CN115673521B - 一种搅拌摩擦焊接区域力学性能的检测方法及焊接优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种搅拌摩擦焊接区域力学性能的检测方法，包括：在焊接工件的搅拌摩擦焊接区域沿焊缝厚度方向切割出多个薄片，然后测量并加工多个拉伸试样，并使拉伸试样的延伸方向与焊缝方向基本垂直；夹持各拉伸试样进行拉伸实验；检测并获得拉伸力学性能数据，进而分析出整个焊接工件的最薄弱的搅拌摩擦焊接区域；多个拉伸试样分别是从搅拌摩擦焊接区域的不同影响区获取。本发明还公开了其焊接优化方法。本发明能得到焊缝不同区域的拉伸力学性能数据，很好地掌握焊缝各个区域的性能差异，从而确定焊缝区域的薄弱位置，为改进搅拌头的结构和焊接工艺打下坚实的基础。

Description

一种搅拌摩擦焊接区域力学性能的检测方法及焊接优化方法

技术领域

本发明涉及搅拌摩擦焊接检测技术领域，具体涉及一种搅拌摩擦焊接区域力学性能的检测方法及焊接优化方法。

背景技术

搅拌摩擦焊接因焊接变形小、接头质量高和绿色节能等优点，在航空航天和轨道交通等领域具有广泛的应用。搅拌摩擦焊接过程中，一个非消耗性的旋转工具被插入两个工件之间，旋转的刀具与材料接触产生的摩擦热使材料软化，并在刀具周围塑性流动，将两个工件连接在一起，搅拌针的转动方向和平移方向相同的一侧称为前进侧，反之为后退侧。搅拌摩擦焊接过程中同时经历热循环和机械搅拌的耦合作用，由于前进侧与后退侧在相对线速率上的不同造成了在温度场分布和流场分布不同，也就决定了焊接接头的微观组织和力学性能呈现差异性。这个差异随着焊接板厚的增加愈加明显，并且接头的最佳强度也不断下降，因此提升厚板搅拌摩擦焊接接头强度就成为一个迫切解决的问题。要解决该问题就需要一种手段可以检测出焊缝中力学性能最薄弱的区域，然后针对性的提升力学性能方可提高整个焊接接头的焊接强度。

一般情况下测定焊接接头的拉伸力学性能时，将整个焊缝区域全部置于拉伸试样的矩形段，所检测焊缝区域为包括搅拌区、热机影响区和热影响区的全部力学性能，所得结果为整个焊接接头的宏观力学性能反映，并依据断裂位置判断薄弱区域的大致位置。因此仅通过现有的方法并不能准确判断某个特定位置的性能。为了了解焊缝各个微区的拉伸力学性能，现有技术有利用慢走丝线切割以垂直于焊接方向割出焊缝各区域的微区拉伸试样，以测定各区域的力学性能，但是所加工的试样尺寸过小，并且试样表面处理对试验结果的误差影响较大，需要进行严格的表面处理。公开号为CN114002082A的中国专利公开了一种焊接热影响区微区力学性能检测方法，如图8所示，采用线切割加工矩形段于焊接方向进行的拉伸试样检测热影响区的局部性能，但是在垂直于焊缝方向往往是薄弱的。公开号为CN111595670A的中国专利公开了一种管道焊缝微区拉伸试样加工及测试方法，其选取的试样加工段于垂直焊缝切割成长度大于试样长度的尺寸的坯料，从坯料上分层切取预切割试样片，再从预切割试样片上切割出试样的几何形状；但是对证明测得各个区域力学性能的可靠性，更加直观的判断某两个局部区域的力学性能差异，存在一定的困难。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种搅拌摩擦焊接区域力学性能的检测方法及焊接优化方法，能够得到准确的拉伸性能数据，从而确定搅拌摩擦焊缝的薄弱区域。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种搅拌摩擦焊接区域力学性能的检测方法，包括以下步骤：

步骤一：在焊接工件的搅拌摩擦焊接区域沿焊缝厚度方向切割出多个薄片，然后测量其具体的形貌尺寸参数，再从搅拌摩擦焊接区域获取并加工多个拉伸试样，并使拉伸试样的延伸方向与焊缝方向基本垂直；

步骤二：夹持各拉伸试样并沿垂直于焊缝方向对拉伸试样进行拉伸实验；

步骤三：检测拉伸后的各拉伸试样，并获得各个搅拌摩擦焊接区域的拉伸力学性能数据，进而分析出整个焊接工件的最薄弱的搅拌摩擦焊接区域；

所述多个拉伸试样分别是从搅拌摩擦焊接区域的不同影响区获取，所述不同影响区包括搅拌区、热机影响区、热影响区、母材区以及前述各区的交界区中的至少两个。

进一步的，所述多个拉伸试样是从搅拌摩擦焊接区域的前进侧和后退侧同时获取；在所述步骤三中同时获得整个焊接工件在搅拌摩擦焊接区域前进侧和后退侧的拉伸力学性能数据，进而分析出整个焊接工件在前进测和后退侧的力学性能对比数据。

进一步的，至少一个拉伸试样是从同时覆盖搅拌摩擦焊接区域的前进侧和后退侧的位置获取；在所述步骤三中同时获得整个焊接工件在搅拌摩擦焊接区域同一厚度位置上前进侧和后退侧的拉伸力学性能数据，进而分析出整个焊接工件在同一厚度位置上前进测和后退侧的力学性能对比数据。

进一步的，所述拉伸试样的两端为夹持段，两所述夹持段之间连接有作为所述待检测区域的矩形段，所述矩形段的中间位置连接有凸起段，所述凸起段位于搅拌摩擦焊缝搅拌区，所述凸起段上设有朝两侧延伸的凸起。

进一步的，所述矩形段的两侧通过圆角分别与凸起段和夹持段过渡连接；位于所述凸起段两侧的两个矩形段具有相同的宽度和长度。

进一步的，所述矩形段的长度为矩形段的宽度的2～5倍，所述夹持段的宽度为矩形段的宽度的3～5倍。

进一步的，所述步骤一采用化学药品腐蚀出每个薄片各区域的组织形貌，然后测量前进侧和后退侧的长度；所述步骤一中的加工包括对拉伸试样的表面进行打磨抛光。

进一步的，所述拉伸试样的厚度为1～3mm；所述步骤一中优选使用线切割机进行切割，切割方法包括利用移动的电极丝和焊接工件之间的脉冲电火花放电产生高温使焊接工件熔化或汽化，形成切缝。

进一步的，通过测量前进侧和后退侧的长度以及搅拌摩擦焊缝搅拌区的长度，确定矩形段和凸起段的长度与圆角的半径。

一种基于搅拌摩擦焊接区域力学性能的对比检测数据进而优化搅拌头的方法，包括以下步骤：

1)先采用所述检测方法检测获得搅拌摩擦焊接区域力学性能的对比检测数据，所述对比检测数据包括整个焊接工件在前进测和后退侧的力学性能对比数据；

2)通过获取的力学性能对比数据，确定所述搅拌摩擦焊接区域的薄弱区域；

3)根据确定的薄弱区域的力学性能数据和所在位置，从两侧性能差异的角度改进搅拌头形状设计或焊接工艺；如果焊缝失效主要集中在搅拌摩擦焊接区域的后退侧，则调整搅拌头轴肩在后退侧方向倾斜一定角度，使焊接过程中增大轴肩后退侧的锻压力；如果焊缝失效主要集中在搅拌摩擦焊接区域的前进侧，则调整焊接工艺中的焊接速度和焊接转速，配合下调下压量。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明通过在拉伸试样的位于待检测区域的矩形段中间位置设置凸起段，能够使搅拌摩擦焊接区域的前进侧和后退侧分别位于两个受力段，能够更加方便地对比检测前进侧和后退侧的力学性能，通过拉伸的断裂位置能更加直观准确的得到前进侧与后退侧的力学性能差异，从而更容易确定搅拌摩擦焊缝的薄弱区域，进而改进搅拌头形状设计和焊接工艺，从而改善焊接接头的拉伸力学性能，为改进搅拌头的结构和焊接工艺打下坚实的基础，为提高焊接接头整体力学性能提供坚实的数据支撑。

附图说明

图1为本发明具体实施方式中沿焊缝厚度方向顺次切出拉伸试样的结构示意图。

图2为本发明具体实施方式中矩形段中间未设有凸起段的拉伸试样的结构示意图。

图3为本发明具体实施方式中矩形段中间未设有凸起段的拉伸试样的取样位置示意图。

图4为本发明具体实施方式中矩形段中间设有凸起段的拉伸试样的结构示意图。

图5为本发明具体实施方式中矩形段中间设有凸起段的取样位置示意图一。

图6为本发明具体实施方式中矩形段中间设有凸起段的取样位置示意图二。

图7为16mm板厚搅拌摩擦焊接接头局部力学性能分布图。

图8为公开号为CN114002082A的中国专利的结构示意图。

图9为本发明实施例中调整焊接搅拌头和焊接参数后的对比测试结果。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1-图7所示，本实施例的搅拌摩擦焊接区域力学性能的检测方法，包括以下步骤：

步骤一：在焊接工件的搅拌摩擦焊接区域沿焊缝厚度方向切割出多个薄片，然后测量其具体的形貌尺寸参数，再从搅拌摩擦焊接区域获取并加工多个拉伸试样，并使拉伸试样的延伸方向与焊缝方向基本垂直；

步骤二：夹持各拉伸试样并沿垂直于焊缝方向对拉伸试样进行拉伸实验；

步骤三：检测拉伸后的各拉伸试样，并获得各个搅拌摩擦焊接区域的拉伸力学性能数据，进而分析出整个焊接工件的最薄弱的搅拌摩擦焊接区域；

多个拉伸试样分别是从搅拌摩擦焊接区域的不同影响区获取，不同影响区包括搅拌区、热机影响区、热影响区、母材区以及前述各区的交界区中的至少两个。一般焊接工件垂直于焊缝方向的力学性能弱于沿焊缝方向上的力学性能，通过将拉伸试样的拉伸方向设为垂直于焊缝方向，能得到焊缝不同区域的拉伸力学性能数据，很好地掌握焊缝各个区域的性能差异，确定焊缝区域的薄弱位置，进而改进搅拌头形状设计和焊接工艺，从而改善焊接接头的拉伸力学性能，为改进搅拌头的结构和焊接工艺打下坚实的基础，为提高焊接接头整体力学性能提供坚实的数据支撑。

检测位置为前进侧的搅拌区/热机影响区和后退侧的搅拌区/热机影响区、前进侧的热影响区和后退侧的热影响区等等，能使拉伸断裂位置准确断在薄弱区域，能够精准直观对比前进侧热机影响区/热影响区和后退侧热机影响区/热影响区结合强度的优劣，从而更容易确定搅拌摩擦焊缝的薄弱区域。

本实施例中，多个拉伸试样是从搅拌摩擦焊接区域的前进侧和后退侧同时获取；在步骤三中同时获得整个焊接工件在搅拌摩擦焊接区域前进侧和后退侧的拉伸力学性能数据，进而分析出整个焊接工件在前进测和后退侧的力学性能对比数据。

本实施例中，至少一个拉伸试样是从同时覆盖搅拌摩擦焊接区域的前进侧和后退侧的位置获取；在步骤三中同时获得整个焊接工件在搅拌摩擦焊接区域同一厚度位置上前进侧和后退侧的拉伸力学性能数据，进而分析出整个焊接工件在同一厚度位置上前进测和后退侧的力学性能对比数据。

本实施例中，拉伸试样的两端为夹持段，两夹持段之间连接有作为待检测区域的矩形段，矩形段的中间位置连接有凸起段，凸起段位于搅拌摩擦焊缝搅拌区，凸起段上设有朝两侧延伸的凸起。如图4所示，通过在拉伸试样的位于待检测区域的矩形段中间位置设置凸起段，能够使搅拌摩擦焊接区域的前进侧和后退侧分别位于两个受力段，能够更加方便地对比检测前进侧和后退侧的力学性能，通过拉伸的断裂位置能更加直观准确的得到前进侧与后退侧的力学性能差异，从而更容易确定搅拌摩擦焊缝的薄弱区域。

本实施例中，矩形段的两侧通过圆角分别与凸起段和夹持段过渡连接；位于凸起段两侧的两个矩形段具有相同的宽度和长度。与圆角连接的矩形段位于待检测区域，与圆角连接的夹持段位于非检测区域，通过圆角相切连接相邻段能使拉伸试样的受力位置更准确，得到的拉伸数据更加可靠。

本实施例中，矩形段的长度为矩形段的宽度的2～5倍，夹持段的宽度为矩形段的宽度的3～5倍(可参考图2)。通过各段的宽度差和对比厚度的设置，能够更加方便地对比待检测区域和非检测区的力学性能，通过断裂位置能更加直观准确的得到力学性能差异。

本实施例中，步骤一采用化学药品腐蚀出每个薄片各区域的组织形貌，然后测量前进侧和后退侧的长度；步骤一中的加工包括对拉伸试样的表面进行打磨抛光。通过金相腐蚀能够把搅拌摩擦焊接区域的形貌完全腐蚀出来，测定焊缝各个区域轮廓形貌和尺寸能通过光学显微镜拍照并采用电子尺测量获得；通过打磨抛光能够使拉伸试样表面整洁，无异物干扰，便于检测，能提高检测的准确度。

本实施例中，拉伸试样的厚度为1～3mm；步骤一中优选使用线切割机进行切割，切割方法包括利用移动的电极丝和焊接工件之间的脉冲电火花放电产生高温使焊接工件熔化或汽化，形成切缝。拉伸试样的厚度过大，其力学性能无论在上下差异还是在热影响区、热机影响区和搅拌区上均是存在差异，即其力学性能呈现一个“场分布”，而不是较为简单的线性分布，如图7所示，过厚则无法发现厚板搅拌摩擦焊接接头的薄弱区域。通过线切割机的该切割方法能够提高切割的效率，便于切割出多个拉伸试样；电极丝为钼丝、铜丝和合金丝中任意的一种金属丝。钼丝、铜丝和合金丝采购容易、导电性能好。

本实施例中，通过测量前进侧和后退侧的长度以及搅拌摩擦焊缝搅拌区的长度，确定矩形段和凸起段的长度与圆角的半径。能够使搅拌摩擦焊接区域处于各个设计的拉伸段中，能使拉伸试样的受力位置更准确，得到的拉伸数据更加可靠。

本实施例的基于搅拌摩擦焊接区域力学性能的对比检测数据进而优化搅拌头的方法，包括以下步骤：

1)先采用检测方法检测获得搅拌摩擦焊接区域力学性能的对比检测数据，对比检测数据包括整个焊接工件在前进测和后退侧的力学性能对比数据；

2)通过获取的力学性能对比数据，确定搅拌摩擦焊接区域的薄弱区域；

3)根据确定的薄弱区域的力学性能数据和所在位置，从两侧性能差异的角度改进搅拌头形状设计和焊接工艺。通过焊接装置在焊接过程的前后和左右侧倾的调节，从而使搅拌头与工件呈现侧倾角的搅拌摩擦焊接，能有效地避免中厚板及厚板搅拌摩擦焊缝薄弱区域主要集中在后退侧的热机影响区与热影响区交界处附近，并能改善中厚板和厚板在厚度方向上的搅拌摩擦焊接的前进侧与后退侧力学性能，实现焊缝沿厚度方向上搅拌摩擦焊接的前进侧与后退侧的力学性能相等或者反对称结构，最终提高整体搅拌摩擦焊接接头的强度。

搅拌摩擦焊接接头依据搅拌方向与行进方向是否一致可以分为前进侧和后退侧，前进侧为搅拌摩擦焊接时搅拌头旋转方向与搅拌头行进方向一致的一侧，后退侧为搅拌摩擦焊接时搅拌头旋转方向与搅拌头行进方向相反的一侧。由于前进侧与后退侧在温度场分布和流场分布不同，导致了焊接接头的微观组织和力学性能呈现差异性。为了能够准确的得出前进侧与后退侧的拉伸力学性能差异，应使前进侧和后退侧完全处于矩形段的长度内，其他尺寸按照试样加工以及拉伸测试机的情况而定。在同一厚度上的前进侧和后退侧力学性能差异过于小，可能在实验误差以内，通过将前进侧和后退侧全部置于拉伸受力区域，能够直观准确地对比拉伸试样的前进侧和后退侧的力学性能差异，能提高检测的精准度和可信度，并能够得到准确的拉伸性能数据，再通过对比前进侧与后退侧两者间力学性能的优劣，从而确定搅拌摩擦焊缝的薄弱区域，进而能从两侧性能差异的角度改进搅拌头形状设计和改善搅拌头前进侧和后退侧薄弱环节的拉伸力学性能，以及焊接工艺。另外，在同类数据中，对于相邻位置的数据进行取平均值，而位置相差较远样品的力学性能差异可以评估焊缝性能的波动性。

实施例：

下面以16mm板厚搅拌摩擦焊缝的加工数据为例，进一步描述本发明检测方法的实施过程：

步骤一、检测任意局部区域力学性能：

a)如图1所示，将焊缝沿焊缝厚度方向依次切出多层薄片，并从上到下依次进行编号为1层、2层、3层……7层。由于采用线切割加工试样过程存在一定的材料消耗，最终每层的厚度只有2mm左右。

b)对所切割之后的各个薄片的焊缝各面进行打磨抛光，并用凯勒试剂进行化学腐蚀，通过光学显微镜拍照并采用电子尺测量各层焊缝不同区域的详细尺寸，如图3和图4所示，其详细数据在表1中。

表1：16mm板厚搅拌摩擦焊缝各个区域的长度(单位：mm)

c)如图2所示，依据测量的详细尺寸进行设计，检测每个局部位置的未设有凸起段的拉伸试样的详细参数，其中某两层的试样详细参数在表2和表3中。试样加工中需要将试样矩形段与待检测区域保持一致。

表2：16mm板厚搅拌摩擦焊缝不同检测位置的拉伸试样的结构具体参数(单位：mm)

表3：16mm板厚搅拌摩擦焊缝不同检测位置的拉伸试样的结构具体参数(单位：mm)

d)采用线切割加工已经设计好的试样结构，并采用600#、1200#和2000#砂纸进行抛光拉伸试样的表面，尽量消除表面粗糙度不同而影响焊缝局部区域真实的力学性能。

e)将拉伸机的夹具固定住双拉伸试样的夹持段之后，开始进行拉伸实验。在样品断裂之后记录该样品的所检测局部区域的力学性能。在拉伸过程中控制名义应变速率为5×10^-4s^-1，其拉伸速率(mm/min)＝名义应变速率×矩形段的长度(L_c)×60。

f)将所有的检测局部区域的力学性能结果进行绘图，如图7所示，可以判断搅拌区的拉伸性能最好，而前进侧的力学性能稍优于后退侧的力学性能。

步骤二、同时对比检测不同局部区域的力学性能：

a)设计设有凸起段的拉伸试样的结构，如图4和图5所示，具有两个矩形段的拉伸试样，两矩形段之间圆弧过渡连接凸起段，整体呈蝙蝠形状，两端为拉伸时的夹持段，力学性能检测区域和力学非检测区域采用圆弧过渡。

b)依据步骤一中焊缝各个区域的具体数据，确定设有凸起段的拉伸试样的结构参数，其中要求设有凸起段的拉伸试样的两个矩形段具有相同的宽度和长度，并且矩形段同时在所要对比检测焊缝区域内。例如，如图1所示中的2层和4层中切割出的如图5所示的设有凸起段的拉伸试样，检测前进侧与后退侧局部力学的结构参数分别如表4和表5所示。试样两个矩形段的中心与同时被检测区域的中间保持一致。

表4 16mm板厚搅拌摩擦焊缝不同检测位置的设有凸起段的拉伸试样的结构具体参数(单位：mm)

表5 16mm板厚搅拌摩擦焊缝4层不同检测位置的设有凸起段的拉伸试样的结构具体参数(单位：mm)

c)采用线切割加工已经设计好的试样结构，并采用600#、1200#和2000#砂纸进行抛光拉伸试样的表面，尽量消除表面粗糙度不同而影响焊缝局部区域真实的力学性能。

e)将双拉伸试样的夹持段固定在拉伸机的夹具上后，开始进行拉伸实验。在设有凸起段的拉伸试样断裂后，依据断裂发生在哪个被检测位置，从而判断二者位置力学性能的优劣，验证步骤一的检测局部区域力学性能的可靠性。在拉伸过程中的控制名义应变速率为5×10^-4s^-1，其拉伸速率(mm/min)＝名义应变速率×总矩形段的长度(L_c1+L_c2)×60。

f)所检测的样品均断裂在后退侧区域，验证了步骤一中实验结果的可靠性。

在焊缝良好成型成性的条件下，我们发现焊缝失效主要集中在后退侧(例如热机影响区与热影响区交界处等)，我们检测发现可能是由于后退侧处的材料软化区域较大，而轴肩的锻压力不足所导致。因此，在后续的焊接过程中通过调整搅拌针轴肩在后退侧方向倾斜一定角度，以增大轴肩后退侧的锻压力。

以工件为16.5mm厚2219-T87铝合金板，在没有左右倾角的情况下进行搅拌摩擦焊接，其焊缝前进侧的力学性能平均高于后退侧的力学性能达10MPa左右，旋转主轴为顺时针方向转动，因此，我们调整搅拌针在前进侧、后退侧方向进行倾斜，以增大后退侧的区域上搅拌针的肩的顶锻力，促使形成致密的组织，其中，搅拌针在前进侧方向倾斜1°的焊接接头记为AS-1°，而在后退侧方向倾斜1°的焊接接头记为RS-1°，并依次类比，最终选择的焊接样品焊接参数性能测试如表6所示。将工件固定在工作台上，将选定的焊接工艺参数，其中焊接转速是310rpm，焊速为120mm/min，下压量控制在0.4mm，在控制系统中进行设定以上参数，启动焊接系统，进行搅拌摩擦焊接。对焊接完成的焊缝进行力学性能检测，其结果如图9所示，整体焊缝的力学性能可以提高8MPa左右。

表6焊接样品焊接参数

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种搅拌摩擦焊接区域力学性能的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、检测任意局部区域力学性能：

A）在焊接工件的搅拌摩擦焊接区域沿焊缝厚度方向切割出多层薄片，然后测量其具体的形貌尺寸参数，再从搅拌摩擦焊接区域获取并加工多个拉伸试样，并使拉伸试样的延伸方向与焊缝方向基本垂直；多个所述拉伸试样分别是从搅拌摩擦焊接区域的不同影响区获取，所述不同影响区包括搅拌区、热机影响区、热影响区、母材区以及前述各区的交界区中的至少两个；

B）夹持各拉伸试样并沿垂直于焊缝方向对拉伸试样进行拉伸实验；

C）检测拉伸后的各拉伸试样，并获得各个搅拌摩擦焊接区域的拉伸力学性能数据，进而分析出整个焊接工件的最薄弱的搅拌摩擦焊接区域；

步骤二、同时对比检测不同局部区域的力学性能：

a)设计设有凸起段的拉伸试样的结构，该拉伸试样具有两个矩形段，且两矩形段之间圆弧过渡连接凸起段，整体呈蝙蝠形状，两端为拉伸时的夹持段；

b)依据搅拌摩擦焊接各个区域的具体数据，确定设有凸起段的拉伸试样的结构参数，并且矩形段同时在所要对比检测搅拌摩擦焊接区域内，试样两个矩形段的中心与同时被检测区域的中间保持一致；

c)将设有凸起段的拉伸试样夹持段固定在拉伸机的夹具上后，开始进行拉伸实验；在设有凸起段的拉伸试样断裂后，依据断裂发生在哪个被检测位置，从而判断二者位置力学性能的优劣，验证步骤一中的检测局部区域力学性能的可靠性。

2.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊接区域力学性能的检测方法，其特征在于，多个所述拉伸试样是从搅拌摩擦焊接区域的前进侧和后退侧获取，以获得整个焊接工件在搅拌摩擦焊接区域前进侧和后退侧的拉伸力学性能数据。

3.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊接区域力学性能的检测方法，其特征在于，设有凸起段的所述拉伸试样是从同时覆盖搅拌摩擦焊接区域的前进侧和后退侧的位置获取，以获得整个焊接工件在搅拌摩擦焊接区域同一厚度位置上前进侧和后退侧的拉伸力学性能数据，进而分析出整个焊接工件在同一厚度位置上前进测和后退侧的力学性能对比数据。

4.根据权利要求3所述的搅拌摩擦焊接区域力学性能的检测方法，其特征在于，所述矩形段的中间位置连接有凸起段，所述凸起段位于搅拌摩擦焊缝搅拌区，所述凸起段上设有朝两侧延伸的凸起。

5.根据权利要求4所述的搅拌摩擦焊接区域力学性能的检测方法，其特征在于，位于所述凸起段两侧的两个矩形段具有相同的宽度和长度。

6.根据权利要求4所述的搅拌摩擦焊接区域力学性能的检测方法，其特征在于，所述矩形段的长度为矩形段的宽度的2～5倍，所述夹持段的宽度为矩形段的宽度的3～5倍。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的搅拌摩擦焊接区域力学性能的检测方法，其特征在于，所述步骤一中采用化学药品腐蚀出每个薄片各区域的组织形貌，然后测量前进侧和后退侧的长度；所述步骤一中的加工包括对拉伸试样的表面进行打磨抛光。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的搅拌摩擦焊接区域力学性能的检测方法，其特征在于，所述拉伸试样的厚度为1～3mm；所述步骤一中使用线切割机进行切割，切割方法包括利用移动的电极丝和焊接工件之间的脉冲电火花放电产生高温使焊接工件熔化或汽化，形成切缝。

9.根据权利要求1-6中任一项所述的搅拌摩擦焊接区域力学性能的检测方法，其特征在于，通过测量前进侧和后退侧的长度以及搅拌摩擦焊缝搅拌区的长度，确定矩形段和凸起段的长度与圆角的半径。

10.一种基于搅拌摩擦焊接区域力学性能的对比检测数据的焊接优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）先采用包括权利要求1-9中任一项所述检测方法检测获得搅拌摩擦焊接区域力学性能的对比检测数据，所述对比检测数据包括整个焊接工件在前进侧和后退侧的力学性能对比数据；

2）通过获取的力学性能对比数据，确定所述搅拌摩擦焊接区域的薄弱区域；

3）根据确定的薄弱区域的力学性能数据和所在位置，从两侧力学性能差异的角度改进搅拌头形状设计或焊接工艺；如果焊缝失效主要集中在搅拌摩擦焊接区域的后退侧，则调整搅拌头轴肩在后退侧方向倾斜一定角度同时配合焊接转速、焊速和倾斜下压量，使焊接过程中增大轴肩后退侧的锻压力；如果焊缝失效主要集中在搅拌摩擦焊接区域的前进侧，则调整焊接转速、焊速和下压量。

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