第二章 实验设备及原理 7

2.1高转速搅拌摩擦焊机 7

2.2高转速搅拌摩擦焊机原理 10

2.3高转速搅拌摩擦焊接头 11

第三章 实验材料及方法 13

3.1实验材料 13

3.2实验方案 13

3.2.1焊前准备 14

3.2.2焊接工艺参数选择 15

3.2.3焊接接头质量分析 15

第四章 焊缝组织及力学性能分析 17

4.1高转速搅拌摩擦焊宏观及显微组织分析 17

4.1.1高转速搅拌摩擦焊焊缝宏观形貌分析 17

4.1.2高转速搅拌摩擦焊焊缝显微组织分析 19

4.2高转速搅拌摩擦焊焊缝硬度分析 21

4.3高转速搅拌摩擦焊接头拉伸性能分析 23

结 论 28

致 谢 29

参考文献 30

第一章 绪论

1.1选题背景及意义

在现代制造行业中，随着科技的高速发展，对制造材料的要求也越来越高，铝镁铜及其合金作为一种轻量化生产的金属材料，市场的需求越来越广，也是最具发展潜力的领域。而铝合金又因其较低价格及优异性能更独得青睐，薄板铝合金主要应用于航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中。随着薄板铝合金的普遍应用，相应的焊接要求也越来越高。在常规薄板焊接过程中，普遍采用熔化焊、压力焊或铆接方法。但因薄板铝合金密度小，导热系数大，易变形，易被氧化等特点，这些方法往往存在热输入量较大、工件极易变形，连接强度较低、密封性不强等缺点。搅拌摩擦焊（FrictionStirWelding，FSW）是由英国焊接研究所（TWI）[1]针对部分铝镁铜合金难以实现可靠焊接的问题开发的一种绿色新型固相连接技术，该技术具有接头质量高，焊接变形小，焊接过程绿色无污染等优点，是铝、镁等合金优选的焊接方法[2-3]，在船舶、机车车辆、航空、航天等领域有着广阔的应用前景。然而传统搅拌摩擦焊接轴向压力大、扭矩大、对焊机刚度要求高等特点降低了相关技术的柔性化程度，容易造成薄板工件变形、焊缝减薄、降低连接强度等问题。因此如何实现铝合金轻量化搅拌摩擦焊接成为了当前迫切需要解决的问题。

高转速搅拌摩擦焊是一种旋转速度达到普通搅拌摩擦焊10倍甚至以上的焊接方法。较高的旋转速度可以产生足够的热输入量，可以保证焊接过程在较高的焊接速度下进行，因而具有热输入小、焊接变形小、焊接接头缺陷少等优点。设计高转速搅拌摩擦焊具是实现轻量化薄板铝合金焊接的重要途径。

本文介绍了关于高转速搅拌焊具的设计并对1mm厚的3003铝合金的搅拌摩擦焊接工艺进行研究。薄板的产热、材料的流动机制与常规材料的焊接不一样，采用超高转速焊接（10000rpm以上）1mm厚的3003铝合金，确定其合理焊接工艺范围，并分析了不同转速、行进速度参数下对铝合金薄板焊接成型及质量的影响。