LY12高强铝合金摩擦螺柱焊接工艺试验研究(2)

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1 引言

1.1 选题意义及背景

铝合金作为很重要的轻质高强结构材料，是飞机和航天器材轻量化的首选材料，在航空领域中占有十分重要的地位。而飞机和航天器因其特殊使用条件，对铝合金的要求也越来越高，因此对高强铝合金的研究和使用也显得至关重要。高强度铝合金具有密度小、强度高、加工性能好以及焊接性能优良等一系列特点，是非常重要的轻质高强结构材料。由于其既具有高的抗拉强度，又能保持较高的韧性和耐腐蚀性能，高强铝合金具有非常广阔的应用前景，广泛的应用于航空工业及民用工业领域，尤其在航空工业中占有非常重要的地位，是航空工业的主要结构材料之一[1]。

由于铝合金具有熔点低、塑形好的特点，因此这次试验选择采用摩擦螺柱焊接方法，利用固相焊使铝合金连接在一起，可以有效减少气孔、飞溅等常见焊接缺点。文献综述

螺柱焊是将螺柱（也可以是杆、管或窄条）通过不同的焊接热源，对其断面和板材、筒体湖面或其他形体局部表面加热后加压焊合，此法由接触焊演变而来。螺柱焊是快读焊接紧固件的一种方法，不进效率高而且可以通过专用设备对焊接质量接头进行有效地控制，能够得到全断面融合的焊接接头，从而保证接头的导热性、导电性和焊接强度。按弓箭位置的要求，可进行平焊、立焊或仰焊。在许多工业部门中螺柱焊已经得到了广泛运用[2]。

搅拌摩擦焊接由于是固相焊接，母材不熔化，不会产生熔焊的气孔和裂纹等缺陷。搅拌摩擦焊技术拥有诸多优点，使搅拌摩擦焊技术成为自激光焊接问世以来最引人注目的焊接方法，它的出现使铝合金等有色金属的连接技术发生重大变革。但在焊接过程中，由于出现工艺波动或者装配不良时，也会产生其自身固有的缺陷，包括焊缝外观表面的和内部的缺陷[3]。

本课题通过选取不同直径的高强铝合金螺柱与板材或棒材的摩擦螺柱焊接试验，确定出最佳的工艺参数，同时通过一系列性能试验以及分析宏观断口图片和金相图等，研究温度、转速、螺柱有效直径、摩擦压顶锻压力等参数对接头质量的影响。

1.2高强铝合金的研究现状及进展

1.2.1 国外铝合金的研究及发展

1.2.2国内高强铝合金的研究和发展状况

1.1.3 高强铝合金的发展趋势

目前来看，高强铝合金研制基本上沿着高强度、低韧性→高强度、高韧性→高强度、高韧性、耐腐蚀方向发展、热处理状态则是沿着T6、T73、T76、T736（T74）、T77方向发展，在合金设计方面的发展特点是合金化成都越来越高，Fe、Si等杂质含量越来越低，微量元素添加越来越合理，最终达到大幅度提高合金强度的同时保持合金具有优良的综合性能，高强韧铝合金是航空航天主要结构材料之一[9]。来~自^751论+文.网www.751com.cn/

1.3 摩擦焊

1.3.1 摩擦焊的原理

摩擦焊是在恒定或递增压力以及扭矩的作用下，利用焊接接触端面之间的相对运动在摩擦面及其附近区域产生摩擦热和塑性变形热，是汉奸摩擦面机器去附近区域温度上升到接近但一般低于熔点的温度区间，材料的变形抗力降低、塑性提高、界面的氧化膜破碎，在顶锻压力的作用下，伴随着材料产生塑性变形及流动，通过界面上的扩散及冶金反应而实现连接的固态焊接方法。