张坤等：焊接速度对机器人搅拌摩擦焊AA7B04铝合金接头组织和力学性能的影响 ·1529· 500 160 焊接速度 150 -50mm·minl 400 。-200mm·mim- 140 -400mmmin-1 300 焊接速度 130 50mm·min- 75 mm'min-! 120 100 mm.min- 200 mm.min- 110 300mm·min-l 100 100 返回侧 前进侧 400 mmmin 焊接区 500 mm'min- 0.004 0.008 0.012 0.016 -15 -10 0 10 应变 距离/mm 图5机器人搅拌摩擦焊7B04铝合金接头的应力-应变曲线 图6不同焊速条件下的接头的硬度分布 Fig.5 Strain-stress of robotic friction stir welding of 2 mm AA7B04 Fig.6 Hardness distribution of joints under different welding speed conditions 表3不同焊速的机器人搅拌摩擦焊接头的弹性模量 Table 3 Elasticity modulus of robotic friction stir welding joints with dif- 头组织进行观察，如图7所示.可以看出，母材为拉 ferent welding speeds 长的变形组织，这是由于母材的初始状态为轧制态， 焊接速度/(mm·minl) 弹性模量/GPa 晶粒拉长的方向即为轧制方向.接头焊核区的组织 50 147.890 为细小的等轴晶粒，平均晶粒尺寸约为10μm,搅拌 75 152.345 摩擦焊接过程中焊核区的组织经历了剧烈的塑性变 100 67.132 形，并在摩擦热的作用下发生了动态再结晶，生成了 200 71.023 细小等轴的再结晶组织.由于晶粒得到细化可以使 300 69.172 得材料晶界所占比例提高，其中的晶界能随之增加， 400 68.834 500 69.054 提高材料整体的力学性能，因此，该参数下的试样品 粒细化程度越高其表现出的抗拉强度越高.前进侧 2.4接头的组织观察 热力影响区与焊核区的分界线明显，热力影响区的 对抗拉强度最高的焊速为100mm·min-l的接 品粒发生了明显的变形，变形的方向为焊核区的材 (a 50 um 50 pm (c) (d) 50m 50m 图7：焊速为100mm·miml接头各区域的组织.(a)母材：(b)焊核区：(c)前进侧焊核区与热力影响区：(d)后退侧焊核区与热力影响区 Fig.7 Microstructure of a friction stir welding sample processed at a welding speed of 100mmmin:(a)base metal;(b)nugget zone;(c)nug- get zone and thermal-mechanical affected zone in advancing side;(d)nugget zone and thermal-mechanical affected zone in retreating side张 坤等: 焊接速度对机器人搅拌摩擦焊 AA7B04 铝合金接头组织和力学性能的影响 图 5 机器人搅拌摩擦焊 7B04 铝合金接头的应力鄄鄄应变曲线 Fig. 5 Strain鄄stress of robotic friction stir welding of 2 mm AA7B04 表 3 不同焊速的机器人搅拌摩擦焊接头的弹性模量 Table 3 Elasticity modulus of robotic friction stir welding joints with dif鄄 ferent welding speeds 焊接速度/ (mm·min - 1 ) 弹性模量/ GPa 50 147郾 890 75 152郾 345 100 67郾 132 200 71郾 023 300 69郾 172 400 68郾 834 500 69郾 054 图 7 焊速为 100 mm·min - 1接头各区域的组织. (a)母材;(b)焊核区;(c)前进侧焊核区与热力影响区;(d)后退侧焊核区与热力影响区 Fig. 7 Microstructure of a friction stir welding sample processed at a welding speed of 100 mm·min - 1 : (a) base metal; (b) nugget zone; (c) nug鄄 get zone and thermal鄄mechanical affected zone in advancing side; (d) nugget zone and thermal鄄mechanical affected zone in retreating side 2郾 4 接头的组织观察 对抗拉强度最高的焊速为 100 mm·min - 1 的接 图 6 不同焊速条件下的接头的硬度分布 Fig. 6 Hardness distribution of joints under different welding speed conditions 头组织进行观察,如图 7 所示. 可以看出,母材为拉 长的变形组织,这是由于母材的初始状态为轧制态, 晶粒拉长的方向即为轧制方向. 接头焊核区的组织 为细小的等轴晶粒,平均晶粒尺寸约为 10 滋m,搅拌 摩擦焊接过程中焊核区的组织经历了剧烈的塑性变 形,并在摩擦热的作用下发生了动态再结晶,生成了 细小等轴的再结晶组织. 由于晶粒得到细化可以使 得材料晶界所占比例提高,其中的晶界能随之增加, 提高材料整体的力学性能,因此,该参数下的试样晶 粒细化程度越高其表现出的抗拉强度越高. 前进侧 热力影响区与焊核区的分界线明显,热力影响区的 晶粒发生了明显的变形,变形的方向为焊核区的材 ·1529·