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搅拌摩擦焊的插入实验 “插入试验”的数字化模拟要求输入的参数为 :搅拌头的旋转速度、插入速率、输入功率和搅拌头附近形成的塑化区域的大小 ;典型的计算输出包括试验材料和搅拌头的温度分布曲线 ,搅拌头内的瞬时温度 ,旋转搅拌头的临近区域的适时温度 ,速度分布曲线和材料的粘性。与 Al6061 - T6 铝合金母材凝固温度相对应的旋转搅拌头外圆半径位置所得到的计算峰值温度为580 ℃。 图 2 示出了“插入试验”中 Al6061 铝合金得到的搅拌头的旋转速度和材料相对粘性值的关系 ,当旋转速度从 900 r/ min 增加到 1 500 r/ min 时 ,材料的相对粘性值在减小 ;这证明了材料粘性和剪切率的相关。 图 3 中的结果也与流体机理相符合 ,即当旋转的圆柱体在静止圆柱体中向对运动时会产生流变[4 ] 。 搅拌摩擦焊的优点 搅拌摩擦焊abMcd与传统熔焊相比!bMc 无飞溅'无烟尘'无气孔!不需添加焊丝和保护气体%焊接接头的疲劳性能' 拉伸性能和弯曲性能良好%接头部位不存在金属的熔化过程!故不存在熔焊时的各种缺陷%焊缝成形较好%接头部位不存在大范围的热塑性变化过程!故焊后接头的内应力小'变形小!基本可实现板件的低应力无变形焊接。 搅拌摩擦焊abMcd与传统熔焊相比!bMc 无飞溅'无烟尘'无气孔!不需添加焊丝和保护气体%焊接接头的疲劳性能' 拉伸性能和弯曲性能良好%接头部位不存在金属的熔化过程!故不存在熔焊时的各种缺陷%焊缝成形较好%接头部位不存在大范围的热塑性变化过程!故焊后接头的内应力小'变形小!基本可实现板件的低应力无变形焊接 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。 <spa