氧化膜对6082铝合金搅拌摩擦焊接头疲劳性能的影响
张欣盟1何广忠1王贝贝2,3杨超2薛鹏2倪丁瑞2马宗义2
1. 中车长春轨道客车股份有限公司2. 中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心3. 东北大学材料科学与工程学院
摘要：对6 mm厚的6082-T6铝合金进行两种表面处理然后实施搅拌摩擦焊接,研究了对接面氧化膜对接头组织和疲劳性能的影响。结果表明,进行速度为1000 mm/min的高速焊接时,对接面未打磨和打磨的接头焊接质量都良好,接头强度系数达到81%;两种接头的疲劳性能基本相同,疲劳强度均为100 MPa;少数样品在焊核区外断裂,大部分样品在热影响区断裂。与接头相比,两种接头焊核区的疲劳性能有所提高,均为110 MPa,在疲劳测试中裂纹并未沿"S"线萌生和扩展。
搅拌摩擦焊接头设计注意事项： 搅拌摩擦焊工艺要求合适的接头设计、底部的衬垫和支撑结构 – 对于中空型材接头设计，需要确保搅拌摩擦焊接头有充足的材料以防止压溃或者热输入过大，同时具备良好的夹紧力。 以下为常规搅拌摩擦焊与静轴肩搅拌摩擦焊的一些基础接头形式的相关介绍。 *所有接头均需良好的夹紧力，以便夹紧固定搅拌摩擦焊工件。
在FSW中，一个圆柱体带特殊设计的轴肩和搅拌针的搅拌头旋转着插入两个片材或板材工件之间的接缝里。部件必须牢固夹紧，防止接合面受力分开。搅拌头和被焊材料之间的摩擦产生了摩擦热，使材料热塑化，当搅拌头沿着待焊界面向前移动时，热塑化的材料由搅拌头的前部向后部转移，并且在搅拌头的机械锻造作用下，实现工件间的固相连接。 无熔化 不使用耗材 热输入来自工具界面和材料之间的摩擦。 搅拌头旋转并锻压在工件上。 塑化材料形成均匀的焊缝。FSW工艺过程图由©TWI提供
搅拌摩擦焊搅拌头的设计是关键要素 FSW中的焊接搅拌头设计很关键。最佳的搅拌头形状可产生更多热量，并实现更高效的搅拌，由此带来的两项主要优势为：提高氧化物层的破碎和混合（生热更高效），提高焊接速度和质量。搅拌头材料应能在高温下长时间保持高硬度。因此，搅拌头材料和母材对于工具的使用寿命起着至关重要的作用。（来源：TWI）
对作为工程材料的高强度铝合金的日益增长的需求，促使川崎研发用于接合铝、镁和其他轻质材料的有效方法。
Friction Stir Weld Integrity and its Importance to the Rolling Stock Industry
Blignault C1, Kallee S W1, Thomas W M1, Russell M J1
Author details
1Friction and Forge Processes Department, TWI, Ltd., UK.
