铝/钢铆接辅助搅拌摩擦焊搭接接头组织与力学性能分析

目的利用搅拌摩擦焊技术对4mm以上厚度的铝/钢板材进行搭接焊接时,容易出现沿厚度方向温度梯度变化大、工艺窗口急剧变窄等问题,难以获得高质量的焊接接头。针对以上问题,采用铆接辅助搅拌摩擦焊的方法,以提高4mm以上厚度铝/钢板材搭接接头的力学性能。方法采用铆接辅助搅拌摩擦焊的方法实现了7mm厚6061铝合金板和8mm厚Q345钢板的搭接;研究了下压量对接头焊核晶粒尺寸、抗剪切力和显微硬度的影响,并分析了接头界面显微组织。结果随着下压量的增大,各接头焊核晶粒尺寸均呈现先减小后增大的趋势,其中矩形槽焊核晶粒尺寸由11.1μm减小至9.6μm后又增大至12.7μm,不开槽焊核晶粒尺寸由11.7μm减小至10.2μm后又增大至12.4μm。金属间化合物(IMC)层厚度随下压量的增大而增大,接头抗剪切力呈先增大后减小的趋势,当下压量为0.3mm时,矩形槽接头和不开槽接头抗剪切力均达到最大值,分别为17600N和15700N,并且在下压量为0.3mm时矩形槽接头和不开槽接头焊核区平均显微硬度均达到最大值,分别为81.1HV和76.8HV。结论在焊接速度为100mm/min、搅拌头转速为600r/min、轴肩下压量为0.3 mm时,利用铆接辅助搅拌摩擦焊可以提高搭接接头的力学性能,能够有效解决以往4mm以上厚度板材搭接接头力学性能较差的难题。