搅拌头轴肩形状对6061铝合金FSW过程中轴向力的影响

摘要

为了机器人FSW工程化应用,研究搅拌头轴肩形状对轴向力的影响.采用平面与凹面两种轴肩形状的搅拌头,对6061-T6铝合金板材进行搅拌摩擦焊,测量、记录和分析焊接过程中的轴向力,建立轴肩受力模型,综合分析轴向力的分布及变化规律.结果表明,平面轴肩搅拌头焊接所得焊缝形貌优于凹面轴肩搅拌头;平稳焊接阶段轴向力分布曲线呈锯齿状波动,平面轴肩对应曲线的波动幅度较小;当搅拌头转速为1500 r/min、焊接速度为95 mm/min时测得轴向力最低,采用平面轴肩时所测轴向力为3828 N,而凹面轴肩则为4018.5 N.分析认为凹面轴肩产生的焊接热输入较小,材料上下方向塑性流动的阻力较大,相应的反作用力也较大.另外,根据受力分析,采用凹面轴肩焊接时,搅拌头前进方向的移动会叠加一定的轴向分力,导致凹面轴肩搅拌头焊接过程中所受的轴向力较大.