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6005A铝合金静轴肩搅拌摩擦焊接头性能研究

更新时间：2009-03-28

0 引言

搅拌摩擦焊作为一项新型固相连接技术由于其热变形小、生产效率高、成本低等优势正迅速在轻质合金领域应用，特别是在以铝合金为主要生产材料的轨道列车制造方面，搅拌摩擦焊技术的应用更加深入。目前，6005A铝合金型材是国内生产高铁列车侧墙板的主要材料，搅拌摩擦焊技术在该种材料上已经实现初步的工程化生产应用。

经过不同护理，观察组总依从度为94.87%，高于对照组的64.10%，组间比较，差异具有统计学意义（P＜0.05）。见表2。

静轴肩搅拌摩擦焊作为搅拌摩擦焊领域的新技术，已经在热输入量、接头组织、焊缝表面粗糙度等方面展现出优势，而该技术在6005A铝合金上的应用，以及接头力学性能、横截面微观组织等方面的研究成果较为有限。

1 试验材料及方法

本试验所用材料为6005A铝合金型材，材料的力学性能如表1所示。

 

表1 母材力学性能

  

标号拉伸强度(MPa)屈服强度(MPa)延伸率(%)B-1279．75257．779．42B-2305．28272．8810．38B-3312．37279．3811．62B-4306．46280．947．80B-5322．19292．389．91平均值305．21276．679．83

试验设备采用静龙门搅拌摩擦焊设备，配备静轴肩专用刀柄实现静轴肩搅拌摩擦焊。针对本试验材料接头组合形式，焊接方式采用对搭接双面焊接，搅拌头针长4.5 mm，自带轴间直径10 mm，刀柄配静止轴肩直径18 mm。

1)对6005A型材进行静轴肩搅拌摩擦焊焊接，采用工程化应用的焊接参数，其接头抗拉强度可以达到母材的70%～73%之间，屈服强度可以达到母材的53%～56%。

考虑到该技术在工程化生产中的应用需要，试验采用焊接速度为1 000 mm/min，转速从1 700～2 300 rpm，运用以上参数对试样进行焊接。焊后在焊缝中间部分取样制作成标准力学检测试样与金相检测试样分别进行拉伸、弯曲检测与横截面组织结构观测。

2 试验结果及讨论

2.1 力学性能分析

2)6005A型材静轴肩搅拌摩擦接头试样弯曲检测中，低转速试样背弯出现裂纹，提高转速后裂纹消失，这是由于焊缝根部出现组织混浊区域。

弯曲检测后的试样如图1(c)所示，从检测结果看，试样在转速较低的1 700 rpm与1 800 rpm的背弯检测出现裂纹，随着转速的提高，试样弯曲性能均达到合格，即180°无裂纹。

2.2 组织结构检测

江边久望，白雾茫茫，多年前的那个少年似乎重新回来，这条中国的大江曾经给过她多少慰藉，深深印刻于脑海，永生不灭。

  

图1 检测后的拉伸与弯曲试样

  

图2 接接头横截面组织(焊速1 000 mm/min转速)

3 结语

平衡点是指物体上的一个小点。只要重心落在这个点上，不用外力帮忙，也能保持平衡。这是因为物体本身的所有重量，都平均分配在平衡点周围了。

各参数静轴肩搅拌摩擦焊试样横截面金相照片如图2所示，金相试样经抛光处理后采用混合酸(Keller试剂)进行腐蚀，利用光学显微镜对焊缝横截面进行微观组织观测。从图中可以看出，焊缝区域组织均匀，没有出现裂纹、空洞等缺陷，焊缝的前进侧与母材边界较为明显，而后退侧组织比较模糊。部分参数焊缝的根部靠近前进侧附近出现组织混浊不均匀区域，这种区域的形成解释了在弯曲试验中，低转速试样出现背完裂纹现象。各参数焊缝横截面均出现不同程度的s型曲线，焊缝表面平整光滑，没有飞边、隧道等缺陷。

拉伸检测后的试样如图1(a)所示，全部试样断裂方式一致，裂缝均出现在焊缝前进侧与母材交界处(图1(b))。试样抗拉强度的平均值在215.04～222.05 MPa之间，屈服强度平均值在146.79～155.15 MPa之间，可见在焊速为1 000 mm/min时，静轴肩搅拌摩擦焊的接头抗拉强度保持在母材的70%～73%之间，屈服强度是母材的53%～56%(表1)，试验中抗拉强度最大值出现在转速为2 100 rpm，通过应力-应变曲线图也可看出该参数的拉伸性能优于其他参数，且各参数的拉伸性能总体保持平稳，没有出现大幅度波动。

3)6005A型材静轴肩搅拌摩擦焊焊缝横截面组织均匀，无裂纹、空洞等缺陷，但s型曲线依然存在，焊缝表面无飞边、隧道等缺陷。

我在新西兰做获奖演说时，我讲过“文学是另一种造屋”。写作就是造屋，第一个层面的造屋是使人们有个安居的地方，让心灵有一个安顿的地方，作品就是心灵的屋子；第二个层面的造屋是指每个人都向往自由，自由在哪里能实现？是在文学的这个屋子里实现，因为这个屋子是我的，我可以在这个地方自由地放飞我的思想。从这个意义上讲，你想得到的自由，写作可以满足你。

参考文献：

[1] 高井英夫.摩擦搅拌焊接工艺在铁道车辆上的应用[J].国外机车车辆工艺，2005(5)：24.

 
刘仁高，陈勇
《技术与市场》 2018年第05期
《技术与市场》2018年第05期文献

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