2219铝合金薄板拉拔式摩擦塞焊工艺及力学性能优化

针对5.5 mm厚2219铝合金拉拔式摩擦塞补焊工艺及接头力学性能进行了研究。设计了4种不同几何形状的塞棒,通过试验确定了优化的塞棒几何形状和尺寸:塞棒为圆弧形(R=50 mm)、小端直径32 mm、圆锥段长度16.17 mm。在焊接转速7 000 r/min、轴向拉力30 kN、轴向进给量10 mm的工艺参数下获得了成形良好的接头。显微组织分析表明,塞棒与母材界面结合良好,毗邻结合界面的母材侧晶粒发生了动态再结晶,热机械影响区晶粒沿着塞棒的挤压方向被拉长。正交试验及分析结果表明,在焊接转速、轴向拉力和轴向进给量3个主要焊接参数中,焊接转速对接头强度的影响最大,轴向拉力次之,轴向进给量最小。当焊接转速达到7 000 r/min以上时,提高焊接轴拉力有助于提高焊接接头的抗拉强度。文中所获得焊接接头的最优抗拉强度为357 MPa,相当于母材抗拉强度的76.7%。在界面结合质量良好的情况下,塞补焊接头拉伸断裂位置为热机械影响区,断口表面呈韧性特征。