CN105108324A - 一种基于搅拌摩擦焊接的金属板对接焊接试验系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于搅拌摩擦焊接的金属板对接焊接试验方法，其特征在于，具体包括如下步骤：步骤SS1焊接试验；步骤SS2金相试验；步骤SS3硬度试验；步骤SS4对不同焊接参数下得到的表面成形好的焊接接头进行拉伸试验。本发明还提出一种基于搅拌摩擦焊接的金属板对接焊接试验系统，本发明实现了对通过设置不同焊接参数获得焊接接头的硬度以及拉伸试验检测，便于对焊接接头进行定量分析，具有试验方便、安全可靠、操作性强的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于搅拌摩擦焊接的金属板对接焊接试验系统及方法，属于搅拌摩擦焊技术领域。
背景技术
搅拌摩擦焊接作为一种固相连接手段，在焊接过程中，工件要固定在刚性背垫上，搅拌头告诉旋转并将焊针挤入待焊工件的接缝处，直至搅拌头的轴肩与工件紧密接触，搅拌针伸进材料内部进行摩擦和搅拌，随着焊针的钻入，肩部与被焊工件表面接触旋转产生辅助摩擦热，将焊针周围的金属转变成塑性状态，使接缝处的材料产生了塑性流变，搅拌头一边高速旋转，一边沿工件的接缝与工件相对移动，塑性金属硫在挤压下重新结合形成固相焊缝。
但是对于不同的搅拌头转速产生的固相焊接接头的拉伸强度是不同的，因此有必要研究不同焊接条件下焊接接头的质量不一致的问题。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提出一种基于搅拌摩擦焊接的金属板对接焊接试验系统及方法，解决不同焊接条件下的焊接接头质量不一致的问题。
本发明采用如下技术方案：一种基于搅拌摩擦焊接的金属板对接焊接试验系统，其特征在于，包括焊接试验区、金相试验区、硬度试验区、拉伸试验区，所述焊接试验区与所述金相试验区相连通，所述金相试验区与所述硬度试验区相连通，所述硬度试验区与所述拉伸试验区相连通；所述焊接试验区用来获得所焊试样在不同焊接参数下的焊接接头，所述金相试验区用来获得所焊试样金相组织，所述硬度试验区用来获得焊接接头的硬度分布规律，所述拉伸试验区用来获得不同焊接接头的拉伸强度。
本发明还提出一种基于搅拌摩擦焊接的金属板对接焊接试验方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
步骤SS1焊接试验；首先，先对所焊试样进行焊前清理，去除所焊试样上的氧化皮、油渍；然后，将所焊试样固定在搅拌摩擦焊机的工作台上压紧，保持所焊试样与搅拌摩擦焊机的搅拌头的纵轴成垂直状态；然后，利用搅拌摩擦焊机的手动轮调节并记下焊接的起始和结束时的坐标，输入焊接参数进行焊接，调节搅拌头的进给深度，获得焊接接头；最后，改变焊接参数、搅拌头的材料和几何形状，重复上述步骤；
步骤SS2金相试验；首先，截取所焊试样进行横向切割，间距为20mm；然后，对所焊试样进行纵向切割，间距为40mm；在光学显微镜下对焊缝区、热力影响区及热影响区的组织、晶粒大小、形状、晶粒走向及母材组织进行观察并照相，获得所焊试样的金相组织照片；
步骤SS3硬度试验；采用HVS-1000型显微硬度计分别通过步骤SS2所述的焊缝区、热力影响区、热影响区、母材区每隔0.5mm打一次微式硬度，记录数据绘制搅拌摩擦焊接头的硬度分布规律；
步骤SS4对不同焊接参数下得到的表面成形好的焊接接头进行拉伸试验；拉伸时，将焊接接头两端母材区固定在拉伸机的两端，保持拉伸速度一定进行拉伸，然后计算每个焊接接头的延伸率。
优选地，所述焊接参数包括搅拌头的旋转速度、焊接速度、下压压力、保持时间。
本发明所达到的有益效果：本发明实现了对通过设置不同焊接参数获得焊接接头的硬度以及拉伸试验检测，便于对焊接接头进行定量分析，具有试验方便、安全可靠、操作性强的优点。
附图说明
图1是本发明的一种基于搅拌摩擦焊接的金属板对接焊接试验系统的连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
图1是本发明的一种基于搅拌摩擦焊接的金属板对接焊接试验系统的连接示意图，本发明提出一种基于搅拌摩擦焊接的金属板对接焊接试验系统，其特征在于，包括焊接试验区、金相试验区、硬度试验区、拉伸试验区，所述焊接试验区与所述金相试验区相连通，所述金相试验区与所述硬度试验区相连通，所述硬度试验区与所述拉伸试验区相连通；所述焊接试验区用来获得所焊试样在不同焊接参数下的焊接接头，所述金相试验区用来获得所焊试样金相组织，所述硬度试验区用来获得焊接接头的硬度分布规律，所述拉伸试验区用来获得不同焊接接头的拉伸强度。
本发明还提出一种基于搅拌摩擦焊接的金属板对接焊接试验方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
步骤SS1焊接试验；首先，先对所焊试样进行焊前清理，去除所焊试样上的氧化皮、油渍；然后，将所焊试样固定在搅拌摩擦焊机的工作台上压紧，保持所焊试样与搅拌摩擦焊机的搅拌头的纵轴成垂直状态；然后，利用搅拌摩擦焊机的手动轮调节并记下焊接的起始和结束时的坐标，输入焊接参数进行焊接，调节搅拌头的进给深度，获得焊接接头；最后，改变焊接参数、搅拌头的材料和几何形状，重复上述步骤；
步骤SS2金相试验；首先，截取所焊试样进行横向切割，间距为20mm；然后，对所焊试样进行纵向切割，间距为40mm；在光学显微镜下对焊缝区、热力影响区及热影响区的组织、晶粒大小、形状、晶粒走向及母材组织进行观察并照相，获得所焊试样的金相组织照片；
步骤SS3硬度试验；采用HVS-1000型显微硬度计分别通过步骤SS2所述的焊缝区、热力影响区、热影响区、母材区每隔0.5mm打一次微式硬度，记录数据绘制搅拌摩擦焊接头的硬度分布规律；
步骤SS4对不同焊接参数下得到的表面成形好的焊接接头进行拉伸试验；拉伸时，将焊接接头两端母材区固定在拉伸机的两端，保持拉伸速度一定进行拉伸，然后计算每个焊接接头的延伸率。
优选地，所述焊接参数包括搅拌头的旋转速度、焊接速度、下压压力、保持时间。
对焊接参数进行定量试验，最终的拉伸试验结果如下表所示。
当搅拌头旋转速度在500～600rpm之间时，随着旋转速度的增加，焊接接头抗拉强度迅速上升，当旋转速度达到600rpm，此时焊接速度为70mm/min，抗拉强度最高达到413.17Mpa，而继续增加焊接速度，接头抗拉强度降低。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种基于搅拌摩擦焊接的金属板对接焊接试验系统，其特征在于，包括焊接试验区、金相试验区、硬度试验区、拉伸试验区，所述焊接试验区与所述金相试验区相连通，所述金相试验区与所述硬度试验区相连通，所述硬度试验区与所述拉伸试验区相连通；所述焊接试验区用来获得所焊试样在不同焊接参数下的焊接接头，所述金相试验区用来获得所焊试样金相组织，所述硬度试验区用来获得焊接接头的硬度分布规律，所述拉伸试验区用来获得不同焊接接头的拉伸强度。
2.一种采用权利要求1所述的基于搅拌摩擦焊机的金属板对接焊接试验系统的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
步骤SS1焊接试验；首先，先对所焊试样进行焊前清理，去除所焊试样上的氧化皮、油渍；然后，将所焊试样固定在搅拌摩擦焊机的工作台上压紧，保持所焊试样与搅拌摩擦焊机的搅拌头的纵轴成垂直状态；然后，利用搅拌摩擦焊机的手动轮调节并记下焊接的起始和结束时的坐标，输入焊接参数进行焊接，调节搅拌头的进给深度，获得焊接接头；最后，改变焊接参数、搅拌头的材料和几何形状，重复上述步骤；
步骤SS2金相试验；首先，截取所焊试样进行横向切割，间距为20mm；然后，对所焊试样进行纵向切割，间距为40mm；制作焊缝区、热力影响区及热影响区的金属的金相试样，并在光学显微镜下对组织、晶粒大小、形状、晶粒走向及母材组织进行观察并照相，获得所焊试样的金相组织照片；
步骤SS3硬度试验；采用HVS-1000型显微硬度计分别通过步骤SS2所述的焊缝区、热力影响区、热影响区、母材区每隔0.5mm打一次微式硬度，记录数据绘制搅拌摩擦焊接头的硬度分布规律；
步骤SS4对不同焊接参数下得到的表面成形好的焊接接头进行拉伸试验；拉伸时，将焊接接头两端母材区固定在拉伸机的两端，保持拉伸速度一定进行拉伸，然后计算每个焊接接头的延伸率。
3.根据权利要求2所述的一种基于搅拌摩擦焊接的金属板对接焊接试验方法，其特征在于，所述焊接参数包括搅拌头的旋转速度、焊接速度、下压压力、保持时间。
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