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兰州钢筋直螺纹连接套筒搅拌摩擦焊接头强度
7075为Al-Zn-Mg-Cu系铝合金兰州钢筋直螺纹连接套筒它是热处理强化铝合金,具有高的比强度和硬度、良好的加工性等特点,适宜作为承受较大负荷的结构材料,广泛应用于飞机机身、机翼梁、机舱壁板等结构件的制造,是航空、航天工业中不可缺少的重要材料。7075铝合金主要采用惰性气体保护焊(MIG),但焊后焊缝中容易出现裂纹、热影响区软化、对应力集中敏感等问题。搅拌摩擦焊(FSW)作为一种革命性的固相连接方法,它可以更好地保持兰州钢筋直螺纹连接套筒力学性能,减少或避免采用熔焊方法时产生的焊接缺陷。本文对7075铝合金薄板进行FSW,研究了焊接速度对其焊接接头强度和微观组织的影响,为7075铝合金FSW的工艺参数选择提供参考。
试验用材为T6态7075铝合金,兰州钢筋直螺纹连接套筒化学成分(质量分数,%)为:1.68Cu,2.51Mg,0.26Mn,0.15Cr,0.2Fe,5.75Zn,余量为Al;其σb=487MPa,σ0.2=420MPa,δ=9.5%。焊接试板的尺寸为250mm×100mm×2mm。搅拌头材料为镍基高温合金DZ125,搅拌针为圆柱形,搅拌针与轴肩直径比为1∶3。焊接时搅拌针倾斜角2°,轴肩下压量控制在0.15mm左右,搅拌头旋转方向为顺时针方向。试验时搅拌头旋转速度(ω)恒定为950r/min,焊接速度(v)分别为95、118、150和190mm/min。
焊接速度对FSW接头的焊核区、前进侧热机影响区、返回侧热机影响区的组织形貌和沉淀相的尺寸、分布密度有较大的影响,进而对接头的力学性能产生影响。兰州钢筋直螺纹连接套筒适宜的焊接速度有利于控制热机影响区的组织形貌,避免产生界面线,获得高性能的焊接接头。在搅拌头的旋转和搅拌作用下,7075铝合金的底部包铝层会被卷入到焊缝中,并且由于包铝层和铝合金不能熔合在一起,从而会影响接头的力学性能。当搅拌头旋转速度为950r/min、焊接速度为150mm/min时,焊接接头的强度达到最大值,为447.1MPa。
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