基于非圆形搅拌针下压的5A06/2219-T6回填式摩擦点焊接头组织与力学性能

发布时间：2024-03-31 12:28

　　采用带非圆截面搅拌针的焊接工具对5A06与2219铝合金进行了搅拌针下压的回填式摩擦点焊试验,对焊点进行微观组织结构分析与力学性能测试。结果表明:在焊接过程中,特殊的材料流动使得上板与下板的材料在焊点内部呈层状混合,并在焊点中心下部形成了上板材料留存区域。焊点完全消除了传统套筒下压带来的焊点竖直界面弱连接及环沟槽现象,但更容易在焊点下部形成延伸至焊核内部的界面残留,随着下压量的增加,进一步演变为向下板弯曲的Hook特征。拉剪试验表明,焊点断裂载荷随下压量增大而增加,最大拉剪力为5.7kN;断裂模式为由焊点底部Hook缺陷起裂,穿过焊核区扩展断裂。

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【部分图文】：

图1焊接工具及相应的焊接过程示意图

图1所示为焊接工具及相应的焊接过程示意图。由图1(a)可知，焊接工具的套筒直径为9mm，搅拌针外径为5.2mm，其中，搅拌针端面形状为直径5.2mm圆与长轴5.5mm短轴2.5mm椭圆相交得到，轴向长度3mm。针下压回填式摩擦点焊技术的基本过程与传统的摩擦点焊过程类似....

图2典型焊点横截面组织形貌

图2所示为典型的焊点横截面组织形貌。由图2可知，焊点内部无明显的缺陷存在。与传统套筒下压所得到的焊点形貌不同，搅拌针下压情况下得到的焊点直径较小，在搭接界面处，焊点的直径仅稍大于搅拌针直径。同时，在微观组织形貌上与套筒下压存在较大的区别，在传统套下压方式下，材料的混合主要集中在套....

图3图2中焊点区内各区域微观形貌

据分析，在其他参数不变的条件下，增加下压深度通常意味着增加焊接热输入，也带来对焊接区域更强的摩擦剪切作用，这有利于原始搭接界面氧化膜的破碎和弥散分布。因此，随着下压量的增加，首先造成的是Hook高度的增加，但继续增加下压量，材料流动增剧且温度升高，使得一部分氧化膜破碎消失，在继续....

图4不同下压深度对应的混合区底部形貌

图3图2中焊点区内各区域微观形貌因此，从实验结果来看，采用非圆截面搅拌针进行针下压回填式摩擦点焊，消除了传统套下压方式带来的侧面弱连接问题，上下试板在混合区内以相互交叠的层状形式相混合形成了具有良好冶金结合的焊核区域。但同样地，非圆截面搅拌针下压得到的焊点容易导致原始搭接界面残....

本文编号：3943935