铸造镁合金搅拌摩擦焊技术的研究现状

  本文关键词：铸造镁合金搅拌摩擦焊技术的研究现状，由笔耕文化传播整理发布。

上半月出版Casting·Forging·Welding金属铸锻焊技术

铸造镁合金搅拌摩擦焊技术的研究现状

游国强1,2，张均成1，陈勇1，，王向杰1

（1.重庆大学材料学院，重庆400030；2.国家镁合金材料工程技术研究中心，重庆400030）

摘

要：简要介绍了搅拌摩擦焊(FSW)的基本原理,并对几种常用的铸造镁合金FSW进行了以下几方面综述：工

艺因素对焊缝成型的影响,接头的微观组织,以及接头的显微硬度、屈服强度、抗拉强度与母材的对比,焊缝断口的位置以及断口形貌。最后指出了FSW工艺在铸造镁合金应用上的局限性。

关键词：铸造镁合金；搅拌摩擦焊；焊缝成型；显微组织；力学性能中图分类号：TG146.2+.2;TG456.9

文献标识码：A

文章编号：1001-3814(2011)13-0099-04

ResearchProgressinFrictionStirWeldingofCastingMagnesiumAlloys

YOUGuoiang1,2，ZHANGJuncheng1,CHENYong1，WANGXiangjie1

(1.CollegeofMaterialsScienceandEngineering,ChongqingUniversity,Chongqing400030,China；2.NationalEngineeringResearchCenterforMagnesiumAlloyMaterials,Chongqing400030,China)

Abstract：ThebasictheoryofFSWwasintroduced.ThefollowingaspectsofFSWtoseveralcommonlyusedcastingmagnesiumalloysweresummarized：processfactorsonweldformation，microstructureofjoints，microhardnessandyieldstrength,tensilestrengthofjointcomparedwiththebasemetal，weldfracturelocationandfracturestyle.AndatlastthelimitationofFSWincastingmagnesiumalloywasreviewed.

Keywords：castingmagnesium;frictionstirwelding;weldformation;microstructure;mechanicalproperties

镁合金零部件在汽车及摩托车领域的运用逐渐增加,因而对镁合金焊接技术的研究也相应增多。由于镁合金具有良好铸造性能,所以铸件的使用占有较大的比例。但是铸件的连接多采用铆接和胶结,因此在一定程度上限制了铸造件的发展[1-2]。目前商用铸造镁合金主要有AZ(AZ91D,AZ81)、AM(AM60,

并且不需要填丝和气体保护[3],所以FSW对于铸造镁合金的焊接具有独特的优势。

1搅拌摩擦焊技术

FSW的原理如图1所示,其焊接过程分为三个

阶段：搅拌头插入阶段、搅拌头行走阶段、搅拌头提起阶段。通过搅拌头和轴肩同时与工件摩擦产生的热量使焊缝金属处于热塑性状态,并在搅拌头的压力作用下使处于热塑性状态的金属从搅拌头前端向后部塑性流动,从而使焊件压焊在一起。由于FSW过程不存在金属的熔化,属于固态连接过程,故焊接完成后不存在熔焊的各种缺陷(裂纹、气孔、变形、合金元素烧损等)。

AM50)、AS(AS41B,AS21)和AE(AE41,AE42)等系

列。由于大型及结构复杂的压铸件直接铸造成型的难度大,成型后缺陷较多,通常采用铸-连(焊接、铆接)结合技术,焊接常作为优先选择的连接方式。采用常规的方法焊接铸造镁合金时,由于镁合金熔点低,线膨胀系数和导热率高,极易与氧气和氮气结合,阻碍焊缝的成型和产生夹杂脆硬相,焊后容易变形和产生热裂纹,使焊接接头的力学性能下降。

针对铸造镁合金焊接的特点和难点,国内外已经将搅拌摩擦焊(FSW)技术应用于铸造镁合金的焊接,在FSW过程中金属不熔化,焊接温度相对较低,不易产生熔焊时的各种缺陷,焊接过程无飞溅、烟尘,

收稿日期：2011-03-10

基金项目：重庆市科技攻关项目(CSTC.2010AA4045);中央高校基本

科研业务资助项目(CDJXS11132226)

作者简介：游国强(1978-),男,四川人,博士,讲师;

电话:023-65112626;E-mail:you_cqu@

FSW是依靠搅拌头的旋转和移动来实现工件

连接,因此搅拌头的外形轮廓与转速对FSW过程起

下压力

前进侧轴肩

结合线

后退侧搅拌针

图1搅拌摩擦焊工作原理示意图Fig.1Principleoffrictionstirwelding

《热加工工艺》2011年第40卷第13期99

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