铝/铜异种金属双面搅拌摩擦焊接成形及接头力学性能

对12 mm厚的1060纯铝与T2紫铜进行了双面搅拌摩擦焊接，研究了焊接速度对焊缝成形与接头力学性能的影响。结果表明：在搅拌头转速为600 r/min的条件下，当焊接速度为30～50 mm/min时，焊接速度对接头力学性能影响较小，接头均断裂于铝母材一侧；当焊接速度为30 mm/min时，获得了无缺陷的焊接接头；当焊接速度为40～50 mm/min时，接头出现扁平状小孔洞缺陷，此时，由于搅入焊缝的铜与铝混合形成复合材料结构，增强了焊缝性能，因此，其接头强度仍高于纯铝母材的；当焊接速度超过60 mm/min时，热输入降低引起材料流动不足，在接头内形成贯穿焊缝的孔洞缺陷，使接头承载面积减小，抗拉强度降低。搅拌区中部受到搅拌头两次热力搅拌作用，硬度最高。此外，由于第一道焊缝引起工件变形，在相同下压量的情况下，第二道焊缝相对于第一道焊缝压力略低、热输入较小，使得焊缝底部(即第二道焊缝)的硬度低于焊缝上部(即第一道焊缝)的，且第二道焊缝更易出现孔洞缺陷。综合考虑焊接效率和接头性能，50 mm/min为最优焊接速度，此时接头性能与铝母材的相当，抗拉强度为75.6 MPa，伸长率为26%。