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鋁合金攪拌摩擦焊焊接質(zhì)量的優(yōu)化

攪拌摩擦焊因其具有重復(fù)性低和環(huán)境影響小而被廣泛采用。但由于這種焊接過(guò)程的機(jī)制還沒(méi)有被完全理解，因此這種焊接技術(shù)的潛力未被完全發(fā)揮出來(lái)。其中，了解焊接時(shí)缺陷的形成便是重點(diǎn)。在攪拌摩擦焊接時(shí)有兩種缺陷：幾何缺陷和與材料流動(dòng)有關(guān)的缺陷。雖然這兩種缺陷都會(huì)對(duì)焊接結(jié)構(gòu)完整性產(chǎn)生影響，但幾何缺陷可以在焊接的設(shè)計(jì)和實(shí)施中進(jìn)行彌補(bǔ)，因此本文只討論了與材料流動(dòng)有關(guān)的缺陷。

通過(guò)改變不同焊接工藝參數(shù)對(duì)金屬板進(jìn)行攪拌摩擦焊焊接，以此來(lái)選出一組最佳焊接工藝參數(shù)。將橫向切開(kāi)的金屬板進(jìn)行了拉力測(cè)試、強(qiáng)度測(cè)試和金相顯微組織分析。使用高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)獲得了焊接時(shí)的力學(xué)數(shù)據(jù)。用X射線衍射來(lái)定性解釋第二平衡相的存在。力學(xué)性能的變化與體積缺陷和沉積過(guò)程中的冶金變化有關(guān)。通過(guò)考慮極限抗拉應(yīng)力、強(qiáng)度、焊接力的變化和體積缺陷，進(jìn)行最佳參數(shù)的選取。文中還給出了關(guān)于工業(yè)焊接中鋁合金的沉淀硬化標(biāo)準(zhǔn)及方法。

通過(guò)試驗(yàn)得出以下結(jié)論：①體積缺陷產(chǎn)生的位置是由材料的流動(dòng)決定的，而材料流動(dòng)又與焊接工具的轉(zhuǎn)速有關(guān)，因此可以正確判斷轉(zhuǎn)速的合適范圍；②金相組織變化會(huì)導(dǎo)致金屬板內(nèi)部強(qiáng)度下降。金相組織變化和金屬的種類(lèi)有關(guān)，對(duì)隨時(shí)效變硬的鋁合金來(lái)說(shuō)，焊接溫度必須足夠高到，才可以使已沉淀硬化的鋁合金熔解，以此來(lái)防止過(guò)時(shí)效；③選擇能使抗拉強(qiáng)度最大的參數(shù)會(huì)降低焊接的可靠性，因此針對(duì)強(qiáng)度和缺陷之間的矛盾必須要在兩者之間找到平衡點(diǎn)。

刊名：Journal of Materials Processing Technology（英）

刊期：2015年第222期

作者：H.Doude et al

編譯：鄭穎琳