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一
年月西北工业大学学报
第卷第期.
摩擦焊接过程中的初始动态再结晶
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摘要对摩擦焊接过程中焊合区金属发生动态再结晶的过程与条件进行了实,
验分析。分析表明,焊合区金属动态再结晶与前峰值扭矩在时问上相互对应,初始动
态再结晶是形成前峰值扭矩的根本原因。在此基础上,导出了合金摩擦焊接
过程中焊合区金属开始发生动态再结晶时对应的热变彤参数之问的关系。
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引言
摩擦焊接过程中的动态再结晶现象已为人们所共识,但对于初始动态再结晶的机制、
发生时刻及相应的热变形条件尚缺乏深入研究。指出,摩擦后在接合面边
缘即可观察到再结晶晶粒,随摩擦时间延长,再结晶区域扩大。已表明,在棒材摩
擦焊接过程中,当扭矩达峰值时,焊接区内就开始发生动态再结晶,并首次把焊合区金属动态
再结晶的微观行为与摩擦扭矩这一宏观参数联系起来。
摩擦扭矩及其变化与焊接质量密切相关人们已对扭矩值与焊接参数之间的关系进行
了大量研,但目前对于前峰值扭矩的形成原因仍不明确,—毁认为其与金属的软化和摩擦
系数的降低有关。; 管状试件摩擦焊接过程中的参数测试及试件组织分析,
对于进—步认识摩擦焊接过程中的初始动态再结晶及峰值扭矩具有重要意义。
试验材料及方法
试验所用材料为。焊机为配备有计算。
机澍控系统的型连续驱动摩擦焊机。首先用一量
组相同尺寸外径,壁厚一的管
件,在焊接过程不同时刻停车并急冷,通过分析焊合冬
区组织,确定初始动态再结晶与峰值扭矩的关系,然
件尺寸,测试焊接过程中
扭矩及温度的变化并分析摩擦焊接过程中的初始动摩擦时间,
态再结晶与热变形参数之间的关系。其中焊合面处图中抽⋯等为中断焊接所对应的时捌
典型管状试样焊接参靛变化历程
西北工业大学副教授②西北工业大学教授
本文收到日期:一—国家自然科学基金与航空科学基金资助
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西北工业大学学报第卷
的温度变化曲线是采用半自然热电偶方法嘲测量的图给出了判断动态再结晶过程时中断
焊接所对应的时刻。因本文主要是研究摩擦加热阶段的组织及参数变化,故本文焊接试验均无
顶锻阶段。
初次动态再结晶与前峰值扭矩的对应关系
、摩擦焊接不同时刻对应图中的~接头的微观组织分别如图所示
。

’

摩擦焊接过程不同时刻管形接头/壁厚处微观组织形貌×
由图~图可知,在初始摩擦阶段:.,摩擦表面近表层~即发生了
强烈的塑性变形,使组织呈现出了强烈的方向性,界面清晰,没有动态再结晶迹象。在扭矩峰值
点: .,接头中仍以变形组织为主,界面已不复存在,而在摩擦界面靠近外圊处的焊
合区已开始有动态再结晶晶粒产生,晶粒十分细小级,晶界深浅不一。随着焊台区金属
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第期杜随更等:摩擦焊接过程中的初始动态再结晶
发生动态再结晶区域的迅速扩大,摩擦扭矩急骤降低,经过扭矩峰值点很短时间后:
·,摩擦表面已全部发生了动态再结晶,但此时动态再结晶过程仍不完备,动态再结晶晶
粒与变形晶粒相互交错,晶界呈曲线状,且不连续。在扭矩下降后期:.,动态再