鋁/銅異種金屬搭接無傾角微攪拌摩擦焊接工藝特性*

李 穎，趙慧慧，張 聃，徐 奎，尹玉環

（上海航天設備制造總廠，上海 200245）

鋁合金和銅合金性能差異較大，使用傳統的熔焊，焊縫中極易生成低熔共晶相和脆性金屬間化合物，并且由于鋁、銅的線膨脹系數差異較大，受熱時二者的內應力和變形不一致，從而加劇了接頭的裂紋傾向。此外，在熔焊過程中還存在氣孔、氧化等問題[1-3]。

攪拌摩擦焊接技術（FSW）是由英國焊接研究所（TWI）發明的一種新型固相連接方法[4]，具有熱輸入低、焊接變形小、焊接缺陷少、力學性能好、無需焊接填充材料等優點[5-6]。飛機機翼結構、機身結構、艙門結構、裙翼結構、貨物裝卸結構等結構[7]在國內外航空制造領域已得到廣泛應用。傳統的攪拌摩擦焊接頂鍛力較大，焊縫寬度大，并且在焊接過程中，攪拌工具時刻需要與工件表面法向保持2～5°傾角，因此傳統攪拌摩擦焊接主要針對2mm以上的材料進行連接。無傾角微攪拌摩擦焊接技術（μ-FSW）是在傳統攪拌摩擦焊接技術上發展起來的，具有轉速高、焊縫窄等特點，其材料產熱、流動機制與傳統攪拌摩擦焊技術有顯著區別，主要適用于1mm以下薄板材料連接。

本研究以0.5mm厚6061鋁合金和2mm厚T2紫銅搭接接頭為對象，開展了無傾角微攪拌摩擦焊接試驗，對攪拌工具選材、焊縫的成形、接頭的性能進行了研究。

試驗條件

試驗過程中采用上海航天設備制造總廠自行研發并制造的HTMFSW-01型無傾角微攪拌摩擦焊接設備，如圖1所示，主機頭采用高速電主軸，最高轉速36000r/min。焊接過程中，攪拌工具以高轉速ω進行自轉，并且與試板表面垂直，同時沿著焊接線以一定的焊接速度前進（見圖2）。……