采用內(nèi)含冷卻介質(zhì)通路的銅壓板作為激冷源,放置在焊縫上表面兩側(cè),進行3 mm厚6005A-T6鋁合金攪拌摩擦焊工藝研究。試驗結(jié)果表明,焊接工藝顯著影響接頭成形。在合適工藝參數(shù)下,采用控冷工藝可顯著改善接頭成形。與常規(guī)工藝接頭相比,控冷接頭焊縫表面飛邊明顯減小且弧紋清晰;焊核區(qū)相對較小且沿板厚方向軸肩作用區(qū)明顯變窄。當熱輸入過小時,焊接接頭存在空洞缺陷。接頭成形差異與材料流動行為密切相關。 

【文章來源】：熱加工工藝. 2020,49(19)北大核心

【文章頁數(shù)】：3 頁

【部分圖文】：

控冷攪拌摩擦焊工藝示意圖

圖2為1600 r/min、600 mm/min焊接工藝參數(shù)下不同冷卻工藝焊接接頭的宏觀形貌。兩種工藝接頭表面均不存在溝槽等缺陷，但圖2(a）中常規(guī)接頭的焊縫邊緣存在較大飛邊。與之相比，控冷工藝焊縫前進側(cè)的邊緣光滑無飛邊，后退側(cè)飛邊較小且呈毛絮狀，如圖2(b）所示。眾所周知，飛邊的形成與FSW過程中材料流動行為密切相關。焊縫材料由于焊接熱輸入發(fā)生塑化，在頂鍛力的作用下被擠出焊縫，并在軸肩帶動下由前進側(cè)轉(zhuǎn)移到后退側(cè)最終形成飛邊[9]。與常規(guī)工藝相比，控冷工藝熱輸入較小，焊縫內(nèi)材料塑化程度較小，因此在頂鍛力作用下被擠出焊縫的材料減少，從而形成細小的飛邊。一般而言，大的飛邊意味著較多材料被擠出焊核（stirzone,SZ），接頭內(nèi)部由于材料不足易產(chǎn)生空洞、隧道等缺陷[1]。此外，與圖2(a）相比，圖2(b）中控冷焊縫表面的弧紋更加清晰且無毛刺黏連。綜上，合適焊接工藝參數(shù)下控冷工藝有助于改善鋁合金FSW接頭宏觀成形。2.2 橫截面形貌

常規(guī)及控冷接頭的SZ尺寸存在明顯差異。首先，與常規(guī)接頭相比，控冷接頭軸肩作用區(qū)沿板厚方向明顯變窄。這主要是由于放置在焊縫兩側(cè)的銅壓板在焊接過程中吸收了軸肩產(chǎn)生的摩擦熱，軸肩下方發(fā)生塑化的材料減少，使得軸肩作用區(qū)沿板厚方向變窄。這在一定程度上改善了接頭質(zhì)量沿板厚方向的不均勻性。其次，由于軸肩作用區(qū)變窄，控冷接頭攪拌針作用區(qū)沿板厚方向明顯增大；在垂直于焊縫方向，控冷接頭底部的攪拌針作用區(qū)寬度相較于常規(guī)接頭明顯變窄。FSW過程中，帶有右旋螺紋的攪拌針逆時針旋轉(zhuǎn)，軸肩作用區(qū)發(fā)生塑化的材料在攪拌針的帶動下向下流動并在針端釋放[10]；控冷條件下軸肩作用區(qū)的塑化材料減少，且相對較小的熱輸入在一定程度上減慢了材料的流動速率，從而在針端釋放的材料減少，且其對SZ周圍材料的推力變小。因此，控冷接頭底部的攪拌針作用區(qū)呈現(xiàn)圖3(b）所示形貌。在低熱輸入條件（800r/min、200mm/min）下，控冷接頭前進側(cè)的攪拌針作用區(qū)存在空洞缺陷，如圖4所示。由于熱輸入過小，SZ內(nèi)材料流動速率減小，攪拌針尖端釋放的材料不足以填充前進的攪拌針后方所留下的空腔，最終形成了空洞缺陷。因此，過低的熱輸入不利于鋁合金FSW接頭的成形。

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3606390