铝锂合金异型搅拌针下压式摩擦点焊接头成形、显微组织与力学性能

对2195铝锂合金进行了非圆截面异型搅拌针下压的回填式摩擦点焊(RFSSW)试验、预置异种铝合金示踪急停试验,并与圆柱形搅拌针下压、传统搅拌套下压回填式摩擦点焊进行了焊点成形对比。结果表明,I字形搅拌针下压点焊工艺可实现预置材料与被焊材料充分的流动混合,促进焊点成形,解决了传统点焊方法中心回填不足和侧面弱连接缺陷问题,并能有效抑制Hook进入焊点的长度。焊点力学性能实验表明,直径5.2mm搅拌针下压焊点剪切拉伸拉断力可达7.15kN,呈剪切断裂模式并表现为韧性断裂;十字拉伸拉断力可达3.04kN,呈下板塞型断裂模式;焊核具有较高的显微硬度,而接头热影响区发生明显软化。

基于非圆形搅拌针下压的5A06/2219-T6回填式摩擦点焊接头组织与力学性能

采用带非圆截面搅拌针的焊接工具对5A06与2219铝合金进行了搅拌针下压的回填式摩擦点焊试验,对焊点进行微观组织结构分析与力学性能测试。结果表明:在焊接过程中,特殊的材料流动使得上板与下板的材料在焊点内部呈层状混合,并在焊点中心下部形成了上板材料留存区域。焊点完全消除了传统套筒下压带来的焊点竖直界面弱连接及环沟槽现象,但更容易在焊点下部形成延伸至焊核内部的界面残留,随着下压量的增加,进一步演变为向下板弯曲的Hook特征。拉剪试验表明,焊点断裂载荷随下压量增大而增加,最大拉剪力为5.7 kN;断裂模式为由焊点底部Hook缺陷起裂,穿过焊核区扩展断裂。

搅拌摩擦焊中轴向压力变化分析

利用置于主轴内部的压力传感器采集搅拌摩擦焊接过程中的轴向压力值,分析轴向压力的变化规律来进一步理解搅拌摩擦焊的焊接过程。结果表明,在搅拌针下压过程中,轴向压力先增加后减小,最高压力值随着旋转速度的增加而增加;在轴肩下压过程中,压力再次增加直至下压过程停止;在搅拌头前进过程中,轴向压力先增加随后进入稳定阶段,在焊接速度不变的情况下压力值随旋转速度的增加而减小,在旋转速度不变的情况下压力随焊接速度的增加而增大。