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摘要
为了解决非刚性支撑条件下传统搅拌头易陷入被焊接板材而导致焊接失败的问题，设计研发了静轴肩焊接结构。通过建立有限元仿真计算模型，并使用热红外成像仪对焊接表面温度进行实时监测，分析不同工艺参数下静轴肩摩擦搅拌焊焊接过程中的温度场变化情况。使用设计研发的静轴肩摩擦搅拌焊进行现场试验并对完成焊接表面无缺陷的焊缝与母材进行拉伸试验对比，检测其焊缝机械强度，并对断口进行微观组织分析。结果表明：在使用静轴肩搅拌头焊接过程中，产热量主要来源于搅拌针轴肩的摩擦生热和搅拌针端部的摩擦生热，搅拌针的侧面摩擦生热和静轴肩的摩擦生热占比较小；对产热量影响较大的是主轴压力和主轴转速，C轴转速对产热量影响不大；在主轴压力为2940～3430 N,主轴转速为1000 r/min,C轴转速为0.05 r/min的工艺参数下，完成焊接的焊缝表面光滑无飞边，内部无沟槽隧道缺陷，焊缝抗拉性能达到母材的71.5%左右；焊缝断口存在分层现象，靠近焊接表面的上层呈脆性断裂特性，下层呈延性断裂特性，与母材相比，焊缝试样的延伸率和抗拉强度均有所降低。
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