搅拌针转速对6061-T6铝合金搅拌摩擦焊接头焊接温度及硬度分布的影响

通过试验研究了960~1800r·min^(-1)搅拌针转速下6061-T6铝合金搅拌摩擦焊接头的硬度分布;采用ABAQUS软件对搅拌摩擦焊过程的温度分布进行有限元模拟,通过热影响区测温点的温度变化对模型进行验证,模拟研究搅拌针转速对热影响区焊接温度的影响,并建立焊接温度分布与接头硬度分布的对应关系。结果表明:接头最低硬度位于热影响区或焊核+热机影响区。当搅拌针转速不高于1200r·min^(-1)时,后退侧最低硬度(RLH)区域的硬度低于前进侧最低硬度(ALH)区域,RLH区域为接头力学性能的最薄弱位置;当搅拌针转速高于1200r·min^(-1)后,ALH区域的硬度低于RLH区域,ALH区域成为最薄弱位置。模拟得到热影响区不同测温点的温度变化趋势与试验结果相吻合,峰值温度的最大相对误差为2.6%,说明该模型可以准确预测6061-T6铝合金在搅拌摩擦焊接过程中的温度分布。当搅拌针转速不超过1200r·min^(-1)时,RLH区域的峰值温度比ALH区域更高,析出相溶解更多,硬度更低;当搅拌针转速高于1200r·min^(-1)后,ALH区域的峰值温度更高,在高温区域停留的时间更长,析出相溶解更严重,硬度更低。通过模拟获得接头焊接时峰值温度超过400℃且降温速率最慢的区域,即为接头力学性能的最薄弱位置。