鎂-鋼無匙孔攪拌摩擦點焊設備與工藝研究.pdf

1、隨著人們對環(huán)境保護、資源節(jié)約意識的不斷深入與提高，結構輕量化已成為現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。鎂及鎂合金是目前可應用的最輕的結構材料，鋼鐵材料則依然是未來汽車材料的中堅力量，為了減輕汽車自重并保證其安全性能，多元材料結構型車體設計越來越受到汽車行業(yè)的青睞，而鎂和鋼的連接件既能減輕整體結構的重量，又能保證結構的強度，因而有著良好的應用前景。但鎂合金與鋼之間的物理性質差異巨大，使得兩者很難實現(xiàn)有效的連接，這已成為國內外共同關注并且急需解決的問題

2、。攪拌摩擦點焊因其接頭質量高、經濟、高效、清潔節(jié)能等優(yōu)點而具有很高的應用價值與市場潛力，故各個國家的焊接界都對攪拌摩擦點焊技術與新型攪拌摩擦點焊設備進行了大量研究。
　　本研究通過對實驗室原有無匙孔攪拌摩擦點焊設備及其運行原理的分析，設計制造了“偏心”無匙孔攪拌摩擦點焊設備，與原有設備相比，新設備主要在機身結構、傳動方案、焊接方法及控制方式等方面做了改進設計，提高了機身穩(wěn)定性，減少了噪音和震動，實現(xiàn)了主軸電機和攪拌頭之間的“零傳動

3、”。通過設計可旋轉的工作臺，改變了原有的焊接方法，增大了焊點面積，得到了成型美觀的圓形焊點；在控制系統(tǒng)方面，采用以PLC與矢量控制變頻器為核心的硬件與軟件系統(tǒng)設計，使用手動與自動兩種控制方式，操作簡單，使用方便，提高了焊接效率。使用新設備對3mm厚的AZ31B鎂合金和1mm厚DP600鍍鋅鋼進行搭接點焊試驗，通過正交試驗分析點焊接接頭的力學性能，并對接頭宏觀、微觀組織形貌及斷口進行分析，研究在新設備與不同的焊接方法下接頭的連接機理與斷裂

4、方式，結果表明：鎂鋼無匙孔攪拌摩擦點焊接頭質量的影響因素從大到小依次為：軸肩下壓量、攪拌頭旋轉速度、攪拌針伸出量，綜合考慮接頭力學性能和表面成形效果，得出最優(yōu)工藝參數(shù)為攪拌頭轉速1200r/min、軸肩下壓量0.2mm、攪拌針伸出量1.7mm；與實驗室原有設備相比，新設備在相應的參數(shù)范圍內得到的點焊接頭整體力學性能更好，接頭最大抗剪切載荷達到10.1KN；接頭軸肩作用區(qū)結合界面平整，結合界面處生成了寬度為6～9μm不等的“竹節(jié)狀”中間層