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        基于多焊道摩擦攪拌焊接的A3003 /SUS304搭焊接頭力學(xué)性能

        2015-12-12 18:48:13西田英人
        汽車文摘 2015年12期
        關(guān)鍵詞:板厚機(jī)械加工力學(xué)性能

        基于多焊道摩擦攪拌焊接的A3003 /SUS304搭焊接頭力學(xué)性能

        基于多焊道摩擦攪拌焊接(FSW)法試制斷面尺寸大的A3003/SUS304搭接接頭,并對該種焊接接頭的強(qiáng)度特性進(jìn)行研究。

        試驗(yàn)材料為A3003~H112鋁合金板和市售的SUS304不銹鋼板。A3003的板厚為11mm和40mm。40mm的合金板經(jīng)機(jī)械加工后使用。SUS304鋼板板厚為20mm,寬為130mm,上下面和側(cè)面均經(jīng)過機(jī)械加工,表面平滑。介紹了A3003-H112和SUS304的化學(xué)成分及力學(xué)性能。

        對制作的多焊道FSW搭接接頭,從A3003一側(cè)進(jìn)行放射線透視試驗(yàn)(RT),從SUS304一側(cè)進(jìn)行超聲波探傷試驗(yàn)(UT)。明確在FSW的攪拌區(qū)域(S2)和接合界面上沒有裂紋和空洞等缺陷。對制作的試片進(jìn)行表面拉伸和疲勞試驗(yàn)。使用電子顯微鏡對A3003/SUS304焊接界面以200kV加速電壓進(jìn)行TEM觀察。

        研究得出以下結(jié)論。

        (1)通過選取最佳接頭形狀和FSW焊道數(shù)量、位置、方向,得到靜態(tài)強(qiáng)度平均為68.6MPa的接頭,此數(shù)據(jù)覆蓋A3003和SUS304的搭接面全部區(qū)域。所以,利用多焊道搭接FSW能夠制作斷面尺寸大的A3003/SUS304接頭。

        (2)使用光學(xué)顯微鏡觀察多焊道FSW接頭的斷面組織發(fā)現(xiàn),A3003的摩擦攪拌區(qū)域未發(fā)生晶粒的粗大化和軟化等。進(jìn)一步觀察A3003/SUS搭接FSW界面發(fā)現(xiàn),反應(yīng)層厚度由200~300nm2層構(gòu)造的IMC構(gòu)成。這些成分A3003一側(cè)為Al13Fe4,SUS304一側(cè)為Al5Fe2,IMC厚度約為100~150nm,為非常薄的微細(xì)組織。

        (3)上述多焊道FSW接頭的疲勞強(qiáng)度在斷裂次數(shù)105~106時(shí)約為25MPa(R=0.1)。

        (4)采用FEM分析多焊道FSW接頭的應(yīng)力狀態(tài),根據(jù)分析結(jié)果研究FSW焊道的設(shè)置對接頭強(qiáng)度的影響。

        刊名:輕金屬溶接(日)

        刊期:2014年第10期

        作者:西田英人等

        編譯:郝長文

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