[S50C]工艺参数对铜/钢搅拌摩擦焊焊缝成形的影响

[S50C]工艺参数对铜/钢搅拌摩擦焊焊缝成形的影响

         在航空航天、核电站、冶金等工业制造中都能见到钢与铜或铜合金之间所形成的复合零部件焊接接头。钢与铜或铜合金连接可以形成能满足各种特殊需求的金属结构，特别是要求既具有高强度，又要有高导电和导热性能的工件，同时可以降低成本。由于铜和钢这两种金属在化学性质、物理和力学性能等方面都有很大差异，容易在焊接接头中产生应力集中，导致焊接裂纹，因此焊接难度大。铜与钢的焊接有熔化焊和固态焊。用熔化焊焊接铜与钢时，焊接工艺复杂，接头易产生缺陷；惯性摩擦焊焊接铜与钢，可获得良好接头质量，但其焊接对象主要是回转体，受被焊工件几何形状的限制。搅拌摩擦焊(FSW)是英国焊接研究所提出的一种新型固态连接方法，它可以对多种熔化焊接性差的有色金属进行可靠的连接。目前，国内外学者的研究主要集中在同种材料的FSW工艺及性能方面，对异种材料的FSW研究较少，主要有铝与铜、铝与钢。在铜与钢的FSW方面，仅南昌航空大学对Q235低碳钢板和T2紫铜板成功进行了焊接。通过对厚板紫铜与低碳钢FSW进行了工艺研究，重点分析了工艺参数对焊缝成形的影响。

        试验采用钢锁底接头形式。试验用的低碳钢板厚度为12mm，紫铜板厚度为10mm。搅拌头轴肩直径为26mm，带右螺纹搅拌针直径为10mm。用自制的焊接夹具在铣床改装成的FSW机上进行焊接试验，搅拌头的转速为475～750r/min，焊接速度为23.5～75mm/min。FSW时，搅拌头旋转并向前运动，焊缝两侧金属受搅拌头作用程度不同。

搅拌头旋转速度越高,焊接温度越高,焊缝表面氧化越严重；焊接速度越大,底面钢流动性越差,填充越不充分,底面出现缺陷的现象越严重。选用右螺纹搅拌针的搅拌头进行焊接时,易在焊核区底部出现孔洞型缺陷。搅拌头旋转速度为475r/min、焊接速度为47.5mm/min时能获得无缺陷的铜/钢FSW接头。

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