流道焊接,銅合金焊接,液冷攪拌摩擦焊
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攪拌頭的前進角對攪拌摩擦焊的影響 攪拌頭的前進角是指攪拌頭中心軸線與工件表面垂線之間的夾角。在一般情況下，攪拌頭的前進角定為3-5o。確定前進角的目的，一般認為它可以提高攪拌頭的壽命，促進摩擦引起的焊縫金屬塑性流動，消除產生缺陷的傾向。 攪拌頭的前進角對焊縫金屬塑性流動的影響如圖2-4所示。當改變攪拌頭的前進角時，焊縫金屬的塑性流動停滯點發生很大變化。從圖中可以看出，在攪拌頭的前進角為零度時，即攪拌頭與工件表面垂直，焊縫金屬的塑性流動停滯點處于焊根部中心，隨著前進角角度的增大，攪拌力增大，塑性流動的停滯點向焊縫上方移動，這有利于消除缺陷。 攪拌摩擦焊的插入實驗 “插入試驗”的數字化模擬要求輸入的參數為 :攪拌頭的旋轉速度、插入速率、輸入功率和攪拌頭附近形成的塑化區域的大小 ;典型的計算輸出包括試驗材料和攪拌頭的溫度分布曲線 ,攪拌頭內的瞬時溫度 ,旋轉攪拌頭的臨近區域的適時溫度 ,速度分布曲線和材料的粘性。與 Al6061 - T6 鋁合金母材凝固溫度相對應的旋轉攪拌頭外圓半徑位置所得到的計算峰值溫度為580 ℃。 圖 2 示出了“插入試驗”中 Al6061 鋁合金得到的攪拌頭的旋轉速度和材料相對粘性值的關系 ,當旋轉速度從 900 r/ min 增加到 1 500 r/ min 時 ,材料的相對粘性值在減小 ;這證明了材料粘性和剪切率的相關。 圖 3 中的結果也與流體機理相符合 ,即當旋轉的圓柱體在靜止圓柱體中向對運動時會產生流變[4 ] 。 攪拌指棒的材質及形狀對攪拌摩擦焊的影響 (1)攪拌指棒的材質 由于攪拌指棒要產生并承受摩擦熱，高溫剪切強度是攪拌指棒根部必須考慮的一個很重要的因素。目前英國焊接研究所采用工具鋼來制作攪拌指棒，例如TWI的Nicholas采用工具鋼AISI-H13。日本采用了SUS440馬氏體不銹鋼以及工具鋼SKD61作為攪拌指棒的材料。從攪拌指棒的高溫強度出發，目前攪拌摩檫焊只能焊接鋁、鎂及其合金和銅合金等。隨著攪拌指棒的材質不斷開發，可以預見會有更多的材料適用于攪拌摩檫焊焊接。 (2) 攪拌指棒的形狀 攪拌指棒的形狀為單純圓柱形或加工成稍帶錐形的圓柱形；也有得把單純圓柱形加工成螺紋牙型或淺牙形，而端部形狀一般為半球形。TWI采用FSW焊接75m特大厚板時，采用的攪拌頭表面如圖2-2（a）所示，切削成螺紋牙型的螺旋溝，目的是增加對被焊金屬的攪拌力。圖2-2（b）所示為較為復雜形狀的攪拌指棒 。
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