搅拌头肩部的形状和材质对搅拌摩擦焊的影响

如图1-3所示，搅拌摩擦焊工具，搅拌头的肩部不是平面状，而是稍带凹面的形状，凹的程度应通过实践来确定。这种肩部形状在旋转摩檫时，会促进其正下方母材表面金属的塑性流动，增强混合搅拌效果。图1-3 搅拌头的肩部形状 因为搅拌头的肩部是产热之处，可采用热传导率低的二氧化锆作为肩部材料；而有的搅拌头为整体钢制。它与采用通常一体型全钢制搅拌头相比，向搅拌头传导的热减少，即减少了热损失；而且在相同条件下也不会增加FSW热影响区的宽度。在FSW高速焊时，搅拌摩擦焊原理，肩部的发热量增加了30-70%。只有当肩部材质为二氧化锆时，向搅拌头侧的热传导会得到有效的***，搅拌摩擦焊，该搅拌头才适用于高速FSW焊接。

摩擦焊——低温摩擦焊与钎层摩擦焊

某些异种金属采用高温摩擦焊时，易产生脆性合金层，从而降低接头的强度和塑性。为了克服此种缺陷，可采取转速低、压力大的低温摩擦焊，搅拌摩擦焊技术，始终保持界面温度在两金属的共晶点以下。例如，铜——铝焊接时，只要温度在548℃以下即可得到满意的焊接接头。惯性摩擦焊的停车顶锻阶段，具有低温摩擦的特点，所以能很好的焊接异种金属。

钎层摩擦焊是针对焊接性能差的同种金属或异种金属的，焊前可在表面钎焊或镀覆一层过渡层，然后再进行摩擦焊。

搅拌摩擦焊过程中的初始熔化

通常搅拌摩擦焊被认为是一种固相连接方法 ，焊接过程中的各种特征都是在凝固温度以下出现。然而在近期研究中 ，有的研究人员提出了搅拌摩擦焊过程中可能会出现早期熔化的观点。 例如 ， Frigard 等认为 ，在铝合金的搅拌摩擦焊过程中 ，搅拌头肩部正下方摩擦热的产生可能会受到搅拌头和焊接界面上的低熔点共晶体形成的限制。 另外 Bjornklett等指出 ，在时效强化的 Al7030 - T6 铝合金搅拌摩擦焊过程中 ，可能会出现局部熔化现象 ;因为搅拌摩擦焊过程中较高的加热效率可能会在焊接温度达到共晶温度 (475 ℃) 时 ，在晶界上产生大量的η- 相颗粒析出 ;后 ，Frigaard 等通过把搅拌摩擦焊接头焊核区域的亚晶粒尺寸代进 Zener - Holloman 方程式 ，然后计算从 2S - 1到 20S - 1的应变率 ，为 Al6082 - T6 和Al7108 - T79 母材金属搅拌摩擦焊过程中出现局部熔化提供了间接证据 ;计算得到的应变率的数量级低于搅拌摩擦焊过程中所使用的搅拌头的旋转速度 ;较小的应变率可以解释是由于焊接过程中搅拌头和铝合金母材金属间的滑移导致的被焊材料初始熔化的结果。

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