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上半月出版Casting·Forging·Welding金屬鑄鍛焊技術(shù)

鑄造鎂合金攪拌摩擦焊技術(shù)的研究現(xiàn)狀

游國強(qiáng)1,2，張均成1，陳勇1，，王向杰1

（1.重慶大學(xué)材料學(xué)院，重慶400030；2.國家鎂合金材料工程技術(shù)研究中心，重慶400030）

摘

要：簡要介紹了攪拌摩擦焊(FSW)的基本原理,并對幾種常用的鑄造鎂合金FSW進(jìn)行了以下幾方面綜述：工

藝因素對焊縫成型的影響,接頭的微觀組織,以及接頭的顯微硬度、屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度與母材的對比,焊縫斷口的位置以及斷口形貌。最后指出了FSW工藝在鑄造鎂合金應(yīng)用上的局限性。

關(guān)鍵詞：鑄造鎂合金；攪拌摩擦焊；焊縫成型；顯微組織；力學(xué)性能中圖分類號：TG146.2+.2;TG456.9

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號：1001-3814(2011)13-0099-04

ResearchProgressinFrictionStirWeldingofCastingMagnesiumAlloys

YOUGuoiang1,2，ZHANGJuncheng1,CHENYong1，WANGXiangjie1

(1.CollegeofMaterialsScienceandEngineering,ChongqingUniversity,Chongqing400030,China；2.NationalEngineeringResearchCenterforMagnesiumAlloyMaterials,Chongqing400030,China)

Abstract：ThebasictheoryofFSWwasintroduced.ThefollowingaspectsofFSWtoseveralcommonlyusedcastingmagnesiumalloysweresummarized：processfactorsonweldformation，microstructureofjoints，microhardnessandyieldstrength,tensilestrengthofjointcomparedwiththebasemetal，weldfracturelocationandfracturestyle.AndatlastthelimitationofFSWincastingmagnesiumalloywasreviewed.

Keywords：castingmagnesium;frictionstirwelding;weldformation;microstructure;mechanicalproperties

鎂合金零部件在汽車及摩托車領(lǐng)域的運(yùn)用逐漸增加,因而對鎂合金焊接技術(shù)的研究也相應(yīng)增多。由于鎂合金具有良好鑄造性能,所以鑄件的使用占有較大的比例。但是鑄件的連接多采用鉚接和膠結(jié),因此在一定程度上限制了鑄造件的發(fā)展[1-2]。目前商用鑄造鎂合金主要有AZ(AZ91D,AZ81)、AM(AM60,

并且不需要填絲和氣體保護(hù)[3],所以FSW對于鑄造鎂合金的焊接具有獨(dú)特的優(yōu)勢。

1攪拌摩擦焊技術(shù)

FSW的原理如圖1所示,其焊接過程分為三個(gè)

階段：攪拌頭插入階段、攪拌頭行走階段、攪拌頭提起階段。通過攪拌頭和軸肩同時(shí)與工件摩擦產(chǎn)生的熱量使焊縫金屬處于熱塑性狀態(tài),并在攪拌頭的壓力作用下使處于熱塑性狀態(tài)的金屬從攪拌頭前端向后部塑性流動(dòng),從而使焊件壓焊在一起。由于FSW過程不存在金屬的熔化,屬于固態(tài)連接過程,故焊接完成后不存在熔焊的各種缺陷(裂紋、氣孔、變形、合金元素?zé)龘p等)。

AM50)、AS(AS41B,AS21)和AE(AE41,AE42)等系

列。由于大型及結(jié)構(gòu)復(fù)雜的壓鑄件直接鑄造成型的難度大,成型后缺陷較多,通常采用鑄-連(焊接、鉚接)結(jié)合技術(shù),焊接常作為優(yōu)先選擇的連接方式。采用常規(guī)的方法焊接鑄造鎂合金時(shí),由于鎂合金熔點(diǎn)低,線膨脹系數(shù)和導(dǎo)熱率高,極易與氧氣和氮?dú)饨Y(jié)合,阻礙焊縫的成型和產(chǎn)生夾雜脆硬相,焊后容易變形和產(chǎn)生熱裂紋,使焊接接頭的力學(xué)性能下降。

針對鑄造鎂合金焊接的特點(diǎn)和難點(diǎn),國內(nèi)外已經(jīng)將攪拌摩擦焊(FSW)技術(shù)應(yīng)用于鑄造鎂合金的焊接,在FSW過程中金屬不熔化,焊接溫度相對較低,不易產(chǎn)生熔焊時(shí)的各種缺陷,焊接過程無飛濺、煙塵,

收稿日期：2011-03-10

基金項(xiàng)目：重慶市科技攻關(guān)項(xiàng)目(CSTC.2010AA4045);中央高�；�

科研業(yè)務(wù)資助項(xiàng)目(CDJXS11132226)

作者簡介：游國強(qiáng)(1978-),男,四川人,博士,講師;

電話:023-65112626;E-mail:you_cqu@

FSW是依靠攪拌頭的旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)工件

連接,因此攪拌頭的外形輪廓與轉(zhuǎn)速對FSW過程起

下壓力

前進(jìn)側(cè)軸肩

結(jié)合線

后退側(cè)攪拌針

圖1攪拌摩擦焊工作原理示意圖Fig.1Principleoffrictionstirwelding

《熱加工工藝》2011年第40卷第13期99

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