3、船舶建造用DH36钢搅拌摩擦焊及铝合金端铣低温CO₂冷却实验研究

船舶建造用DH36钢搅拌摩擦焊及铝合金端铣低温CO₂冷却实验研究

船舶建造用DH36钢搅拌摩擦焊

在船舶建造中，DH36钢的焊接质量至关重要。采用WC - 10 wt.% Co合金对4毫米厚的DH36钢进行搅拌摩擦焊（FSW），在300 rpm和450 rpm两种转速下保持恒定的横向速度，成功完成焊接。

宏观结构分析

在焊接过程中，材料主要受工具销的影响。随着转速的增加，焊接区域的尺寸增大。例如，焊缝2在顶部、中部和底部层的焊缝宽度均高于焊缝1。这一差异主要是由于热输入和材料变形速率的不同。

微观结构表征

• 区域边界 ：以450 rpm转速和132 mm/min横向速度焊接的典型焊缝为例，热机械影响区（TMAZ）和热影响区（HAZ）的边界用红色标记。从宏观图像可以看出，前进侧的边界比后退侧更清晰，这是由于工具旋转和横向移动的共同作用导致材料移动的结果。
• 漩涡区 ：焊缝中会形成漩涡区，它起源于熔核区的前进侧，是由于肩部驱动和销驱动的材料流碰撞形成的。销旋转使材料从底部向上移动，肩部锻造作用使材料从顶部向下移动，从而形成漩涡区。但该区域由于塑性化不足，容易形成“虫洞”或“隧道”等缺陷。不过，本次研究通过微观结构分析确认，焊缝中未观察到体积缺陷。
• 带状结构 ：工具销的旋转作用会导致带状结构的形成，主要出现在前进侧，并逐渐向后退侧消失。肩部驱动流和销驱动流共同导致了焊缝熔核区带状结构的发展，这些带状结构由黑色薄片组成，相邻带层之间的距离取决于焊接参数和工具几何形状。 <