以认为焊缝表层的能力聚积使表层金属为中国汽车轻量化产业作出了重要的贡献。广东搅拌摩擦焊角接头

接头力学性能根据拉伸试验和弯曲试验标准，在焊后的试板上进行取样，试验结果的统计如图4所示：当/Ml.()时，抗拉强度在不同的 焊接速度下所体现的趋势是类似的，基本上都是在 1.4-3.0之间某个区域达到ZUI高，向两端下降；而当 也>1.4时，弯曲性能基本合格,除此之外，还发现搅 拌摩擦焊焊缝的弯曲性能与内部隧道缺陷存在一定 关系：在对焊缝进行射线检测时，w<1.4,容易在焊 缝内部发现隧道缺陷，缺陷位置如图5所示；当 3N1.4时，焊缝内部无隧道缺陷。ZUI优合格参数区域 将焊缝抗拉强度达到母材的80%,弯曲性能合格、射线检测合格且焊缝外观合格的参数区域定义 为ZUI优合格参数区域，如图6所示。 旋转速度/(r-min ') 图6ZUI优合格参数区域2('008(6(4(20ZUI终选定 1200 r/min, F=80() nim/inin,顶锻力为14 kN,为5 mm厚6082-T6铝合金搅拌摩擦焊 焊接工艺评定参数"焊接时采用恒压力系统.焊后 外观成形美观，飞边较小，抗拉强度达到母材的 81%,弯曲试验结果为180。未出现任何缺陷,图7 为该焊接工艺参数下的焊缝外观、宏观金相以及弯曲试样。广东搅拌摩擦焊角接头解决大厚度铝合金焊接难题的“钥匙”！

用打磨机、钢丝刷去除铝板表面及侧边的氧化膜，用1)40擦拭表面油污.试验时，以对接形式装夹，焊缝形式为511,装配后间隙值须小于0.1 mm, 错边量小于0.05 mm，焊接位置为PA位置。搅拌摩擦焊在搅拌头不变的情况下，其工艺参数包括搅拌头的前倾角、搅拌头旋转速度、焊接速度以及顶锻力，本试验中前倾角全部为2。，试验参数设置釆用了矩阵方法，共进行了8组试验，其中旋转速度的范围为400-2 500 r/min,焊接速度的范围是500-1 500 nim/min在试验初期由于顶锻力不确定，没有使用恒压力控制系统，而是采用了搅拌头按照J对 坐标系运动的方式，并釆用压力监测软件来读取顶 锻力的数据，以获取顶锻力的范围：通过改变工艺参数获得了不同性能的接头.焊后笔者对试件进行了外观检查、渗透及射线探伤，并沿着接头横断面 进行切割，得到宏观金相、拉伸、弯曲试件，进而 确定ZUI优焊接工艺参数

采用搅拌摩擦焊对TCL 敬公金承LP6招合金导种金属进行焊接，采用金相、扫描电镜和能相分析评接接头的组织。结果表明搅拌摩擦焊接头中，钛合金母材与焊接的界面凸凹不平，这界处昏亮颗粒，两部合金母材与焊被的界面光滑、平整；焊接区铝合金基体上分布大小不等的颗粒，这种数两种类型，一种颗粒的尺寸较小、呈细长条状，另一种颗粒尺寸较大，整体呈暗灰色、边缘有少量划条带。两种颗粒中均有TY-Al金属间化合物存在数合金/铝合金异种材料焊接时，搅拌头的磨擦胶性在焊接和铝合金母材的边界存在在搅拌头磨损后脱落的颗粒。搅拌摩擦焊为船舶制造中铝合金结构件的连接提供了ZUI佳方案。

汽车铝合金的焊接性： 铝及铝合金材料长期暴露在空气中，容易在金属表面形成致密的氧化膜，虽然铝的熔点比较低（600℃左右），但是表面氧化膜的熔点却较高（2050℃），并且氧化膜的密度为纯铝密度的1.4倍，基于以上原因，铝合金氧化膜的存在为此类材料的熔化焊接造成了很大的困难，为此，采用熔化焊，通常需要在焊前对铝合金进行严格的氧化膜清理工作；但如果采用新型的搅拌摩擦焊技术，焊接过程中伴随着搅拌头的搅拌、挤压、粉碎、弥散等连续的机械作用，可以自动铝合金表面氧化膜，而不需要在焊前进行严格的清理工作。 铝合金焊接中另外一个重要缺陷是氢气孔，氢在液态铝中的溶解度很高，而在固态铝中的溶解度降低，采用熔焊方法焊接铝及其合金，由于工件表面有油污或者不干燥，焊接时焊缝金属中容易吸附大量的氢；当熔化焊缝冷却时，那些来不及析出的氢气就容易形成氢气孔；如果采用搅拌摩擦焊来焊接铝合金材料，基于搅拌摩擦焊技术本身固相焊接特点以及焊接过程中轴肩对焊缝金属的顶锻和自密封保护作用，焊接过程中焊缝不会吸附大量的氢，也不会在焊缝中形成氢气孔缺陷。搅拌摩擦焊已经在船舶铝合金预成形壁板结构件上得到成功应用。珠海原装进口搅拌摩擦焊特点

机械化自动焊可以减少对人工的依赖，加快生产效率，降低产品单个成本。广东搅拌摩擦焊角接头

钛合金/留合金异种金属搅拌摩擦焊时在焊接区形成了Ti-N系金属间化合物。这是由于Ti和A均是活性元素，搅拌原擦焊时，搅拌头与工件间的摩擦热提高焊缝温度，同时，焊缝区的Ti 与M在搅拌头的作用下混合，并经历剧烈的塑性变形，二者的综合作用使焊缝在固态下形成T-N金属间化合物。脆性的金属间化合物会使接头性能变差，当接头中形成数量较多的金属间化合物时，焊接接头变脆.在焊接应力作用下有可能导致焊缝开裂。 在焊核和铝合金母材边界还观察到磨损后脱落的颗粒。对颗粒进行能谱分析，发现其主要成分为62.09%Fe、17.03%Cr、6.79% Ni、6.92% Ti和6.44% Al（质量分数），这与搅拌头所用高温合金材料的成分接近，因此，这种颗粒是搅拌头磨损后脱落的颗粒，说明钛合金/铝合金异种材料焊接时搅拌头的磨损很严重。 因此，对于钛合金/铝合金异种材料的搅拌摩擦焊接，一方面要通过调整工艺减少焊接接头中金属间化合物的数量，另一面要研制耐磨损的搅拌头才有可能进一步提高接头性能。广东搅拌摩擦焊角接头

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