攪拌摩擦焊接接頭的抗拉強度和彎曲性能

發布日期:2012-11-01    蘭生客服中心    瀏覽:5605

  最近英國焊接研究所(TWI)認為,2000、5000、7000等系鋁合金的攪拌摩檫焊焊接接頭的常態強度與母材等強度,但也有的低于母材。表2-2給出了鋁合金攪拌摩檫焊焊接接頭的力學性能數據。

  表2-2鋁合金的攪拌摩檫焊焊接接頭的拉伸試驗結果

  注:PM-斷裂在母材,WM-斷裂在焊縫,HAZ-斷裂在熱影響區,HAZ/PM-斷裂在熱影響區和母材交接處。

  Kluken等對采用各種焊接方法和攪拌摩檫焊焊接的A6005鋁合金接頭的靜態強度進行了比較,從表2-2中可以看出,等離子弧小孔焊焊接接頭的抗拉強度值最高,為194MPa;攪拌摩檫焊最低,為175Mpa,而接頭的延伸率卻最高,為22%。但是攪拌摩檫焊焊接接頭沒有氣孔、裂紋等缺陷。2000系鋁合金的攪拌摩檫焊焊接接頭,斷裂發生在熱影響區。

  鋁合金分為熱處理型和非熱處理型。對于熱處理型合金來說,采用熔焊時,焊接接頭性能發生改變是一個大問題。飛機制造用的2000、7000系硬鋁,時效后進行攪拌摩檫焊,或攪拌摩檫焊之后進行時效處理,兩者焊接接頭的靜態抗拉強度約為母材的80~90%。

  6000系的6N01-T6鋁合金廣泛用于日本的鐵路車輛制造。焊接和時效處理順序對機械性能有很大的影響。表2-3是12mm的6No1-T6鋁合金在大氣中和水冷中進行攪拌摩檫焊,焊接接頭的抗拉強度試驗結果。從試驗結果可以看出,經時效處理后,焊接接頭的抗拉強度得到了提高。

  表2-3焊接中冷卻方式和時效處理對抗拉強度的影響

  摩擦焊的焊接強度和板厚的關系:

  特別是在水冷中焊接的試件經時效處理后,改善效果最為顯著。這是因為,水冷使軟化區變小,采用這樣的時效處理,硬度回復效果特別好。在一邊水冷一邊進行攪拌摩擦焊的情況下,接頭強度的大小和被焊金屬的厚度有關,如圖2-26所示。隨著板厚的增大,接頭強度下降。

圖2-266No1-T6鋁合金在水冷中攪拌圖

  攪拌摩擦焊焊接焊頭的彎曲試驗,與電弧焊接頭彎曲試驗不同,彎曲半徑為板厚的4倍以上。試驗結果表明,在這樣的試驗條件下,無論是鋁及其合金還是鋼的攪拌摩擦焊焊接焊頭的180º彎曲性能都很好。

  由于攪拌摩擦焊是單道焊,被焊母材是被固定在墊板上。焊接時,為了避免攪拌頭的攪拌指棒與墊板接觸,攪拌頭的攪拌指棒長度往往稍微比被焊金屬厚度小一些,從而造成被焊金屬的背面留有一定的間隙,它導致焊接接頭在背彎試驗時背面張開,相當于熔化焊的根部欠陷。如果焊縫根部有缺陷,可用砂輪將焊縫根部缺陷處輕輕打磨平。

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