NAK80模具鋼攪拌摩擦焊接微觀組織與力學(xué)性能
攪拌摩擦焊(FSW)是一種、節(jié)能、環(huán)保的新型連接技術(shù)。它的出現(xiàn)為飛機(jī)整體構(gòu)件的設(shè)計(jì)與制造提供了新的途徑。各國的航空航天工業(yè)正在探索FSW技術(shù)在飛機(jī)和空間飛行器上的應(yīng)用。2524-T3鋁合金是目前綜合性能較好的飛機(jī)蒙皮用鋁合金，已廣泛應(yīng)用于B777和A380等新一代民航飛機(jī)。FSW在飛機(jī)制造領(lǐng)域的諸多基礎(chǔ)與應(yīng)用研究，預(yù)示著此技術(shù)在飛機(jī)制造領(lǐng)域?qū)?huì)有更廣泛的應(yīng)用。目前關(guān)于2524合金成分、組織、性能的基礎(chǔ)研究已有諸多報(bào)道，但關(guān)于這種合金的FSW技術(shù)在航空航天領(lǐng)域應(yīng)用的報(bào)道較少。本文從焊接工藝、微觀組織與性能、斷口形貌分析、顯微硬度等方面進(jìn)行了多角度的研究。其結(jié)果對促進(jìn)2524-T3合金蒙皮連接技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。
實(shí)驗(yàn)用2524-T3合金薄板的尺寸為400mm×120mm×1.8mm,其σb=440MPa，σ0.2=354MPa。焊接實(shí)驗(yàn)在自主研制的FSW焊機(jī)上進(jìn)行。焊接前對工件進(jìn)行去污處理，使工件接合面緊密接觸。同時(shí)通過用夾具將工件固定在工作臺(tái)上，確保在焊接過程中不會(huì)因受攪拌針擠壓而分開。焊接時(shí)，攪拌頭先高速旋轉(zhuǎn)緩慢垂直鉆入待焊薄板的接縫處，直到攪拌頭軸肩緊壓鋁板上表面并溢出些許金屬時(shí)，停留預(yù)熱2~4s，此時(shí)同步啟動(dòng)隨動(dòng)壓緊和冷卻系統(tǒng)。然后攪拌頭沿焊縫前進(jìn)完成焊接過程。
攪拌工具是有環(huán)形紋理表面的內(nèi)凹式軸肩攪拌頭。經(jīng)過不斷改進(jìn)與優(yōu)化試驗(yàn)得出，1.8mm厚2524-T3薄板單道對接焊攪拌工具參數(shù)為：軸肩直徑6mm，內(nèi)凹表面傾角為4°；攪拌針直徑1.8mm，長1.6mm；佳焊接參數(shù)為：轉(zhuǎn)速2400r/min，焊速150mm/min，水冷壓力0.4MPa。所得焊件無變形無飛邊、內(nèi)部無缺陷，焊縫表面均勻細(xì)膩，焊底透焊充分。
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