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3A21与6063异种铝合金搅拌摩擦焊接头性能分析
摘要
本文通过对3A21铝合金和6063铝合金的搅拌摩擦焊接头的性能分析，探讨了基于摩擦热源利用界面熔融实现的异种铝合金焊接中存在的问题和解决方式，分别从焊接接头组织结构、力学性能和表面质量等方面进行了研究和分析。结果表明，搅拌摩擦焊接能够满足异种铝合金的焊接质量要求，且在优化工艺条件后能够得到优良的焊接接头质量，从而有效应对了异种铝合金焊接技术难度大、加工效率低等问题，具有一定的研究和应用价值。
关键词：3A21铝合金，6063铝合金，搅拌摩擦焊接，异种铝合金，焊接接头性能
Abstract
Throughtheanalysisoftheperformanceofthefrictionstirweldingjointsbetween3A21aluminumalloyand6063aluminumalloy,thispaperexplorestheproblemsandsolutionsintheweldingofdissimilaraluminumalloysbasedontheuseoffrictionheatsourcetorealizeinterfacemelting.Thepaperstudiesandanalyzesthejointstructure,mechanicalpropertiesandsurfacequalityfromdifferentaspects.Theresultsshowthatthefrictionstirweldingcanmeettheweldingqualityrequirementsofdissimilaraluminumalloys,andthequalityoftheweldingjointscanbesignificantlyimprovedwiththeoptimizationofprocessconditions.Therefore,frictionstirweldingisaneffectivesolutiontothedifficultiesandlowproductionefficiencyofdissimilaraluminumalloyweldingprocess,andhassomeresearchandapplicationvalue.
Keywords:3A21aluminumalloy,6063aluminumalloy,frictionstirwelding,dissimilaraluminumalloy,weldingjointperformance
正文
1引言
随着工业发展的不断进步，铝材在现代制造业中的应用越来越广泛，其中异种铝合金的应用尤为常见。然而，针对异种铝合金焊接的相关技术研究还比较少，常规的焊接方法（如TIG、MIG等）在焊接异种铝合金时存在着诸多问题，如焊接质量难以得到保证、焊接接头强度低、焊接速度缓慢等。必须寻找一种更为高效、可靠的焊接方法，以满足异种铝合金的生产需求。
搅拌摩擦焊接(FrictionStirWelding,FSW)技术是一种新兴的铝合金焊接技术，其原理是利用搅拌头在焊接接头上高速旋转辅以下压力，产生强烈的热摩擦效应，焊接接头处的金属材料局部熔融并进行混合，最终实现焊接接头的形成。搅拌摩擦焊接的优点在于焊接速度快、焊接质量高、接头组织结构致密、焊接接头无裂纹等等。因此，搅拌摩擦焊接技术逐渐被应用于铝合金异种材料的焊接中，同时也被广泛研究应用。
本文围绕3A21铝合金和6063铝合金异种铝合金的搅拌摩擦焊接，从焊接接头组织结构、力学性能和表面质量等方面进行了研究，以探讨搅拌摩擦焊接技术在异种铝合金焊接中的应用价值。
2试验方法
2.1材料和设备
本试验所使用的3A21和6063铝合金均为常见的铝合金材料，在焊接前要求所有材料表面无油污、氧化和腐蚀等污染，以此保证焊接质量。试验使用的焊接设备为万能材料试验机，搅拌摩擦焊接头的制备设备使用搅拌摩擦焊接机床。
2.2实验程序
焊接前，首先进行材料的处理和表面清洗，保证无油污、氧化和腐蚀等污染，以此保证焊接质量。然后，将3A21和6063铝合金放置于万能材料试验机上，开始进行搅拌摩擦焊接试验。具体实验流程如下：
1.将搅拌摩擦焊接头放置在铝合金接头处，在下压力的作用下，搅拌头开始转动。
2.当搅拌头转速和推力达到设定值后，搅拌头渐进转动至焊接结束，得到完整的搅拌摩擦焊接接头。
3.对焊接接头进行显微组织分析、拉伸试验以及表面检测等实验。
3结果与分析
3.1焊接接头组织结构
图1是3A21铝合金和6063铝合金的搅拌摩擦焊接接头显微组织照片。可以看到，搅拌摩擦焊接制备的异种铝合金焊接接头金属组织致密、无气孔、无裂纹和无明显热影