工具轴肩直径对摩擦搅拌点焊接接头强度特性的影响.pdf

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1、T具轴肩直径对摩擦搅拌点焊接接头强度特性的影响工具轴肩直径对摩擦搅拌点焊接接头强度特性的影响产崎泉氓等摘要：本文介绍了新开发的摩擦搅拌点焊接(FSSW：FrictionStirSpotWelding)技术，利用轴肩直径不同的工具和6061一T4铝合金进行摩擦搅拌点焊接，通过对搭接头试探进行拉伸剪切试验，探讨了轴肩直径对拉伸剪切强度的影响和破坏机理。关键词：摩擦搅拌点接合工具轴肩直径接合状态拉伸特性破坏机理供试材料采用两种Al合金606l-T4，即606l-T41前言(A)和606l-T4(B)。化学成分(mas

2、s％)对6061-T4(A)摩擦搅拌焊接(FSSW：FrictionStirWelding)是是Fe<0．2，Cu：0，Mn：0．05，Mg：0．6，Cr<0．05，Zn<0．3，将轴肩和横销组成的回转工具插入接合面，利用摩Ti<0．O5；对6061一T4(B)是Si：0．63，Fe：0．29，Cu：0．27，擦热搅拌已转化的材料进行焊接的固相接合技术。Mg：1，Cr：0．17，Zn：0．O1，Ti：0．02。在接头断面的组织FSW对历来焊接有困难的材料可能接合，具有变形观察中，对上板采用6061一T4(A)，

3、下板采用6061一小、机械性质优良、环保性能等诸多优点，其应用范T4(B)。这两种材料的化学成分稍有不同，引起的腐围正在不断扩大。蚀程度有着差异．在焊接过程中，上下板的材料流易近年，作为应用FSW的新的技术，开发了摩擦于观察。搅拌点焊接(FSSW：FrictionStirSpotWelding)。在运另外，在接头的强度评价中，上下板也有都用输机械使用多的铝(A1)合金的点接合方面，和钢板6061一T4(A)的情况。6061一T4(A)和6061一T4(B)的一样．也可应用电阻点焊，但和钢板相比，设备成本化学成分

4、稍有不同，在强度评价中，即使上下板采用和电费高。也有接头质量问题。因此，将固相结合的，同样的材料结合，考虑也产生和异咱材料结合时相照例具有FSW特征的FSSW作为机械，特别是汽车同的材料流动。领域的薄板接合广场是可期待的。对于FSSW接头2．2试样形状的组织、静强度和疲劳特性曾进行过若干研究，但试样形状参照JISZ3136制成拉伸剪切试样，由是．有关接合条件和工具的形状对强度及破坏机理厚度2mm，40xl50mm的2层板组成，在4040mm的的影响却几乎没有进行系统的研究。搭接肩的中央，施行FSSW。笔者曾在以

5、前的报道中，采用轴肩直径10mm2．3工具形状的工具。制作了Al合金薄板FSSW接头，探讨了接图1示出FSSW使用的3种工具形状。工具采合条件和横销长度对强度特性的影响。其结果表明，拉伸剪切强度和十字位伸强度可能采用接头的形状参数进行评价。因此本研究对Al合金6061一T4，采用不同轴肩直径的工具．利用搭接接头试样进行FSSW接合的接伸剪切试验，探讨了轴肩直径对接头静强度的影响和破坏机理。2实验方法2．1供试材料图1FSSW的三种工具形状—．45—．电气牵引2009年第l期(总第1l7期)用高速钢(SKD61)

6、制的轴肩。轴肩面自外周向横销介于上板和下板的边界凹面构成弯曲的形状。另外，取轴销长度为3．7mm，轴肩直径中分别为7、10、15mm3种。横销部都切削成M3．5的左旋螺纹2．4接合条件FSSW的主要焊接条件有工具的转速和维持时流动间。工具转速控制在1500～3000rpm，保持时间控制d实际的熔核尺寸t：上板的厚度在0．2～4s的范围内变化，进行焊接。另外，在全部的图4用接头断面定义的形状参数dn和焊接中，工具进入速度固定在20mm／min，轴肩的进tu进行的破坏形态和强度评价入深度固定在距离上板表面0．2mm

7、。形成环状搅拌域(MZ：MixedZone)。另我，在以前的2．5焊接时的温度测量报道中，曾用图4模式的接头断面形状参数d和t由于直接测量接头和工具的温度是困难的，所进行定义，表明利用这些参数可评价接头的破坏形以像图2的模式那样，在后面板深2ram的位置开测态和强度。在这里，d是对应于实质的接头尺寸定用孔，插人热电偶，测定焊接时的温度变化。测定(MuggetSize)；t是轴肩痕迹下部的上板厚度。位置是横销正下方及距中央5、7．5mm的3处地方根据图3可知．在同一焊接条件下。轴肩直径越大，d有增大的倾向。另外，

8、假如比较同一轴肩直径．在O=7mm时，即使焊接条件变化，接头的组织也没有看到大的不同，但轴肩0=10．15mm时。随着转速和保持时间的增加，d增加⋯t则有减小的倾向。假如比较010和015mm的情况，可见到处下板边界形状有明显不同。也就是说，在O=10mm时假如水平边界接近接头的横销痕迹，沿着横销痕迹急剧的垂直上升，其形状就几乎和焊接条件没有相关性。但是，在0=15ram时，边界自横销