搅拌摩擦焊接接头的抗拉强度和弯曲性能

　　最近英国焊接研究所(TWI)认为，2000、5000、7000等系铝合金的搅拌摩檫焊焊接接头的常态强度与母材等强度，但也有的低于母材。表2-2给出了铝合金搅拌摩檫焊焊接接头的力学性能数据。

　　表2-2铝合金的搅拌摩檫焊焊接接头的拉伸试验结果

　　注：PM-断裂在母材，WM-断裂在焊缝，HAZ-断裂在热影响区，HAZ/PM-断裂在热影响区和母材交接处。

　　Kluken等对采用各种焊接方法和搅拌摩檫焊焊接的A6005铝合金接头的静态强度进行了比较，从表2-2中可以看出，等离子弧小孔焊焊接接头的抗拉强度值最高，为194MPa;搅拌摩檫焊最低，为175Mpa，而接头的延伸率却最高，为22%。但是搅拌摩檫焊焊接接头没有气孔、裂纹等缺陷。2000系铝合金的搅拌摩檫焊焊接接头，断裂发生在热影响区。

　　铝合金分为热处理型和非热处理型。对于热处理型合金来说，采用熔焊时，焊接接头性能发生改变是一个大问题。飞机制造用的2000、7000系硬铝，时效后进行搅拌摩檫焊，或搅拌摩檫焊之后进行时效处理，两者焊接接头的静态抗拉强度约为母材的80~90%。

　　6000系的6N01-T6铝合金广泛用于日本的铁路车辆制造。焊接和时效处理顺序对机械性能有很大的影响。表2-3是12mm的6No1-T6铝合金在大气中和水冷中进行搅拌摩檫焊，焊接接头的抗拉强度试验结果。从试验结果可以看出，经时效处理后，焊接接头的抗拉强度得到了提高。

　　表2-3焊接中冷却方式和时效处理对抗拉强度的影响

　　摩擦焊的焊接强度和板厚的关系:

　　特别是在水冷中焊接的试件经时效处理后，改善效果最为显著。这是因为，水冷使软化区变小，采用这样的时效处理，硬度回复效果特别好。在一边水冷一边进行搅拌摩擦焊的情况下，接头强度的大小和被焊金属的厚度有关，如图2-26所示。随着板厚的增大，接头强度下降。

图2-266No1-T6铝合金在水冷中搅拌图

　　搅拌摩擦焊焊接焊头的弯曲试验，与电弧焊接头弯曲试验不同，弯曲半径为板厚的4倍以上。试验结果表明，在这样的试验条件下，无论是铝及其合金还是钢的搅拌摩擦焊焊接焊头的180º弯曲性能都很好。

　　由于搅拌摩擦焊是单道焊，被焊母材是被固定在垫板上。焊接时，为了避免搅拌头的搅拌指棒与垫板接触，搅拌头的搅拌指棒长度往往稍微比被焊金属厚度小一些，从而造成被焊金属的背面留有一定的间隙，它导致焊接接头在背弯试验时背面张开，相当于熔化焊的根部欠陷。如果焊缝根部有缺陷，可用砂轮将焊缝根部缺陷处轻轻打磨平。