2。3。1  焊接准备过程 11

2。3。2 搅拌摩擦焊焊接质量的影响因素 11

2。4 分析方法 12

2。4。1 拉伸测试 12

2。4。2 显微硬度测试 13

2。4。3 试样宏观形貌观察 13

2。4。4 金相组织观察 13

第三章 2014 铝合金的工艺参数以及接头组织性能 14

3。1 2014 铝合金的工艺参数 14

3。2 拉伸性能分析 14

3。3 显微硬度分析 17

3。4 焊接过程及接头组织分析 20

3。4。1 焊接接头的形成过程 20

3。4。2 接头的宏观形貌 20

3。4。3 焊缝的微观组织分析 21

3。4。4 缺陷分析 22

结 论 24

致 谢 26

参考文献 27

第一章 绪 论

1。1 前言

铝合金具有良好的物理特性和力学性能，易加工、耐久性高、适用范围广、有 很好的导热性[1]。目前，铝合金的应用非常广泛，主要应用在汽车、轨道交通、航空 航天等领域。主要采用 MIG 焊、TIG 焊以及二氧化碳气保护焊等熔化焊方法。虽然 这些方法可以将铝合金有效地焊接起来并形成完整的焊接接头，但是其焊缝的成型 和焊接质量很难保证，通常会有裂纹、气孔、未焊透等焊接缺陷，这是熔融焊的共 有缺点。直到搅拌摩擦焊的出现改变了这种情况。短短十几年来，搅拌摩擦焊已经 广泛应用在铝合金、镁合金等有色金属的焊接中。

1991 年，英国焊接研究所（TWI）开发了一种针对铝合金、镁合金等轻金属的 一种固相连接方法，焊接时工件变形小，不容易出现气孔、沟槽、咬边等缺陷，因 此搅拌摩擦焊的发明被称作是“继激光焊后又一次性技术”[2]。论文网

当前，搅拌摩擦焊焊接铝板时最厚为 100 mm，最薄为 0。5 mm。而且，搅拌摩擦 焊的种类也是多种多样。有单轴肩搅拌摩擦焊、双轴肩搅拌摩擦焊、高转速搅拌摩 擦焊以及搅拌摩擦焊点焊等方法[3]。本次研究就是利用自主研发的微型高转速搅拌摩 擦焊机来完成 1 mm 2014 铝合金薄板的焊接。

1。2 搅拌摩擦焊综述

1。2。1 常规搅拌摩擦焊的原理

搅拌摩擦焊的焊接过程如图 1。1 所示。将焊接工件固定在刚性垫板上，防止在焊 接过程中工件发生位移。进行焊接的搅拌头由轴肩和搅拌针组成，焊接时搅拌头与 焊缝有 2°～5°的夹角，来减小焊接过程中的阻力，防止搅拌头被磨损。在搅拌针高 速旋转下，搅拌针慢慢地插入到被焊的工件中，直到轴肩接触到工件的表面。搅拌 头与工件的表面摩擦产生大量的热量，使焊缝金属材料塑化，随着搅拌头沿着焊缝 向前移动塑化金属形成塑性金属流，塑化金属由前向后移动，搅拌头离开后塑化金 属开始冷却，从而形成固相的焊接接头。焊接过程中焊接温度低于母材的熔点，所 以搅拌摩擦焊不容易出现熔化焊的各种常见的缺陷[4]。

1。2。2 搅拌摩擦焊的特征