鋁合金材料已廣泛應(yīng)用于汽車制造等多個(gè)領(lǐng)域，其對(duì)減輕汽車質(zhì)量有很大幫助。鋁可代替兩倍質(zhì)量的鋼或鐵，每使用一磅鋁材就能減少9.07kg的CO2排放。通過合理的設(shè)計(jì)，在汽車制造上用鋁代替鋼后，汽車質(zhì)量每減輕10%，燃油消耗就能節(jié)省約6%～8%。
    汽車覆蓋件的外板通常使用6000系列鋁合金，板材厚度1.0～2.0mm，其優(yōu)點(diǎn)是成形后不出現(xiàn)拉伸應(yīng)變表面缺陷。當(dāng)采用傳統(tǒng)的電阻點(diǎn)焊焊接鋁材時(shí)，電極壽命較低，而伴隨電極的變質(zhì)容易產(chǎn)生焊接缺陷，焊接質(zhì)量明顯下降。攪拌摩擦點(diǎn)焊FSSW（FrictionStirSpotWelding）是為了彌補(bǔ)傳統(tǒng)電阻點(diǎn)焊技術(shù)的不足，由日本馬自達(dá)公司等研發(fā)的新型焊接技術(shù)。其接頭表面質(zhì)量好、光滑、無缺陷，剪切強(qiáng)度不低于電阻焊，而且大幅度降低了加工能耗和成本，若將目前的電阻點(diǎn)焊設(shè)備改造為鋁合金攪拌摩擦點(diǎn)焊設(shè)備后能量消耗減少了99%，設(shè)備投資節(jié)省了40%。因此，本試驗(yàn)利用回填式攪拌摩擦點(diǎn)焊技術(shù)，研究不同的焊接工藝參數(shù)對(duì)6082-T6鋁合金焊接接頭的組織及力學(xué)性能的影響。
    1試驗(yàn)材料及方法
    焊接對(duì)象為6082-T6鋁合金板材，板材尺寸為140mm×50mm×2mm，焊接前需去除表面氧化層，焊接方式為搭接。以轉(zhuǎn)速、下扎時(shí)間、回填時(shí)間、下扎深度為變量，進(jìn)行多組不同試驗(yàn)。試驗(yàn)參數(shù)的選擇通過正交試驗(yàn)來進(jìn)行，正交試驗(yàn)如表1所示。按照試驗(yàn)組數(shù)，每組參數(shù)做5個(gè)試樣，焊后觀察接頭宏觀形貌，取3個(gè)做力學(xué)剪切，2個(gè)做金相，而后根據(jù)數(shù)據(jù)分析，得出最優(yōu)參數(shù)。
    車用鋁合金攪拌摩擦點(diǎn)焊工藝
    2試驗(yàn)結(jié)果及分析
    表1為各組試驗(yàn)對(duì)應(yīng)的剪切強(qiáng)度，其數(shù)值為每組3個(gè)試樣剪切強(qiáng)度的平均值。根據(jù)這25次試驗(yàn)結(jié)果來分析因素各水平對(duì)剪切強(qiáng)度的影響。轉(zhuǎn)速1800rpm的是第1、2、3、4、5號(hào)試驗(yàn)，其剪切強(qiáng)度均值為27.052MPa；轉(zhuǎn)速2100rpm的是第6、7、8、9、10號(hào)試驗(yàn)，其剪切強(qiáng)度均值為28.368MPa；轉(zhuǎn)速2400rpm的是第11、12、13、14、15號(hào)試驗(yàn)，其剪切強(qiáng)度均值為20.486MPa；轉(zhuǎn)速2700rpm的是第16、17、18、19、20號(hào)試驗(yàn)，其剪切強(qiáng)度是均值是20.500MPa；轉(zhuǎn)速3000rpm的是第21、22、23、24、25號(hào)試驗(yàn)，其剪切強(qiáng)度均值是28.134MPa。顯然轉(zhuǎn)速2100rpm剪切強(qiáng)度最高，轉(zhuǎn)速2400rpm最差，兩者的極差R=28.368-20.486=7.882MPa。它表示采用轉(zhuǎn)速2100rpm比采用轉(zhuǎn)速2400rpm的剪切強(qiáng)度平均值提高7.882MPa。同樣的方法可比較下扎時(shí)間、回填時(shí)間、下扎深度對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響?？傻贸鲎罴艳D(zhuǎn)速為2100rpm，最佳下扎時(shí)間為3s，最佳回填時(shí)間為3s，最佳下扎深度為2.7mm。下扎時(shí)間極差R=25.162，對(duì)剪切強(qiáng)度影響最大的因素為下扎時(shí)間。6082-T6鋁合金搭接焊點(diǎn)除未焊合組參數(shù)外，其他組經(jīng)X光射線檢測(cè)均未發(fā)現(xiàn)缺陷。最優(yōu)參數(shù)下的焊點(diǎn)表面宏觀形貌如圖2所示。
    通過前面剪切強(qiáng)度計(jì)算，8#、9#、10#號(hào)試驗(yàn)剪切強(qiáng)度較大，現(xiàn)選取其金相進(jìn)行觀察，分別如圖3a～圖3c所示，可看到其焊點(diǎn)底部中心區(qū)域均有缺陷。其中剪切強(qiáng)度不大，但金相完好的試件19#、20#、21#分別如圖3d～圖3f所示。
    車用鋁合金攪拌摩擦點(diǎn)焊工藝
    結(jié)論
    2mm厚6082-T6鋁合金搭接攪拌摩擦點(diǎn)焊的最佳工藝參數(shù)為：攪拌頭旋轉(zhuǎn)速度2100rpm，下扎時(shí)間3s，回填時(shí)間3s，下扎深度2.7mm。其中，下扎時(shí)間對(duì)焊接接頭剪切強(qiáng)度影響最大。
    車用鋁合金攪拌摩擦點(diǎn)焊工藝
    除未焊合組參數(shù)之外，其他接頭組織經(jīng)X光射線檢測(cè)均未發(fā)現(xiàn)缺陷。通過對(duì)剪切強(qiáng)度和金相觀察可知，剪切強(qiáng)度大的試件其焊縫不一定完好。（張強(qiáng) 高輝等）