攪拌摩擦焊接的疲勞強度

　　與TIG和MIG等熔焊方法相比較，鋁合金的攪拌摩擦焊焊接接頭的疲勞性能具有明顯的優(yōu)勢。其原因有二:

　　(1)、因為攪拌摩擦焊的焊縫材料經(jīng)過攪拌頭的摩擦、擠壓、頂鍛得到的是精細(xì)的等軸晶組織;

　　(2)、由于焊接過程是在低于材料熔點溫度條件下完成，焊縫組織中沒有熔焊經(jīng)常出現(xiàn)的凝固偏析和凝固過程中產(chǎn)生的缺陷。

　　攪拌摩擦焊焊接接頭綜合性能優(yōu)良。對于不同材料的鋁合金如A12014-T6、A12219、A15083-O、A17075等的攪拌摩擦焊焊接接頭的疲勞性能研究表明，鋁合金材料的攪拌摩擦焊焊接接頭的疲勞性能均優(yōu)于熔焊接頭，其中A15083-O鋁合金的攪拌摩擦焊焊接接頭的疲勞性能完全可以達到與母材相同的水平。系列疲勞試驗結(jié)果表明，鋁合金的疲勞性能指標(biāo)遠超過工業(yè)設(shè)計熔焊標(biāo)準(zhǔn)。

　　Kluken等人在懸臂拉伸的疲勞試驗(應(yīng)力比為0.5)中得到了與6005-T4母材幾乎相同的S-N曲線圖。攪拌摩擦焊焊接接頭的疲勞破壞處于焊縫上表面位置，而熔化焊焊接接頭的疲勞破壞則處于焊縫根部。圖2-29顯示出了板厚為40mm的6No1-T5鋁合金攪拌摩擦焊焊接接頭，應(yīng)力比為0.1的疲勞性能試驗結(jié)果。試驗結(jié)果表明，107次疲勞壽命達到母材的70%，即50MPa，此值為激光焊、MIG焊的2倍。

圖2-296No1-T5鋁合金各種焊接方法的疲勞強度

　　為了確定6No1S-T5的鋁甲板構(gòu)造物的疲勞強度，疲勞試件進行了比較大的改造，進行了箱型梁疲勞試驗。試件為寬200mm、腹板高250mm的異型箱型斷面，長2m。

　　圖2-30給出了這一試件的疲勞試驗結(jié)果。在106次以上疲勞強度降低。但大于歐洲標(biāo)準(zhǔn)Eurocod9的疲勞強度極限的一倍以上。同一研究者做的20mm寬的小型試件的結(jié)果，在圖中用點線標(biāo)出的曲線，顯示出同樣的疲勞強度降低的現(xiàn)象。與大型試件相比較，下降的程度小。梁翼板由于受拉伸載荷作用，其攪拌摩擦焊焊縫產(chǎn)生疲勞龜裂。

圖2-306No1S-T5的鋁甲板構(gòu)造物的疲勞強度圖