搅拌摩擦焊自问世以来,解决了用常规熔焊技术难以焊接的铝合金、铜、镁等合金的连接问题,其优良的焊接性能受到了国内外研究者的广泛关注。在FSW过程中如何获得优质的接头质量是其中一个研究重点,而对焊接中影响焊接接头质量的基本因素的研究更是重点中的重点。很多研究者就搅拌摩擦焊焊接工艺对焊接质量的影响进行了研究,所发表的相关论文中已经给出了不同焊接工艺与焊接质量的对应关系。为了进一步揭示搅拌摩擦焊焊接机理,本课题在以前的研究基础上,深入到工艺对焊接质量的影响实质,从热量和力对焊缝金属塑性流动情况和对接头晶粒度共同作用的方面,分析了焊接工艺如何通过热量和力这两个最基本的因素影响焊接接头质量。课题内容包括理论计算和工艺实验两部分。 在理论计算中,通过如下三个实验获得理论计算所需要的相关数据:(1)测量实验中所使用搅拌摩擦焊机上驱动水平工作台运动的电动机的输出功率,以便于计算搅拌针与被焊金属之间的作用力;(2)测量摩擦头材料与被焊材料高温下的摩擦系数,为计算二者之间的摩擦力做准备;(3)测量被焊材料高温下的抗剪切性能,作为判断塑性金属发生流动的条件。 在工艺实验部分,将焊缝的微观形貌图与理论计算结果对比,确定影响焊缝金属塑性流动区域宽度的因素及其影响程度。通过观察焊缝不同位置的组织形态,对热量和力在搅拌摩擦焊接过程中对塑性金属流动情况的影响进行分析,认为在热量与力的共同作用下接头金属在厚度方向上由于流动机理不同而出现分层现象。同时分析了焊接接头各区域内晶粒度与热力共同作用的关系,得出结论:接头各区域组织晶粒度的不同是由于热量和力作用比重不同而造成的。最后,对不同焊接工艺下得到的焊缝进行对比分析,从热力耦合作用方面总结了焊缝出现缺陷的原因。 本研究为更好的理解搅拌摩擦焊的焊接机理,为进一步分析影响搅拌摩擦焊焊缝成形因素莫定了基础。有利于更好的理解焊接工艺对焊缝质量的影响情况,对于确定焊接参数、优化焊接工艺、控制焊接接头组织和性能有重要的实用价值。