攪拌摩擦焊接接頭的抗拉強(qiáng)度和彎曲性能

　　最近英國(guó)焊接研究所(TWI)認(rèn)為，2000、5000、7000等系鋁合金的攪拌摩檫焊焊接接頭的常態(tài)強(qiáng)度與母材等強(qiáng)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(xué)性能數(shù)據(jù)。

　　表2-2鋁合金的攪拌摩檫焊焊接接頭的拉伸試驗(yàn)結(jié)果

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

　　Kluken等對(duì)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(tài)強(qiáng)度進(jìn)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(qiáng)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(méi)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(fā)生在熱影響區(qū)。

　　鋁合金分為熱處理型和非熱處理型。對(duì)于熱處理型合金來(lái)說(shuō)，采用熔焊時(shí)，焊接接頭性能發(fā)生改變是一個(gè)大問(wèn)題。飛機(jī)制造用的2000、7000系硬鋁，時(shí)效后進(jìn)行攪拌摩檫焊，或攪拌摩檫焊之后進(jìn)行時(shí)效處理，兩者焊接接頭的靜態(tài)抗拉強(qiáng)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(shí)效處理順序?qū)�機(jī)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(jìn)行攪拌摩檫焊，焊接接頭的抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果。從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，經(jīng)時(shí)效處理后，焊接接頭的抗拉強(qiáng)度得到了提高。

　　表2-3焊接中冷卻方式和時(shí)效處理對(duì)抗拉強(qiáng)度的影響

　　摩擦焊的焊接強(qiáng)度和板厚的關(guān)系:

　　特別是在水冷中焊接的試件經(jīng)時(shí)效處理后，改善效果最為顯著。這是因?yàn)椋�水冷使軟化區(qū)變小，采用這樣的時(shí)效處理，硬度回復(fù)效果特別好。在一邊水冷一邊進(jìn)行攪拌摩擦焊的情況下，接頭強(qiáng)度的大小和被焊金屬的厚度有關(guān)，如圖2-26所示。隨著板厚的增大，接頭強(qiáng)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(yàn)，與電弧焊接頭彎曲試驗(yàn)不同，彎曲半徑為板厚的4倍以上。試驗(yàn)結(jié)果表明，在這樣的試驗(yàn)條件下，無(wú)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(shí)，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(zhǎng)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(dǎo)致焊接接頭在背彎試驗(yàn)時(shí)背面張開，相當(dāng)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。