工艺参数对AZ31镁合金搅拌摩擦焊接头组织和性能的影响

摘要

以AZ31镁合金为研究对象,采用数值模拟和工艺试验相结合的方法,系统研究了焊接工艺参数对搅拌摩擦焊接头温度场分布、微观组织以及力学性能的影响.有限元数值模拟的结果表明,随着转速的增加或焊接速度的降低,接头产热逐渐增加,接头上层温度明显高于下层温度,说明搅拌摩擦产热主要来源于轴肩的摩擦运动,而搅拌针摩擦运动和材料的塑性变形只提供了少量的产热.工艺试验结果表明,随着焊接速度的增加,接头晶粒尺寸降低,且组织均匀性得到改善.随着转速的增加,接头晶粒尺寸不断增大,过渡区晶粒的均匀性变差.拉伸过程中裂纹在焊核区与热力影响区之间的界面处萌生和扩展.其中,转速为1400 r/min、焊接速度为300 mm/min的接头具有较好的力学性能,断后伸长率为16.5％,抗拉强度为252 MPa,分别达到母材的75％ 和90％.