14、不同工具销轮廓对AA6061和AA5052铝合金搅拌摩擦焊性能的影响

不同工具销轮廓对AA6061和AA5052铝合金搅拌摩擦焊性能的影响

1. 引言

铝合金凭借其高的强度重量比，在制造、航空航天、汽车、国防和医疗等行业有着广泛的应用。在工业领域，为了减轻重量和提高工程结构效率，对不同金属进行连接的需求也日益凸显。然而，传统的基于熔合的铝合金连接方法存在局限性，例如AA6061合金在焊接过程中由于凝固范围长容易产生热裂纹。

搅拌摩擦焊（FSW）作为一种新型的固态焊接工艺应运而生，它由TWI发明，特别适用于铝合金的焊接。目前，FSW已应用于多种接头形式，如对接接头、搭接接头和T型接头。在FSW过程中，非消耗性旋转工具与工件之间的摩擦产生热量，使材料塑性化并实现连接。不过，由于工艺参数或工具几何形状不当，FSW过程中常出现隧道、飞边和未熔合等缺陷。其中，工具销轮廓对焊接接头的成功起着重要作用，它会影响焊缝的形态、局部热量和搅拌效果。

此前已有许多研究探讨了工具形态对FSW不同特性的影响，但对于不同工具销轮廓对AA6061 - AA5052铝合金搅拌摩擦焊接头的机械和磨损性能的影响仍有待研究。因此，本次研究旨在探索不同工具销轮廓对AA6061 - AA5052铝合金搅拌摩擦焊接头机械和磨损性能的影响。

2. 实验过程

2.1 实验材料

本次实验使用尺寸为100 × 50 × 3 mm的AA6061和AA5052铝合金板材。两种合金的化学成分和机械性能如下表所示：
| 合金 | Mg | Si | Mn | Fe | Zn | Ti | Al |
| — | — | — | — | — | — | — | — |
| AA6061 | 0.92 | 0.61