轴肩形貌对超薄铝合金μFSW接头力学性能及热力过程影响

采用微连接搅拌摩擦焊技术焊接厚度为0.5 mm的6061-T6超薄铝合金,研究了3种不同轴肩形貌的搅拌头对6061-T6薄壁结构对接接头成形品质、微观组织、力学性能、焊接热循环及力的过程的影响差异,并逐一分析3种焊缝横截面塑性金属的流动特性。结果表明:焊缝表面成形效果受焊接热输入量的影响显著。3种轴肩形貌各异的搅拌头所形成接头横截面硬度分布趋势基本呈“W”形。无针的三渐开线导流槽轴肩焊接接头焊核区中心处最高硬度值及热机影响区最低硬度值均为三者中最高。三渐开线导流槽带针轴肩所形成接头力学性能表现突出,其拉伸强度、屈服强度和断后伸长率均高于其余两者,拉伸断口主要呈韧性断裂。热循环及力的过程参数能够精准反映焊接状态的变化趋势。维持焊缝金属软化所需热量来源于轴肩与工件的摩擦生热以及工件受轴肩轴向力和前进力所做之功。轴向力、前进力会随金属软化程度不同而波动,这种波动对塑性金属的迁移实现动态调节。轴肩表面对焊缝上部作用较强,驱动了前进侧与后退侧塑性金属迁移;搅拌头针部促进了塑性金属与垫板的作用,为焊缝金属上下部分流动提供了驱动力。实现最佳产热潜能是搅拌针与渐开线沟槽的综合结果,二者协同更易形成成形良好的焊缝。

轴肩形貌对铝合金搅拌摩擦焊焊缝金属流动的影响

采用轴肩凹面内渐近线凹槽个数分别为0,2,4,6的搅拌头,并结合镶嵌标示材料方法进行焊接试验,分析轴肩形貌对焊缝金属流动影响.结果表明,随渐近线凹槽数增加,焊核区尺寸及其两侧标示材料向上迁移最大高度先增大后减小,同一焊缝中前进侧标示材料迁移高度始终大于返回侧.使用渐近线凹槽数为4个的搅拌头焊接时可使焊缝中的疏松缺陷消失,且焊核区面积、宽度及其两侧标示材料向上迁移高度最大.适当增大渐近线凹槽数,可增大金属塑化程度及其向下迁移量,改善焊缝成形质量.

轴肩形貌对搅拌摩擦搭接焊材料流动与接头成形的影响

以2024-T4铝合金为研究对象,基于流体力学软件FLUENT对不同轴肩形貌的搅拌摩擦搭接焊中材料的流动行为进行模拟,并进行了试验验证。数值模拟结果表明：搅拌头轴肩边缘处的材料具有较大的流动速率;材料的流速随着距搅拌头距离的增加而减小。相比于同心圆轴肩的搅拌头,使用六螺旋轴肩搅拌头可在搭接面处具有更大的流动速率。试验结果表明,使用六螺旋轴肩所得的钩状缺陷向上弯曲程度更大,揭示了模拟结果的正确性。