铝合金的搅拌摩擦点焊论文论文1

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1、第1章绪论11.1弓I言11.2搅拌摩擦点焊的简介1121搅拌摩擦点焊的基本原理11.2.2搅拌摩擦点焊的工艺参数21.2.3搅拌摩擦点焊的工艺特点41.3搅拌摩擦点焊技术的应用41.4搅拌摩擦焊的研究发展现状51.5本论文研究意义与研究内容51.5.1研究意义51.5.2研究内容6第2章试验材料设备与方法72.1引言72.2试验材料72.3试验设备72.4试验方法8241金相试验82.4.2硬度试验9243拉伸试验9第3章试验结果与分析103」搅拌头的设计及工艺参数优化103.2接头的宏观形貌分析113.3焊接接头的金相组织分析

2、113.4焊接接头的显微硬度分析143.5拉伸试验结果分析16第4章结论与展望194.1结论194.2展望19谢辞21参考文献22第1章绪论1.1引言搅拌摩擦焊工艺(FrictionStirWelding,简称FSW)是由英国焊接研究所(TheWldingInstitute,简称TWI)于1991年提出的一种固态塑化连接的专利技术山，具有许多优点。与传统熔化焊相比，FSW无飞溅、无烟尘、无气孔，不需添加焊丝和保护气体;焊接接头的疲劳性能、拉伸性能和弯曲性能良好；接头部位不存在金属的熔化过程，故不存在熔焊时的各种缺陷；焊缝成形较好；

3、接头部位不存在大范围的热塑性变化过程，故焊后接头的内应力小、变形小，基本可实现板件的低应力无变形焊接；搅拌摩擦焊采用的设备简单，工艺参数少且易于控制，并适于多种接头结构形式。因此，搅拌摩擦焊作为一种新型的摩擦焊接方法，在有色金屈等材料的连接中貝有广阔的应用而景，为高强度铝合金的连接提供了一条有效的新方法。搅拌摩擦点焊(FrictionStirSpotWelding,FSSW)是在“线性”搅拌摩擦焊接基础上,新近研究开发的一种创新的焊接技术［2】。FSSW可以形成点焊的搭接接头，其焊缝外观与通常应用于铝合金构件的电阻点焊类似，因而具

4、有很高的应用价值和研究意义。1.2搅拌摩擦点焊的简介121搅拌摩擦点焊的基本原理搅拌摩擦点焊的焊接原理如图1所示。它利用带有轴肩和搅拌针的搅拌头一边高速旋转，一边缓慢地插入被焊工件，直到搅拌头的轴肩与工件表面紧密接触。在轴肩的压力作用下，探针在工件内部进行摩擦和搅拌，产牛的摩擦热使探针周围被焊材料达到塑化状态，经过复杂的流动过程，最终形成点焊接头，焊接结束后将搅拌头拔出，从而完成整个焊接过程。这种搅拌摩擦点焊乂称为“带有退岀孔的搅拌摩擦点焊”技术，采用的焊接设备与普通搅拌摩擦焊接设备类似，具体的焊接过程可分为3个阶段：a.压入过程

5、：搅拌头不断旋转，通过施加顶锻压力插入连接工件中，在压力作用下工件与搅拌头之间产生摩擦热，软化周围材料，搅拌头进一步压入工件；b.连接过程：搅拌头完全镶嵌在工件中，保持搅拌头压力并使轴肩接触工件表面，继续旋转一定时间；c.冋撤过程：完成连接后搅拌头从工件退出，在点焊缝中心留下典型的退出凹孔。图1搅拌摩擦点焊过程示意图FigiPrincipleofFSSWprocess122搅拌摩擦点焊的工艺参数搅拌摩擦点焊焊接的工艺参数主耍有：搅拌头的旋转速度，旋转半径，此外还有焊接时间，加在试样及搅拌头上的压力，搅拌头的压入量，轴肩和搅拌针的表

6、面状况等⑶。1搅拌头的旋转速度(1)旋转速度对焊点成形的影响在其他焊接参数不变的条件下，改变V,结果表明：在V为600r/min时，焊点表面颜色暗淡、毛糙，成形不好，这是由于搅拌摩擦点焊过程的热量主要來口于搅拌头轴肩与被焊材料Z间的摩擦热，当转速较低时，由摩擦产生的热量较小，焊接过程屮输入的热量不足，所以焊点表面毛糙，成形不好。随着v的增加，当达到1200r/min时，焊点表面光亮，成形美观，说明此时热输入量充足。继续增加v到2500r/min时，虽然焊点的成形较为良好，但焊点表而较暗、不光滑，这主要是转速过快，由摩擦产生的热量过

7、大所致。搅拌头采用不同v时焊点成形如图2所示⑷。(a)v=600r/min图2(b)v=1200r/min(c)v=2500r/min搅拌摩擦点焊外观成形Fig2FormingappearanceofFSSW(1)旋转速度对接头抗剪力的影响在焊接过程中，热输入量的大小取决于搅拌焊头肩部的半径、压力、摩擦系数及传速⑸。当采用某-•搅拌头焊接时，其肩部直径为定值，如压力在焊接过程小也保持不变,则焊接的热输入量仅取决丁传速。只冇焊接热输入量适当，即转速选择的合适时，才能获得质量良好的焊接接头。2旋传半径图3搅拌摩擦点焊焊接路径例图(1)

8、旋转半径对断裂途径的影响在其他焊接参数不变的条件卜•，改变旋转半径进行试验，通过对接头断后的宏观形貌观察町以发现：在旋转半径R1mm时，接头断裂时会沿热机影响区发生断裂⑹。(2)旋转半径对