搅拌摩擦点焊焊点形成机理的研究

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1、摘要摘要本文采用6063、LF21铝合金进行了直插式搅拌摩擦点焊（FrictionStirSpotTMWelding）和复合搅拌摩擦点焊（Com－StirFrictionSpotWelding）方法的研究，研究了搅拌头旋转速度、下压速度与焊点结合强度之间的关系，并采用6063、LF21铝合金进行了搅拌摩擦点焊焊点形成机理研究。研究结果表明：采用6063铝合金进行直插式搅拌摩擦点焊时，当其他焊接参数一定时，改变搅拌头的旋转速度，焊点的抗剪切力随着搅拌头旋转速度的增加而增加，当搅拌头的旋转速度增加到1000r/min时，焊点的抗剪切力达到最大值2.646KN，

2、随着搅拌头旋转速度的进一步增加，焊点的抗剪切力开始降低；当其他焊接参数一定，改变搅拌头的下压速度时，焊点的抗剪切力随着搅拌头的下压速度增加而增加，当搅拌头的下压速度达到300mm/min时，焊点的抗剪切力达到最大值2.706KN，随着搅拌头的下压速度的继续增加，焊点的抗剪切力开始减小。6063铝合金直插式搅拌摩擦点焊焊点的金相试验表明：直插式搅拌摩擦点焊焊点的金相组织可以分为母材、热影响区、热机械影响区，塑性环四个区域，其中塑性环区域金属晶粒尺寸大约为母材金属晶粒尺寸的1/10。显微硬度试验表明：轴肩区域硬度明显增加，在塑性环面内硬度达到最大值。采用LF2

3、1铝合金进行复合搅拌摩擦点焊试验时，当其他焊接参数一定时，给定一个旋转半径，焊点的抗剪切力得到很大提高。金相试验发现采用复合搅拌摩擦点焊方法形成的焊点的塑性环面比较宽，同时焊点的抗剪切力随着旋转半径的增加而增加，当旋转半径达到0.5mm时，焊点的抗剪切力达到最大值3.47KN，然后，随着旋转半径的继续增加，焊点的抗剪切力开始减小。金相试验表明：对于LF21铝合金的复合搅拌摩擦点焊焊点同样存在四个区域，与直插式搅拌摩擦点焊焊点不同的是，在塑性环的边上形成了一个“耳朵形”区域。6063铝合金直插式搅拌摩擦点焊焊点温度场模拟，在搅拌头中心处获得了最大的温度为41

4、6℃。关键词：铝合金；搅拌摩擦焊；点焊；复合搅拌摩擦点焊IAbstractABSTRACTTMThispaperdescribesFrictionStirSpotWeldingandCom－StirFrictionSpotWeldingof6063aluminumalloy、LF21aluminumalloy,investigatestherelationshipbetweenmechanicalPropertyandrotationspeed,therelationshipbetweenmechanicalPropertyandplungespeed,a

5、ndtheFrictionstirweldingspotformingmechanismof6063aluminumalloy、LF21aluminumalloy.Theresearchresultsshow：AdoptingFrictionstirspotweldingto6063aluminumalloy,whenotherparametersarecertain,Mechanicalpropertyofspotraiseswiththerotationspeed,thenitreachesthemaximum2.646KN.Whentherotati

6、onspeedis1000r/min,thenitreduceswiththeraiseoftherotationspeed;therelationshipofmechanicalpropertyandplungespeedis:whenotherparametersarecertain,Mechanicalpropertyraiseswiththeplungespeed.Thenitreachesthemaximum2.706KNattheplungespeedof300mm/min.thenitreduceswiththeevenraiseofplun

7、gespeed.ThemetallographictestofFrictionStirweldingspotof6063aluminumtellsus：Themetallographicstructuredividesintofourareas:heataffectedarea,plasticflowarea,stirzone,basemetal.Inthenuggetregionthegrainsizehasbeenobservedtobeapproximately1/10ofthebasematerial.Thehardnessdistribution

8、intheFrictionstirspotweldingof606