轉(zhuǎn)速對(duì)20mm厚2219鋁合金攪拌摩擦焊接件的組織及性能的影響

計(jì)鵬飛 張仲寶 趙光輝 王 杰 喬 森

（1 首都航天機(jī)械有限公司，北京 100076）

（2 火箭軍裝備部駐北京地區(qū)第一軍事代表室，北京 100076）

0 引言

攪拌摩擦焊接（Friction stir welding，F(xiàn)SW）作為一種固態(tài)連接方法［1］，適合于鋁合金、鎂合金等輕質(zhì)合金的焊接，與傳統(tǒng)的熔化焊接工藝相比，具有無(wú)弧光、噪聲、粉塵等污染的優(yōu)點(diǎn)。此外，攪拌摩擦焊接的焊接殘余應(yīng)力更低、工件焊后變形更小［2-4］。經(jīng)過(guò)近30年的發(fā)展，目前攪拌摩擦焊已廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、高鐵、船舶以及航空航天等領(lǐng)域［5］。

相對(duì)于熔焊焊接，鋁合金攪拌摩擦焊在焊前的結(jié)構(gòu)件的清理、焊接過(guò)程控制及氣氛保護(hù)和焊后焊縫的處理上均大大簡(jiǎn)化，焊接過(guò)程中人為干涉項(xiàng)目也更少［6］，更利于實(shí)現(xiàn)鋁合金結(jié)構(gòu)件焊接的自動(dòng)化和智能化，因此在航天領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。隨著運(yùn)載火箭運(yùn)載能力要求的不斷提高，運(yùn)載火箭燃料貯箱的結(jié)構(gòu)正向著大型化、系列化、組合化的方向發(fā)展［7］，采用攪拌摩擦焊接工藝的鋁合金結(jié)構(gòu)件的體積和焊接區(qū)厚度也逐漸增大，對(duì)厚板高強(qiáng)鋁合金的攪拌摩擦焊接件的制造工藝和性能也提出了更高的要求。

厚板鋁合金攪拌摩擦焊接的難度在于由于板厚較大，軸肩與板材上表面的摩擦作用帶來(lái)的材料流動(dòng)效應(yīng)和摩擦熱輸入較難作用于遠(yuǎn)離軸肩的板材下表面附近，造成焊縫背部由于材料流動(dòng)和熱輸入的不足，產(chǎn)生未焊透、弱結(jié)合等焊接缺陷；然而，僅通過(guò)提高轉(zhuǎn)速來(lái)解決厚板焊縫背部的材料流動(dòng)性和熱輸入不足的問(wèn)題，又可能造成焊縫正面的過(guò)熱問(wèn)題，影響焊縫表面成形和焊接質(zhì)量，甚至帶來(lái)新的缺陷?！?br>