21、摩擦搅拌焊接与激光束焊接在金属连接中的应用研究

摩擦搅拌焊接与激光束焊接在金属连接中的应用研究

在金属连接领域，摩擦搅拌焊接（FSW）和激光束焊接是两种备受关注的技术。本文将深入探讨这两种焊接方法在不同金属材料上的应用，包括铝合金与不锈钢的FSW焊接，以及航空级ZE41A镁合金的FSW和激光束焊接，并分析工艺参数对焊接接头性能的影响。

铝合金与不锈钢的FSW焊接

在铝合金（AA6061 - T651）与不锈钢（SS 304）的FSW焊接研究中，发现工具旋转速度（TRS）和焊接速度对焊接接头的拉伸强度有显著影响。具体实验结果如下：
| 工具旋转速度（rpm） | 焊接速度（mm/min） | 拉伸强度（MPa） |
| — | — | — |
| 765 | 20 | 41 |

当工具旋转速度恒定时，增加焊接速度会使拉伸强度降低；而当焊接速度恒定时，拉伸强度随工具旋转速度从低到高先增加后降低。这表明工具旋转速度和焊接速度是FSW过程中的关键参数，它们决定了焊接过程中的热输入，进而影响接头的结构和性能。

航空级ZE41A镁合金的焊接研究

材料特性与实验准备

镁及其合金具有诸多优点，如比铝轻约40%，比钢轻约78%，且具有出色的抗冲击性和独特的阻尼能力。然而，镁在熔融状态下易在空气中燃烧，传统焊接过程中会出现高孔隙率和污染问题，限制了接头性能。因此，高能量密度激光焊接和固态摩擦搅拌焊接技术受到关注。

本次研究选用的ZE41A镁合金含有93.997%的Mg、4.2%的Zn、0.603%的Zr和1.2%的Ce，适用于高铸造应用，具有良好的焊接性能和压力密封性。实验前，对材料进行了目视检查，使用线切割电火花加工（EDM）和