鋁闆廠家介紹薄闆鋁合金攪拌摩擦焊接頭變形情況分析

1.攪拌摩擦焊過程中，通過旋轉攪拌頭将材料加熱至塑性狀态，並(bìng)在攪拌頭的攪拌擠壓作用下使金屬之間實現冶金結 合．正是基於攪拌摩擦焊的産熱機理，使得焊接過程中的峰值溫度低於材料熔點，有效降低瞭(le)焊接熱輸入，從而控制瞭(le)焊接變形．目前攪拌摩擦焊已被用於鋁及鋁合金、鎂及鎂合金、銅及銅合金等有色金屬的焊接。

2.盡管攪拌摩擦焊能夠有效降低焊接熱輸入，在一定程度上控制焊接變(biàn)形的發生，但不同於(yú)其它熔焊方式，攪拌摩擦焊主要通過機械力的作用使被焊工件結合，因此除受到熱應力的作用外，還會受到機械力的作用，使得焊接變(biàn) 形的發生在所難免，在薄闆焊接過程中表現尤爲明顯。

對攪拌摩擦焊應力場的研究能夠爲改善焊接變形提供理論支持．爲盡可能顯現攪拌摩擦焊的形變特征，選取薄闆攪拌摩擦焊接頭作爲研究對象，爲适應闆材尺寸，攪拌頭的攪拌針通常小於(yú)闆材厚 度0.2 mm左右，因此採用帶攪拌針的攪拌頭進行焊接時，攪拌針的尺寸也将減小，随著(zhe)攪拌針尺寸的減小，其在焊接過程中起到的作用也随之降低． 

文中将採(cǎi)用無針攪拌頭對0.5 mm鋁合金薄闆進行焊接，並(bìng)採(cǎi)用數值模拟的方法對焊接過程做仿真分析，以揭示攪拌摩擦焊接頭的形變特征．

3.試驗選用瞭AA6061鋁合金闆材，闆材尺寸爲100 mm×50mm×0.5mm，選用無針攪拌頭，攪拌頭軸肩帶同心圓花樣， 軸肩尺寸爲14 mm，試驗過程中固定攪拌頭轉速爲1000 r／min，改變焊接速度分别爲50，150，300mm/min．爲研究鋁合金攪拌摩擦焊接頭的變形情況，對獲得的0.5 mm厚鋁合金攪拌摩擦焊接頭的變形情況進行測量，在試樣表面繪 制10 mm×10 mm網格，測量網格交點處位移，繪制所有交點的三維位移圖，最終獲得試闆的三維變形圖．

4.結 論

(1)利用ANsYs模拟攪拌焊過程，研究攪拌摩擦焊接頭的變(biàn)形特征，獲得瞭(le)薄闆鋁合金攪拌摩擦 焊接頭的變(biàn)形場和應力場，結果顯示薄闆鋁合金攪 拌摩擦焊接頭的變(biàn)形特征是接頭的變(biàn)形爲非對稱形式，大變(biàn)形區域主要出現在後退側的開始位置、前進側的結束位置以及中間焊縫的前進側位置． 

(2)提取各變(biàn)形分量特征，結果顯示熱變(biàn)形整體呈對稱(chēng)形式，塑性形變(biàn)與整體變(biàn)形特征相似，攪 拌頭對工件的直接作用力是導緻接頭變(biàn)形成非對稱(chēng)形式的主要原因．

(3)焊縫兩側固定點上變(biàn)形量随時間的變(biàn)化結 果顯示後退側在變(biàn)形量達到峰值過程中時會出現劇烈波動，表明焊接過程中後退側的穩定性要低於(yú)前進側．

(4)接頭應力分析結果顯示，高應力分布區域出現在焊縫結束處的偏前進側(cè)位置，對比分析單向應力特征，結果表明x—y方向的剪切是影響最終應力分布的主要原因．轉自<<焊接 學報(bào) >>,D一作者：孫宏宇。