转速对Al/Mg异种合金超声-静止轴肩辅助搅拌摩擦焊接头的影响

采用超声-静止轴肩辅助搅拌摩擦焊技术对3 mm厚6061-T6铝合金和AZ31B镁合金进行焊接,并研究转速对接头成形、显微组织和拉伸性能的影响。结果表明,焊核中存在大量铝/镁合金混合后形成的夹层状组织,随着转速的升高,夹层组织先细化后又出现增大趋势。铝/镁界面形成的复杂互锁结构可延长界面连接长度,界面互锁程度随转速增大而提高。接头拉伸强度随着转速的增大呈现先上升后下降的趋势,并在1000 r/min转速下达到最大值131 MPa。

铝合金静止轴肩搅拌摩擦焊残余应力超声波法测量

开发了静止轴肩搅拌摩擦焊装置,在焊接过程中搅拌装置外部轴肩不旋转,内部搅拌针旋转,获得了无弧纹的搅拌摩擦焊缝表面。焊接了6系列铝合金挤压型材和7系列平板对接定轴肩搅拌摩擦焊试件,使用超声波焊接残余应力测量方法对静止轴肩搅拌摩擦焊残余应力场进行了测量。测量结果表明搅拌摩擦焊残余应力最大值可达母材抗拉强度的66%左右,应力峰值不低于弧焊,纵向残余应力最大值产生在焊缝热影响区边界附近,横向残余应力值低于纵向残余应力。

基于自适应面-体热源模型的6005A-T6铝合金静止轴肩搅拌摩擦焊温度场数值模拟

以3 mm厚6065A-T6铝合金板为研究对象,利用ABAQUS软件模拟静止轴肩搅拌摩擦焊接过程中温度场以及焊缝区域各点的热循环曲线,研究不同焊接速度对焊缝区域温度峰值的影响规律。结果表明:随着焊接速度的增大,热源中心的峰值温度逐步降低,焊核高温区域面积明显减小。常规搅拌摩擦焊横截面温度云图呈上宽下窄的“碗状”分布,而静止轴肩搅拌摩擦焊的则类似于搅拌针的“锥形”形貌。在相同工艺参数下,静止轴肩搅拌摩擦焊相比于常规焊接工艺,能使焊核区域峰值温度降低大约30℃,所得的横截面温度场分布也更均匀。金相实验观测到的接头横截面形貌与模拟结果相匹配,有限元模拟结果与温度场实测结果良好吻合,说明所建立的自适应面-体热源模型能指导和预测实际焊接过程。