下扎深度对回填式搅拌摩擦点焊接头断裂行为的影响

为研究焊接工艺参数对回填式搅拌摩擦点焊(RFSSW)接头断裂行为的影响,以铝合金为例,通过改变焊接过程中套筒的下扎深度对上下板厚度不同的LY12铝合金进行RFSSW试验,从材料流动、原子扩散及接头软化等方面对其接头的断裂机理进行分析,并利用焊点的宏观形貌、显微组织和硬度进行验证。试验及分析结果表明:在RFSSW过程中,当套筒未扎透上板、hook缺陷较平且韧带在整个焊点厚度基本相同时,裂纹主要沿连接强度较弱的搭接面扩展,形成剪切断裂模式;当套筒下扎至下板厚度的15%、hook缺陷向上弯曲且套筒回抽路径产生裂纹缺陷时,裂纹更倾向于沿着原子扩散时间较短的套筒回抽路径扩展,形成剪切塞型断裂模式;随着套筒进一步下扎至下板厚的35%且hook缺陷向下弯曲,裂纹更容易沿着下板中的套筒回抽路径向下扩展;当裂纹扩展到下板的下表面时,形成塞型断裂模式,断口形貌与断裂机理的分析结果相吻合。

下扎深度对7075铝合金搅拌摩擦点焊接头组织和性能的影响

对3 mm厚的7075-T6铝板进行搅拌摩擦点焊试验,研究下扎深度对接头组织和力学性能的影响。结果表明,搅拌区晶粒得到极大细化和均匀化,它的晶粒尺寸随下扎深度的增加而逐渐增大。随着下扎深度增加,接头畸变高度和畸变角度先减小后增大,变形区宽度先增大后减小,下扎深度为5.1 mm时,它的有效结合区宽度及变形区宽度最大,畸变高度和畸变角度最小。接头的拉剪载荷随下扎深度的增加先增大后减小,下扎深度5.1 mm的接头获得最大的拉剪载荷值,为12.44 kN,同时它的焊点表面成形良好,结合程度最佳。接头在拉伸试验中的失效方式为韧-脆混合型断裂。