● 摘要
搅拌摩擦点焊（FSSW）是一种铝合金点连接结构的新工艺。与传统的电阻点焊和铆接相比，具有绿色环保、质量轻、无翘曲变形、接头性能好等优点，尤其适用于航空航天领域铝合金材料的点连接。本研究基于飞机地板梁的点焊任务需求，采用1.5mm+2mm的LY12铝合金板材，通过表面成型、无损探伤、金相组织、显微硬度、剪切性能和断裂形式等分析手段，探讨了袖筒扎入和搅拌针扎入的优化方法，分析了FSSW参数对接头组织和性能的影响。
FSSW焊点成型工整，无明显翘曲变形。可能出现的表面缺欠有：凹陷、夹杂、中心缺料、飞边、表面带状磨痕和表面粘料等。可能出现的内部缺陷有边缘未焊合，焊点中心孔洞等。可能出现的微观缺陷有界面畸变、孔洞、界面连接缺陷等。
焊点组织有焊核区、热机影响区、热影响区和母材等4部分组成。袖筒扎入方式焊点边界分为三部分：退出线、连接韧带和界面畸变，其中界面畸变是焊点易开裂的部位。焊点硬度分布大致呈“W”形，硬度最低点在热机影响区附近出现，最高点出现在焊核中心位置附近，焊核区的硬度整体高于母材。搅拌针扎入方式的焊点微观组织可以发现有中心孔洞的存在，并且调整参数也很难消除。经研究发现，随着热输入变大和焊接深度的变小，孔洞的尺寸会有所减小。焊核区的硬度高于母材，硬度分布波动较大。
通过剪切拉伸试验，对焊点的力学性能进行了研究，并且优化了工艺参数。袖筒扎入方式采用了正交试验方法确定最大影响因子，然后对影响力最大的两个因素——转速和回填时间进行优化，得到两条优化曲线。在转速为2500r/min左右，回填时间在3.2s左右分别可以达到曲线的最大值，最大剪切力达到9.83kN。其断裂形式有4种：焊核剥离、上板塞型断裂、上板塞型-滑移断裂、下板塞型断裂。而针扎入方式，经过变参数试验，剪切力最大可以到3.98kN，远低于袖筒扎入方式，因此袖筒扎入方式焊点性能更好。