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兩種焊接方式下鋁合金的力學(xué)性能試驗(yàn)對(duì)比

為滿足汽車輕量化要求，越來越多的鋁合金被應(yīng)用在汽車制造中。為實(shí)現(xiàn)鋁合金的廣泛應(yīng)用，還需要有效的焊接方式。近些年發(fā)展的攪拌摩擦焊因其具有眾多的顯著優(yōu)點(diǎn)，逐漸取代了傳統(tǒng)的焊接方式。攪拌摩擦焊是一種新型固態(tài)焊接方法，其可以在低于基材熔點(diǎn)的溫度，使基材軟化變形，實(shí)現(xiàn)連接。因而，與傳統(tǒng)的熔焊相比，攪拌摩擦焊形成的接頭不會(huì)出現(xiàn)氣孔和裂紋，不需要填充材料、保護(hù)氣體以及其它成本較高的輔助焊接設(shè)施，且整個(gè)焊接過程可在傳統(tǒng)的銑床上實(shí)現(xiàn)，不會(huì)產(chǎn)生煙霧、輻射等重大安全隱患。本文通過試驗(yàn)，以市售AA6082-T6鋁合金板為原材料，對(duì)采用攪拌摩擦焊所形成焊接接頭的力學(xué)性能進(jìn)行分析，并將其結(jié)果與使用熔化極惰性氣體保護(hù)焊所形成的焊接接頭力學(xué)性能進(jìn)行對(duì)比。

試驗(yàn)采用AA6082-T6鋁合金板材，板件長度100mm、寬度50mm、厚度3mm。制造攪拌摩擦焊試樣時(shí)，使用攪拌摩擦焊機(jī)進(jìn)行焊接，焊機(jī)的焊接探頭直徑為16mm、攪拌針直徑為3mm、高度為2.8mm，焊接時(shí)探頭不傾斜任何角度，垂直伸入焊接板件，焊接速度設(shè)定為60mm/min。進(jìn)行熔化極惰性氣體保護(hù)焊時(shí)，焊接前鋁合金板材經(jīng)過丙酮處理。焊接使用MIG-350型焊接機(jī)，焊接電流為240A，電壓為24±1V。焊接速度設(shè)定為110mm/min。整個(gè)焊接過程采用氬氣進(jìn)行保護(hù)，氬氣流速為18L/min。之后對(duì)兩個(gè)焊接方式形成的試樣進(jìn)行拉伸強(qiáng)度測(cè)試，并對(duì)測(cè)試后其斷裂面進(jìn)行金相組織觀察。同時(shí)還對(duì)試樣進(jìn)行了維氏硬度測(cè)試，以便于更好了解焊接處微觀組成和力學(xué)特性變化的原因。試驗(yàn)結(jié)果顯示：攪拌摩擦焊所形成接頭的粗糙度類似于銑削加工得到的表面，熔化極惰性氣體保護(hù)焊所形成接頭類似于較為粗糙的鑄造結(jié)構(gòu)表面。兩種試樣在焊接區(qū)都沒有出現(xiàn)斷裂，但在熱影響區(qū)均出現(xiàn)變形。熔化極惰性氣體保護(hù)焊所形成接頭的屈服極限為基材AA6082-T6鋁合金板屈服極限的51%，其極限抗拉強(qiáng)度為基材的65%；而攪拌摩擦焊所形成接頭的抗拉強(qiáng)度低于基材，但高于熔化極惰性氣體保護(hù)焊所形成接頭的抗拉強(qiáng)度。

K.Anganan et al. 2014 IEEE 8th Proceedings International Conference on Intelligent Systems and Control，Coimbatore Jan.10-11，2014.

編譯：陳丁躍