2219鋁合金FSW攪拌頭優(yōu)化設(shè)計及缺陷研究.pdf

1、英國焊接研究所（TWI）1991年發(fā)明的攪拌摩擦焊（FSW）為鋁合金焊接提供了一個新方法。采用這種方法焊接鋁合金具有焊接變形小，無裂紋、氣孔、夾渣等常見焊接缺陷的特點。攪拌頭是攪拌摩擦焊技術(shù)的核心，是獲得高質(zhì)量接頭的前提。本文針對2219-T87鋁合金FSW設(shè)計了不同攪拌針形狀的攪拌頭，優(yōu)選獲得接頭性能較好的攪拌頭，對優(yōu)選攪拌頭給出焊接工藝參數(shù)，研究焊縫金屬流動及不同條件下所產(chǎn)生的缺陷。
　　設(shè)計了7種攪拌針形狀不同的攪拌頭，分別

2、在兩組參數(shù)下焊接了8mm厚2219-T87鋁合金，通過力學(xué)性能測試和微觀組織分析選擇了獲得接頭性能較好的攪拌頭。研究結(jié)果表明：采用圓錐平行環(huán)三平臺攪拌頭焊接得到的焊縫綜合性能最好。焊縫外觀成形良好無缺陷；焊核區(qū)為均勻細(xì)小的晶粒，且無方向性，強(qiáng)化相分布均勻；熱機(jī)區(qū)晶粒相對母材長大較小，熱機(jī)區(qū)與焊核區(qū)過渡平穩(wěn)；接頭力學(xué)性能較好且較穩(wěn)定。
　　采用圓錐平行環(huán)三平臺攪拌頭焊接了8mm厚2219-T87鋁合金，用正交試驗設(shè)計方法安排試驗，研

3、究了焊接工藝參數(shù)與焊接接頭力學(xué)性能的關(guān)系。試驗結(jié)果表明：焊接速度為260mm/min，攪拌頭旋轉(zhuǎn)速度為1000r/min，攪拌頭焊前停留時間為10s時，獲得的接頭強(qiáng)度最高，為母材的82.7％。
　　采用圓錐平行環(huán)三平臺攪拌頭對2219-T87鋁合金和LF6鋁合金進(jìn)行了焊接，利用2219-T87和LF6兩種材料明顯的腐蝕性差異來分析焊縫塑化金屬的流動。結(jié)果表明：焊縫區(qū)塑化金屬在垂直方向上有3個“洋蔥環(huán)”，材料流動為小范圍內(nèi)區(qū)域流動；

4、在水平方向上塑化材料流動范圍由焊縫上部至下部逐漸減小，后退側(cè)材料由攪拌頭后方流向前進(jìn)側(cè)。
　　采用圓錐平行環(huán)三平臺攪拌頭對8mm厚2014-T6鋁合金在不同的裝配條件下進(jìn)行了焊接。焊后對焊縫進(jìn)行X射線檢測，并對截面進(jìn)行金相分析。結(jié)果表明：當(dāng)對接板存在板厚差或間隙時，前進(jìn)側(cè)母材與焊縫交接處會有隧道缺陷產(chǎn)生；當(dāng)對接板之間的間隙超過2.3mm時，焊縫產(chǎn)生表面溝槽；當(dāng)對接板之間存在間隙或攪拌頭壓入不足時，前進(jìn)側(cè)母材與焊縫交接處有孔洞產(chǎn)生；