摘要：与传统焊接模式相比，搅拌摩擦焊具有力学性能优异以及焊接缺陷较少等方面的优势，属于高效率、低能耗的新型焊接方法，在现代工艺应用中有着较高价值。文章将以6061铝合金材料为例，通过展开双轴肩搅拌头6061-T6铝合金对接试验分析的方式，提高焊具转速，对搅拌摩擦焊接头微观组织及力学性能进行研究，旨在明确工艺参数影响，掌握相关工艺规律，以便高质量展开双轴肩搅拌摩擦焊操作，从而为机器人应用实现其设备轻量化。

关键词：6061铝合金;微观组织观察;超高转速;双轴肩搅拌摩擦焊工艺;

铝合金具有耐腐蚀性理想以及强度理想等方面的优势，是现代工业领域较为常见的轻量化结构材料。随着各行业应用的拓展，从而不断对材料进行优化，各种新型高性能铝合金材料开始出现，而相关连接技术也成为各界关注重点。传统铝合金的焊接方式容易产生裂纹以及气孔等方面问题，会对接头性能产生不良影响，而搅拌摩擦焊接方法，为铝合金科学连接提供了可靠思路，成为业界研究重要内容。

一、试验研究基本思路

为掌握正确的搅拌摩擦焊接方式方法，确定焊接工艺以及焊接机理等各项内容，为后续工艺高质量应用提供助力，在此将通过进行双轴肩搅拌头设计的方式，通过控制焊具的速度，展开6061-T6铝合金对接试验，确保能够通过对焊接头力学性能与微观组织等各项参数进行全面观察的方法，对工艺参数对接头弯曲以及拉伸等性能影响规律进行研究。同时，会通过进行摩擦焊接过程温度场模拟的方式，按照焊接过程中特征点温度变化具体测量数值情况，对焊接过程温度变化规律进行分析，掌握整体变化对于接头各部分具体影响。

二、试验测试方式方法

（一）微观组织观察

一方面，展开光学显微观察，运用线切割手段对焊接垂直方向进行金相试样的取样，运用抛光机以及砂纸等进行打磨和抛光处理的方式，在Keller试剂的作用之下，对金相试样展开3分钟左右腐蚀处理，并运用光学显微镜进行微观组织的观察;另一方面，展开透射电子显微观察，在街头横截面各位置进行透射取样处理，经过离子减薄以及打磨等一系列处理之后，运用透射电子显微镜展开接头晶粒大小以及形态等内容观察。

（二）接头性能测试

1.硬度测试。在进行硬度测试过程中，需要按照之前显微镜的观察结果，沿厚度方向进行测试点的排列，在距焊缝表面不同三点位置，进行硬度的测试。通过分别进行300克载荷处理的方式，进行为期10秒的加载操作，确定试样硬度是否达标。

2.拉伸性能。根据相关规范标准要求，与焊接方向垂直进行焊接接头标准式样切割，按照每组三个式样的规定，对每一组试样的力学性能进行分析，通过在试验机上进行拉伸测试的方式，确定试样的最终拉伸性能。需要对加载速度进行严格控制，利用电子扫描显微镜进行拉伸断口的扫描。

3.弯曲性能。需要对材料的承受弯曲载荷力学特性进行分析，确定能够由此判断出材料的塑性指标情况。在垂直焊缝方向进行试样获取，通过进行机械加工处理之后，确保试样长度中心位置能够与焊缝中心线保持重合。对试样接头进行横向正弯180°以及横向背弯180°处理，确保能够在常温环境中利用力学性能测试试验机械进行操作。运用直径为15毫米压头弯心和35毫米间距轧辊展开处理，通过对电子扫描显微镜的应用，对弯曲断口位置进行扫描，从而获得相应数据。

4.冲击性能。需要对冲击荷载作用下材料冲击强度进行分析，进而对其抵抗冲击载荷破坏性能进行确定。根据规定要求在前进侧热影响区以及接头焊核区位置，展开V型缺口标准试样获取。利用冲击试验机和20Kg摆锤，展开冲击试验。同时，需要运用电子扫描显微镜进行冲击断口扫描。

（三）温度场测试

温度采集系统包括采集卡、数据处理软件以及K型热电偶，其中K型热电偶属于市场用量相对较大的热电偶，具有高低温信号采集能力强以及线性响应理想等方面的优势，能够对1300摄氏度之下的环境温度进行充分测量。在进行温度测试过程中，需要将热电偶一极接入到数据采集卡之中，并通过对另一极进行点焊固定的方式，将其固定在工件表面特定位置。在保证工件正反面特征点分布相同的情况下，对工件沿焊接方向温度场变化规律以及焊缝垂直于焊接方向温度场变化情况进行收集。

三、结果研究

当双轴肩搅拌摩擦接头出现软化状况，显微硬度呈w型进行分布时，热影响区硬度值相对较低，而母材区的硬度值相对较大。各区域厚度方向之间的硬度值差异并不明显，会随着焊具速度的不断增加，使软化区域接头硬度数值有所减小。根据拉伸测试数据表明，如果焊接热输入数值相对较低，会出现接头缺陷问题，导致拉伸性能受到影响。

双头肩搅拌摩擦焊温度场峰值温度，一直处于低于母材熔点的状态，整体固相连接特征较为明显。焊接速度的不断增加以及转速的不断减小，会使焊接热输入出现减小状况，峰值温度也会随之下降。焊接中工件横截面温度分布呈现为哑铃状，和接头横截面轮廓相对较为相似，温度场的模拟数值和实际测量数值也较为吻合。

结束语：

鉴于搅拌摩擦焊接技术所具有的优势和价值，需要进一步加大对该焊接工艺以及相关机理的研究力度，按照铝合金材料的具体特点，制定出有效试验方法，确定双轴肩超高速搅拌摩擦焊接的具体方案，以便实现对焊接工艺的高质量应用，达到对铝合金材料进行科学连接的目标，进而实现高水平材料焊接模式。双轴肩搅拌摩擦接头的设计，为搅拌摩擦焊加工轻量化，提供了新的切入点，为机器人应用提供了充分的可行性。通过不断对焊接工艺应用方法进行总结和分析的方式，掌握工艺应用不足和特点，以便不断进行工艺优化和调整，确保整体工艺应用价值能够达到最大。

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