20、聚合物与铝合金搅拌摩擦焊及铝钢搅拌摩擦焊工艺参数影响研究

聚合物与铝合金搅拌摩擦焊及铝钢搅拌摩擦焊工艺参数影响研究

1 聚合物与铝合金搅拌摩擦焊研究

1.1 研究现状与研究空白

摩擦搅拌焊接（FSW）凭借其固态特性，成为聚合物 - 金属这类异种材料连接的有效方法。目前，虽已有一些关于聚合物 - 金属对接焊缝的研究并取得了初步成果，但在该领域仍有进一步研究的空间，以更好地理解连接形成机制并拓展其在工程新领域的应用。未来工作中需要解决的问题如下：
- 系统参数的影响 ：尚未明确系统参数（如工具倾斜角度、刀尖轮廓、工具偏移、进给速度和主轴转速）对焊缝机械和微观结构性能的影响规律。
- 工具设计和几何形状的影响 ：工具的各个元素，如肩部直径、销钉的几何形状（包括尺寸和形状）以及工具表面的性质，会影响 FSW 系统中的力和扭矩变化、热输入以及塑化材料的流动。
- 热和材料流动行为 ：由于聚合物和金属在机械、化学和热性能方面存在较大差异，理解焊接过程中的热和材料行为较为复杂。对其进行建模有助于控制过多的热量输入，并确定正确的偏移量。
- 不同金属的应用 ：目前大部分研究局限于铝合金，可考虑将类似工作扩展到其他熔点相对较低的金属。不过，金属的选择不仅取决于其自身性能，还与接头的应用场景有关。

1.2 研究结论

聚合物 - 金属接头在汽车和航空航天领域的应用日益广泛，能显著减轻车辆重量并提高效率。相关研究总结了聚合物 - 金属 FSW 工艺的显著特点，重点关注对接焊缝配置，并展示了连接方法和接头性能。以下是一些重要结论：
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