高塑性铸造铝合金搅拌摩擦点焊连接的研究



高塑性铸造铝合金搅拌摩擦点焊连接的研究

为改善汽车燃油经济性，汽车行业正朝着轻量化方向发展。在保持车身和底盘性能的基础上，越来越多的高塑性铸造铝合金被用于汽车零部件制造，以取代原有较重的钢铁和钢铁合金制造部件，实现汽车轻量化。然而，高塑性铸造铝合金的连接技术是一个难题，目前常用的铝合金连接技术-自冲铆接技术，要求连接的铝合金延展性大于10％，这使得普通高韧性铝合金需要进行T6热处理，这将增加铝合金零部件的制造成本，并可能引起铝合金部件的开裂。因此，需要对连接铸造铝合金的焊接技术进行研究，尤其是搅拌摩擦点焊技术，探究其是否可以不经过热处理即可实现铸造铝合金的连接。

试验选用常用的Aural-2™铸造铝合金，其由铝、硅铸造而成，多作为薄壁、高完整性铸件的原材料，其与普通铝合金相比具有较高的延展性。搅拌摩擦点焊是一种利用固态混合工艺连接两种材料的过程。首先，连接时将一个旋转钻头压入材料内部，直至达到一定深度或一定负荷；然后，将该钻头在特定位置保持一定时间；之后，将钻头拉出，钻头的旋转使需要连接的金属熔化并融合在一起，形成一块焊接区域。试验选用力拓集团制造的Aural-2™铸造铝合金板材，尺寸为127mm× 305mm×2.5mm，该合金板的力学性能沿伸长方向均匀分布，无需处理即可直接用于加工或进行T6热处理。搅拌摩擦点焊使用川崎焊接机器人进行。试验前需要制造连接样件，①将Aural-2™铸造铝合金进行T6热处理，并采用自冲铆接技术与其本身及5754铝材和6061铝材连接；②Aural-2™铸造铝合金不进行T6热处理，采用搅拌摩擦点焊技术将其与其本身及5754铝材和6061铝材连接。利用MTS液压测试架进行静态加载试验和疲劳测试的结果表明：使用搅拌摩擦点焊可以实现Aural-2™铸造铝合金与其自身及其它铝合金的连接，且静态加载试验与疲劳测试结果与经过T6热处理后，采取自冲铆接技术的铝合金性能相同。

Joy H Forsmark et al. SAE 2014-01-0793.

编译：王祥