基于X形正反螺纹搅拌针的搅拌摩擦搭接焊材料流动及其影响下的接头成形规律

搅拌针大扎入下板是搅拌摩擦搭接焊(FSLW)常见的工艺方法,但向上弯曲的钩状缺陷会减小接头的有效搭接厚度,不利于获得高承载的接头。为实现钩状缺陷向下弯曲,设计了X形正反螺纹搅拌针并进行搅拌摩擦搭接焊过程材料流动行为的数值模拟,进而研究材料流动与接头成形间的关系。结果表明,在X形正反螺纹搅拌针作用下,焊接过程中焊核区下部与上部的材料分别向上与向下流动,在焊核区中间交汇后向沿水平方向流动;当材料交汇形成的材料集聚区位于原始搭接界面上方时,既可实现钩状缺陷的向下弯曲又可获得大宽度的焊核。在转速为800 rpm且焊速为300 mm/min时,2024-T4铝合金搭接焊接头的拉伸强度达到299.6 MPa,其大于已报道的2000系列铝合金接头强度值。