焊接（５）

ｗｅｌｄｉｎｇ

●焊接技术●

铝合金搅拌摩擦焊焊接缺陷分析

张忠科，孙丙岩，王希靖，王丽

（兰州理工大学甘肃省有色金属新材料省部共建国家重点实验室，甘肃兰州７３００５０）

摘

要：采用搅拌摩擦焊方法对６ｍｍ厚的２Ａ１２及３Ａ２１铝合金进行焊接。对其焊接速度、旋转速度及压入

量等工艺参数选择不当所产生的接头缺陷进行了分析；焊接缺陷的产生与焊接热输入及焊缝塑性金属的软化相关。当热输入不足或者塑性金属的软化程度较差时都会导致焊接缺陷的形成。

关键词：搅拌摩擦焊；缺陷；２Ａ１２铝合金；３Ａ２１铝合金中图分类号：ＴＧ４５３

文献标识码：Ａ

文章编号：１００１－３８１４（２００６）１９－００１３－０２

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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｒｉｃｔｉｏｎｓｔｉｒｗｅｌｄｉｎｇ（ＦＳＷ）；ｄｅｆｅｃｔ；２Ａ１２Ａｌａｌｌｏｙ；３Ａ２１Ａｌａｌｌｏｙ

随着搅拌摩擦焊（ＦＳＷ）技术的推广，需要对其焊接工艺参数进行调整，以提高接头性能和焊接生产率；但工艺参数的调整会引起一些焊接问题，参数不当时会在接头中出现一些焊接缺陷。—焊接本文就影响ＦＳＷ焊缝质量的工艺因素——速度、旋转速度和压入量，当其参数选择不当时会使焊缝产生什么样的缺陷进行了试验和分析。

试样，并用Ｋｅｌｌｅｒ’ｓ试剂对抛光后的试样进行腐蚀

５０ｓ，然后在光学显微镜下对接头形貌进行观察分析。

２试验结果和分析

当旋转速度一定时，焊接速度过快及过慢均

２．１焊接缺陷与焊速

不能得到成形良好的焊缝。

由于ＦＳＷ是一种固相连接方法，所以焊接时被焊材料并没有熔化，而是在摩擦热的作用下发生软化，焊缝处金属达到塑性状态，因而焊缝内金属的塑性状态与热输入的大小相关。ＦＳＷ焊接中焊接热量主要来源于搅拌头与被焊工件之间的摩擦热。当搅拌头转速一定时，由摩擦生成的热量一定，焊缝单位长度上的热输入则随着焊接速度的增加而减少，被焊金属的软化程度也就随着焊接速度的增加而变差。若焊接速度过快就使得焊缝处金属达不到塑性状态，因而金属的流动性差，则在焊缝表面形成如图１所示的空洞。若焊接速度过慢，则会在焊缝横截面焊核区底部形成如图２箭头所指的孔洞缺陷。此孔洞缺陷一般沿着焊缝走向分布，从焊接开始到终止一直存在，最终形成如图３所示的隧道型缺陷。

１试验用材料及方法

试验采用２Ａ１２及３Ａ２１两种不同铝合金进

行对接焊，２Ａ１２为加工硬化状态，３Ａ２１为退火状态。试板尺寸为３００ｍｍ×１００ｍｍ×６ｍｍ，焊前用砂纸除去表面氧化物，然后将其刚性固定在钢垫板上，进行ＦＳＷ焊接。试验用搅拌头参数为：轴肩直径２４ｍｍ；搅拌针直径６ｍｍ，长５．８ｍｍ。焊接时搅拌头倾斜角度为２°。

焊后沿焊缝横截面、纵截面方向制取截面金相

收稿日期：２００６－０７－１７

基金项目：国家自然科学基金资助项目（１０５７７０１０）

作者简介：张忠科（１９７８－），男，山东济南人，博士生。研究方向：焊

接设备及其自动化，新型连接技术；

电话：０９３１－２８０６８６５；Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈａｎｇｚｋｅ＠ｌｕｔ．ｃｎ．

《热加工工艺》２００６年第３５卷第１９期１３