铝合金搅拌摩擦点焊温度场及流场研究

【摘要】搅拌摩擦点焊(FSSW)是在搅拌摩擦焊(FSW)基础上发展的一种新型固相焊接技术,在焊接铝合金等轻质合金方面有不可替代的优越性。近年来随着铝合金等轻质合金在汽车制造业中广泛运用,铝合金搅拌摩擦点焊的研究具有非常重要的意义。本文针对2mm+2mm厚的6082-T6铝合金搭接接头和LY12铝合金搭接接头进行无匙孔搅拌摩擦点焊力学性能研究,找出无匙孔搅拌摩擦点焊最优的焊接工艺参数。对6082-T6铝合金回填式搅拌摩擦点焊进行温度场和流场进行实验分析,研究回填式搅拌摩擦点焊接头的形成机理。研究结果表明,6082-T6铝合金搅拌摩擦点焊的最优的工艺参数为：搅拌头的旋转速度为：1400r/min,搅拌针停留时间16s,搅拌针后退时间5s。LY12铝合金搅拌摩擦点焊的最优的工艺参数为：搅拌头的旋转速度1200r/min,搅拌针停留时间16s,搅拌针后退时间5s。对无匙孔搅拌摩擦点焊最优工艺参数下点焊接头进行显微硬度测试,测试结果表明6082-T6铝合金和LY12铝合金点焊接头的显微硬度呈W分布,6082-T6铝合金点焊接头中,母材的显微硬度值最高,热影响区的显微硬度值最低；LY12铝合金点焊接头中,塑性区显微硬度值最高,热影响区最小。对剪切断口进行电子扫描分析,发现点焊接头首先在热影响区起裂,6082-T6铝合金接头断裂形式为韧性断裂,而LY12铝合金接头的断裂形式为脆性断裂和韧性断裂共存的混合断裂。对6082-T6铝合金回填式搅拌摩擦点焊接头进行温度测量,结果表明,各特征点的温度在焊接过程中上升的速度很快,温度降低的速度比较缓慢；袖筒搅拌区的温度最高,探针区次之,母材区距袖筒外边缘越远,温度越低。对6082-T6铝合金回填式搅拌摩擦点焊接头进行三维流场研究,点焊接头横截面和纵截面宏观形貌为探针区凹陷的碗状,示踪元素Fe粉在横截面和纵截面上分布不均匀,探针区域Fe粉的分布较多,探针周围Fe粉分布较少；横截面上前进边Fe粉分布少于后退边,纵截面上前进边的Fe粉多于后退边。在层切截面上,Fe粉分布呈螺旋式,在接头的后退边堆积了大量的Fe粉,而前进边Fe粉分布较少。搅拌头的旋转速度和搅拌头的下扎量对点焊接头的塑性流动性具有一定的影响,随着搅拌头旋转速度的增加,点焊接头塑性金属流动性变好；随着搅拌头扎入深度的增加,点焊接头塑型金属的流动性变差。
【作者】孙学敏；
【导师】王希靖；
【作者基本信息】兰州理工大学，材料加工工程，2014，硕士
【关键词】搅拌摩擦点焊；6082-T6铝合金；LY12铝合金；工艺参数；力学性能；温度场；塑型金属流动性；

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