薄板铝合金的研究现状

关于高转速薄板搅拌摩擦,国外研究早,已经实现超薄板连接,并且国外已经出现相关的高转速搅拌摩擦焊接机器人。


对于薄板铝合金焊接,国外研究较早,技术较为先进。近年来,TWI研究机构已经利用超微搅拌摩擦焊技术实现超薄铝片焊接。据报道,TWI已经采用这项技术完成了0.3 mm厚度的铝片的搭接和厚0.5mm厚度铝片的对接。

Scialpi[14]采用超微搅拌摩擦焊对0.8mm 2024-T3和6082-T6薄板进行了焊接,并对其进行了力学性能分析。

DM Rodrigues[15]采用搅拌摩擦焊在主轴转速为1000rpm/min、焊机速度为100mm / min、轴向力为12kN对镀锌低碳钢DX51D(0.11%C)和厚度为1mm的低碳钢DC01(0.078%C)进行搭接实验。焊后对试样进行拉伸和对后退侧断口进行硬度检测试验,分析结果得出,DX51D和DC01焊接焊缝显示出极好的机械性能,抗拉剪切强度效率非常接近100%。

国内关于薄壁铝合金搅拌摩擦焊接也有一定研究,中国搅拌摩擦焊接中心利用搅拌摩擦焊成功连接了0.8mm薄板铝合金[15]。

祝建明等人[16]对1.8mm2024-T4铝合金薄板利用超声辅助进行了搅拌摩擦焊实验,通过大量工艺试验测试出了该薄板的焊接工艺参数范围。利用相关设备做了对比分析实验,结果发现超声辅助搅拌摩擦焊焊接接头成型更美观,性能更优,接头质量更高,因此超声的加入对焊缝起到了一定的积极作用。

秦国梁等人[17]针对2 mm厚6013—T4铝合金薄板进行了搅拌摩擦焊接工艺试验,用搅拌头旋转速度和焊接速度的比值ω/v表征搅拌摩擦焊的热输入,并通过大量工艺试验研究了接头的宏观形貌及微观组织,分析了不同转速及焊接速度下的热输入对焊接接头质量的影响。结果表明:搅拌摩擦焊焊接头的力学性能较好,随着旋转速度的增加,焊接热输入也随之增加,焊接接头的屈服强度和抗拉强度就会降低。

马广超等[18]采用搅拌摩擦焊对5052-H34铝合金薄板进行了焊接工艺试验,利用各种分析方法,测得主轴转速达到1600r/min以上可以获得成型较好的焊接接头。

贺地求等人[19]采用搅拌摩擦焊接方法对厚度为1.5mm的LF21薄板铝合金板进行焊接试验,在主轴转速为5000r/min,焊接速度为70~105mm/min,采用喷气冷却,可以获得较好的焊接接头。

综上所述,关于高转速薄板搅拌摩擦,国外研究早,已经实现超薄板连接,并且国外已经出现相关的高转速搅拌摩擦焊接机器人。国内目前处于摸索阶段,超薄板焊接研究较少,焊接转速超过6000rpm的研究更少。高转速搅拌摩擦焊所使用的搅拌头尺寸很小,尤其在薄板铝合金的焊接过程中,可参与塑形流动的金属材料少,其产热机制与常规搅拌摩擦焊有所不同,相关焊接过程参数特点和控制当前鲜有研究。