15、基于田口 - 灰色关联分析的 AA 6061 - T6 铝合金水下搅拌摩擦焊多目标优化

基于田口 - 灰色关联分析的 AA 6061 - T6 铝合金水下搅拌摩擦焊多目标优化

1. 引言

摩擦搅拌焊接（FSW）是一种固态机床焊接工艺，如今已成为一项前沿技术，可焊接几乎所有类型的相似和不同工程材料，如钢材、铝合金、复合材料、塑料等。在FSW中，一个由肩部和销钉组成的非消耗性旋转工具插入待焊接材料的相邻边缘，直至肩部接触母材顶部，旋转工具肩部与母材顶部表面之间的摩擦热使材料塑化，旋转销钉将材料从前进侧转移到后退侧，并在轴向力的作用下在销钉后方锻造，工具沿焊缝线的连续横向运动形成具有良好外观、尺寸精度高、熔核区晶粒细小、热影响区最小和残余应力最小的强焊缝。

AA 6061 - T6是6XXX系列中中等强度且广泛使用的可热处理合金，主要合金元素为Al - Mg - Si，其中Mg₂Si析出物是合金强化的原因。该合金具有出色的焊接特性，但由于传统熔焊过程中强化析出物的溶解和热影响区的软化，会导致强度损失。而FSW能细化熔核区的晶粒，改善机械性能。

水下搅拌摩擦焊（UFSW）是一种创新的焊接方法，可避免传统FSW中出现的焊接缺陷，并提供更好的机械性能。许多研究表明，UFSW在不同合金的焊接中都有显著优势，如在AA6061 - T6、7075铝合金、AA1050、ME20M镁合金、2219铝合金等的焊接中，能产生超细晶粒、提高拉伸性能、改善耐腐蚀性、减少腐蚀速率、提高屈服强度、细化晶粒、提高塑性和伸长率等。同时，锥形销钉工具在FSW中比圆柱形和方形工具能提供更好的机械性能。

田口方法是一种强大的统计工具，能以最少的实验次数和成本生产高质量产品，它为实验设计和分析提供了系统的方法，以获得最佳设计参数。此前已有研究将田口方法与灰色关联分析结合用于FSW的多目标优化