鋁合金無匙孔攪拌摩擦點(diǎn)焊工藝及疲勞特性研究.pdf

1、攪拌摩擦點(diǎn)焊作為一種綠色焊接技術(shù)，該技術(shù)在焊接有色金屬（尤其是鋁合金）時(shí)，與電阻點(diǎn)焊、鉚接等相比較，能獲得性能更好的焊接接頭。也就是說攪拌摩擦點(diǎn)焊技術(shù)在焊接鋁合金時(shí)具有很大的優(yōu)越性。因此，攪拌摩擦點(diǎn)焊技術(shù)在未來必將替代電阻點(diǎn)焊技術(shù)，成為成為汽車制造過程中的關(guān)鍵技術(shù)，那么，攪拌摩擦點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)、疲勞特性等，將成為我們重點(diǎn)要解決的問題，它具有十分重要的工程意義。
　　通過兩臺不同的攪拌摩擦點(diǎn)焊設(shè)備對6082-T6鋁合金進(jìn)行無匙孔

2、攪拌摩擦點(diǎn)焊，依所獲得的焊接試件為研究對象，從不同的層面著手研究攪拌摩擦點(diǎn)焊組織結(jié)構(gòu)及性能。在兩種方式下均獲得了表面平整，成形美觀的焊接接頭。同時(shí)，根據(jù)他們各自的特點(diǎn)分別利用正交試驗(yàn)進(jìn)行工藝優(yōu)化，尋找到他們的最優(yōu)參數(shù)。最終發(fā)現(xiàn)在回填時(shí)攪拌摩擦點(diǎn)焊抗拉剪性能研究當(dāng)中，攪拌套的下扎深度對點(diǎn)焊接頭的抗拉剪載荷值的影響最大，其次是攪拌頭的旋轉(zhuǎn)速度，再次是攪拌套的下扎時(shí)間，最后是攪拌針的回填時(shí)間。最優(yōu)參數(shù)為攪拌頭轉(zhuǎn)速2100r/min、攪拌套下扎

3、時(shí)間為3.5s、攪拌針回填時(shí)間為2.1s、攪拌套下扎深度為2.7mm。而在回抽式攪拌摩擦點(diǎn)焊剝離性能的研究當(dāng)中，攪拌針的伸出量對點(diǎn)焊接頭的抗拉剪載荷值的影響最大，其次是攪拌頭的旋轉(zhuǎn)速度，最后是焊接停留時(shí)間，最優(yōu)參數(shù)為攪拌頭的旋轉(zhuǎn)速度為1000r/min、焊接停留時(shí)間為8s、攪拌針伸出量為2.8mm。同時(shí)對他們的組織結(jié)構(gòu)及拉剪斷口進(jìn)行觀察分析，發(fā)現(xiàn)回抽式FSSW接頭各區(qū)域的組織晶粒比與其相對應(yīng)的回填式FSSW的大；并測試了點(diǎn)焊接頭橫截面顯

4、微硬度分布，它們的接頭橫截面顯微硬度均呈‘W’分布。
　　對2mm厚的6082-T6鋁合金回填式FSSW接頭的疲勞性能進(jìn)行了研究。在最優(yōu)的焊接工藝參數(shù)及良好的焊接接頭的基礎(chǔ)上，完成了點(diǎn)焊接頭的疲勞實(shí)驗(yàn)，對點(diǎn)焊接頭薄弱環(huán)節(jié)的微觀組織和疲勞斷口的形貌進(jìn)行觀察及分析,得到了在一定范圍內(nèi)預(yù)測疲勞壽命的表達(dá)式。結(jié)果表明：疲勞裂紋在上下板間的接頭根部起裂,在熱影響區(qū)和熱力影響區(qū)的交界處擴(kuò)展直至斷裂；微量元素形成的強(qiáng)化相在很大程度上影響點(diǎn)焊接頭

5、的疲勞性能；點(diǎn)焊接頭的疲勞壽命隨著應(yīng)力強(qiáng)度因子的變小呈現(xiàn)增大趨勢；對回抽式FSSW的疲勞特性進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)在同樣的載荷作用下其疲勞壽命遠(yuǎn)低于回填式FSSW的。
　　利用有限元分析軟件ANSYS模擬了6082-T6鋁合金回填式FSSW接頭在不同載荷作用下的應(yīng)力場，進(jìn)而分別運(yùn)用名義應(yīng)力法和局部應(yīng)力-應(yīng)變法計(jì)算得到當(dāng)前載荷水平下的疲勞壽命，發(fā)現(xiàn)在較大的載荷水平下，應(yīng)力法分析結(jié)果與試樣實(shí)際壽命接近，在較小的載荷水平下，局部應(yīng)力-應(yīng)變法分析