【摘要】：雙軸肩攪拌摩擦焊是傳統(tǒng)單軸肩攪拌摩擦焊的一次重大技術(shù)革新。其獨特的下軸肩自支撐結(jié)構(gòu)不但解決了單軸肩攪拌摩擦焊接頭常見的根部缺陷問題,并且提高了狹小空腔等密閉結(jié)構(gòu)的焊接操作性,大大簡化了焊接裝夾過程,提高了焊接生產(chǎn)效率。雙軸肩攪拌摩擦焊接技術(shù)在船舶、航空航天和軌道交通等工業(yè)制造領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景,正受到廣大科學(xué)工作者的密切關(guān)注。本文以國內(nèi)鋁合金軌道車輛制造業(yè)廣泛采用的6005A-T6鋁合金為研究對象,采用不同軸肩直徑的攪拌頭和焊接速度進行了雙軸肩攪拌摩擦焊接試驗。著重分析了攪拌頭軸肩尺寸和焊接速度對接頭的成形性能、微觀組織、力學(xué)性能以及電化學(xué)性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明,在一定焊接工藝參數(shù)范圍內(nèi),采用不同軸肩直徑的雙軸肩攪拌頭進行焊接均能得到焊縫表面成型良好的焊接接頭。雙軸肩攪拌摩擦焊接頭橫截面宏觀形貌呈上下表面寬而中間窄的“啞鈴型”,從微觀組織上可以分為四個區(qū)域:即母材區(qū)、熱影響區(qū)、熱力影響區(qū)和焊核區(qū)。焊核區(qū)在攪拌頭的熱力耦合作用下經(jīng)歷了動態(tài)再結(jié)晶過程,形成了細小的等軸晶組織,前進側(cè)熱力影響區(qū)晶粒發(fā)生較大彎曲變形、且該側(cè)熱力影響區(qū)與熱影響區(qū)之間分界線較后退側(cè)明顯。焊前母材坡口表面未清理干凈的氧化鋁在攪拌摩擦焊接過程中進入焊縫內(nèi)部形成“S線”,影響了接頭的抗拉強度及疲勞性能,屬于弱連接缺陷。當焊接工藝參數(shù)為:軸肩尺寸14mm、主軸旋轉(zhuǎn)速度800r/min、焊接速度600mm/min時,BT-FSW接頭力學(xué)性能最好,接頭平均抗拉強度為221.8Mpa,達到母材的78.6%,斷裂伸長率達到5.2%。沿母材到焊核區(qū)方向各區(qū)顯微硬度分布趨勢呈現(xiàn)高-低-高-高的近似“W”形,接頭顯微硬度最低值位于前進側(cè)熱影響區(qū)與熱力影響區(qū)交匯處。焊核區(qū)耐腐蝕性比母材好,在相同的焊接工藝參數(shù)條件下,軸肩尺寸越小則焊核區(qū)耐蝕性越好。BT-FSW接頭在107循環(huán)應(yīng)力條件下,接頭條件疲勞極限達到了95MPa。
【學(xué)位授予單位】：長春工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TG453.9

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本文編號：2514285