镁—铝异种金属无匙孔搅拌摩擦点焊工艺与性能的分析

《镁—铝异种金属无匙孔搅拌摩擦点焊工艺与性能的分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、硕士学位论文thestirredregion，atthesametimethelamellarunevenhardnessdistribution，theminimumvalueappearsintheheataffectedzone．Keywords：AZ31Bmagnesiumalloy；6061aluminum；dissimilarmetal；frictionstirspotweldingwithoutKeyhole；Processwindow；connectionmechanismIll硕士学位论文1．1课题意义第1章绪论现代工程结构和机械制造业中，随着大量新材

2、料和新工艺的出现，同种材料连接已经不能满足生产应用的需求，异种材料的连接将迎来巨大的挑战。当采用异质材料的连接结构，能够充分发挥各自材料的～些性能优势、降低生产成本、节约贵重金属资源。近年来异种材料的连接问题在机械、宇航工程、交通运输工程、海洋工程等领域日显重要，因此异种材料的连接技术是当前急需解决的。随着经济的发展，能源和环境问题对人类可持续发展产生了重要影响。众所周知汽车综合性产业是需要大量的金属和非金属原材料，如钢材、铝合金、镁合金、橡胶、塑料等；大型的机械装备，如机加工、冲压、焊接、涂装等；很多的零部件，如发动机，变数箱，悬挂系统，车身，控制系统等。汽车产业的发

3、展使得制造商和消费者将更多的目光关注在安全、节约能源、低排放量、环境污染上，而通过汽车轻量化技术是可以满足这些要求的。数据表明，当车身重量每减轻10％时，油耗可降低6％～8％；车辆每减重100kg，C02排放量可减少约59／km【l-2]。消费者对汽车本身要求更加节能安全、舒适可靠和智能性，同时整车安全法规要求日益严格，这些因素都要求汽车设计者在现有的生产工艺下改进设计，采用先进的材料。随着汽车产业的发展，使用轻量化材料的使用以及汽车结构优化设计的方法来使得汽车轻量化是主要的发展方向【}41，同时先进加工技术的应用也具有重要意义。在汽车工业发展l00多年的历史中，优化汽

4、车结构设计在几代人的研究中已日趋完善，不可能产生重大突破，因此随着大量高强钢钢板，高强铝合金、镁合金以及其他新材料的出现和新工艺的不断涌现，为汽车轻量化提供了重大的机遇，目前各大汽车生产商致力于研究新材料新工艺在汽车生产上。轻量化材料可以减轻车身重量来达到节省能源及降低环境污染的效果。它已成为汽车材料技术发展的主导方向。目前汽车用轻量化材料一种是高强度钢板，如DP600双相不锈钢钢板，主要用来生产汽车的框架等承力结构，另一种低密度高强度的铝合金，镁合金以复合材料，如6061铝合金，AZ31B形变镁合金等用来生产汽车的非承力构建以及内饰等，宝马公司已经使用铝合金与不锈钢用

5、来生产汽车框架，迈凯轮已经镁一铝异种金属无匙孔搅拌摩擦点焊工艺与性能的研究使用镁合金轮毂等来降低汽车重量。由于镁及其合金，铝及其合金具有的优势，使得他们作为新材料在汽车上的应用具有巨大优势[5】。镁及镁合金具有高的强度和刚度，吸收能量性较强具有很好的承受冲击载荷能力，散热性能良好，屏蔽性能好等一系列有点，被称为“2l世纪的绿色材料”【6]因此航空航天，交通运输工具，3c产品大量采用镁合金来达到降低重量等性能[_71。在日常工业生产和生活中，铝及铝合金被大量的使用，它具有良好的导电性能，耐腐蚀性以及机械强度【8】等优点广泛应用于电力系统，交通运输工具，航天工程等。因此在工

6、业生产中镁合金与铝合金的连接问题就不可避免，镁铝合金的连接可以充分发挥各自的材料的特性，具有重大意义【9】。采用先进的加工技术在汽车生产中，用搅拌摩擦点焊来代替传统的电阻点焊。在目前汽车生产中应用最广泛的电阻点焊具有一定的弊端，首先它的焊接过程是一个快速加热快速冷却的不平衡相变过程[101，组织不稳定。其次，在焊接的过程中电极烧损严重，经济损失比较大，最后焊接的过程中产生飞溅，电弧，噪音污染工作环境。因此，迫切需要采用新型的焊接工艺。搅拌摩擦点焊(FrictionStirSpotWelding，FSSW)是在搅拌摩擦焊基础上二次开发的焊接新技术。可以形成搭接的点焊接头，

7、其焊点外观会留下一个匙孔，当采用无匙孔搅拌摩擦点焊时可以获得一个表面平整的美观的点焊接头，因而在汽车和其他工业领域引起很大的关注⋯’13】。FSSW在焊接铝、镁等轻质合金方面与传统车身电阻点焊相比具有明显的优势【14J：(1)点焊接头质量强度高。搅拌摩擦点焊是一种固态焊接方法连接过程产生的热输入保持在较低水平，仅仅使得材料达到塑性流动状态下完成焊接，焊接热影响区小，焊接接头结合强度好，点焊接头的疲劳寿命比电阻焊接头高5倍，焊接质量稳定。(2)能源消耗小、成本低。在搅拌摩擦点焊过程中，用于控制焊接过程的两个伺服电机(与搅拌工具连接的电机，用