攪拌針表面螺紋頭數(shù)與軸肩下壓量對(duì)金屬軸向遷移的影響

王曉東，柯黎明，邢 麗，楊成剛

(南昌航空大學(xué) 輕合金加工科學(xué)與技術(shù)國(guó)防重點(diǎn)學(xué)科實(shí)驗(yàn)室，南昌 330063)

攪拌針表面螺紋頭數(shù)與軸肩下壓量對(duì)金屬軸向遷移的影響

王曉東，柯黎明，邢 麗，楊成剛

(南昌航空大學(xué) 輕合金加工科學(xué)與技術(shù)國(guó)防重點(diǎn)學(xué)科實(shí)驗(yàn)室，南昌 330063)

研究攪拌針表面螺紋頭數(shù)與軸肩下壓量對(duì)8 mm厚的LY12鋁合金板材在攪拌摩擦焊過(guò)程中焊縫塑性金屬在攪拌針軸向的遷移量的影響。結(jié)果表明：螺紋內(nèi)的塑性金屬因受到螺紋表面擠壓力和螺紋表面與金屬間摩擦力的共同驅(qū)動(dòng)而在攪拌針軸向產(chǎn)生遷移，單位時(shí)間內(nèi)塑性金屬的軸向遷移量取決于引起金屬遷移的驅(qū)動(dòng)力大小和單位長(zhǎng)度螺紋內(nèi)攜帶金屬的量。增加攪拌針表面螺紋頭數(shù)和增大焊縫所受軸向的擠壓力均能使焊縫塑性金屬的軸向遷移量增加，其宏觀表現(xiàn)為呈“洋蔥瓣”花紋狀的焊核橫截面積增大。

攪拌摩擦焊；遷移量；“洋蔥瓣”花紋；焊核橫截面積

焊接過(guò)程中塑性金屬的遷移是攪拌摩擦焊焊縫形成的基本特征之一，它對(duì)接頭的成形與性能有重大的影響，是攪拌摩擦焊焊縫形成機(jī)理研究的重要組成部分。在已發(fā)現(xiàn)的幾種遷移行為中，塑性金屬在攪拌針軸向的遷移行為比較復(fù)雜，且與焊核形成和接頭質(zhì)量關(guān)系最為密切。目前，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有許多研究人員與機(jī)構(gòu)致力于此方面的研究。HEURTIER等[1]、NUNES等[2]與 SCHNEIDER等[3]將攪拌摩擦焊過(guò)程中金屬的遷移行為分解為3種簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)，并認(rèn)為塑性金屬在攪拌針軸向發(fā)生了環(huán)形渦流運(yùn)動(dòng)。欒國(guó)紅等[4-5]認(rèn)為攪拌針前方上部分區(qū)域塑性金屬主要向下遷移，攪拌針后方上部區(qū)域塑性金屬主要向前、向上遷移。GUERRA等[6]認(rèn)為，在攪拌針周?chē)?，前進(jìn)邊塑性金屬的遷移行為要比返回邊劇烈，前進(jìn)邊附近塑性金屬變形較大，并沿?cái)嚢栳槺砻媛菁y旋轉(zhuǎn)向下遷移，返回邊金屬變形小，向后遷移填入攪拌針后方的瞬時(shí)空腔。于勇征等[7-8]發(fā)現(xiàn)帶有螺紋的攪拌針能夠促進(jìn)金屬在攪拌針軸向的遷移，并認(rèn)為母材的抗變形能力也是影響塑性金屬遷移的因素之一。COLLIGAN等[9]認(rèn)為只有焊縫上層、攪拌頭軸肩直徑范圍內(nèi)的金屬才受到攪拌作用，并受到攪拌針表面螺紋的驅(qū)動(dòng)而向下遷移，其余金屬只受到攪拌針的擠壓作用而從其兩側(cè)遷移至后方。邢麗等[10]認(rèn)為，焊縫橫截面上存在一攪拌針擠壓區(qū)，其內(nèi)部的塑性金屬對(duì)周?chē)饘儆袕?qiáng)烈的擠壓效應(yīng)。SEIDEL等[11]認(rèn)為，攪拌針軸肩、底襯板、焊接區(qū)域外的“冷金屬”共同形成了一個(gè)“擠壓?！保苄越饘僭凇皵D壓?！眱?nèi)運(yùn)動(dòng)。OUYANG等[12]認(rèn)為，帶螺紋的攪拌針對(duì)焊縫金屬的攪拌作用、攪拌針對(duì)周邊材料的擠壓及沿焊接方向的運(yùn)動(dòng)是形成旋渦狀結(jié)構(gòu)和層狀焊縫形貌的原因?？吕杳鞯萚13-15]建立了描述焊縫塑性金屬軸向遷移行為的“抽吸-擠壓”物理模型，認(rèn)為在攪拌針兩端各存在一個(gè)低壓區(qū)和一個(gè)高壓區(qū)，塑性金屬在攪拌針軸向上做環(huán)型運(yùn)動(dòng)；焊縫塑性金屬在軸向的遷移是由攪拌針表面螺紋所致，其驅(qū)動(dòng)力為螺紋表面對(duì)周?chē)饘俚恼龎毫?。以上工作主要基于?duì)攪拌針周?chē)缚p塑性金屬在軸向遷移行為的觀察，并且發(fā)現(xiàn)塑性金屬在攪拌針軸向的遷移運(yùn)動(dòng)是攪拌針表面螺紋所致，但對(duì)于塑性金屬在攪拌針軸向遷移的驅(qū)動(dòng)力以及攪拌針表面螺紋形貌對(duì)金屬遷移行為的影響還缺乏進(jìn)一步認(rèn)識(shí)。

本文作者通過(guò)改變攪拌針表面螺紋頭數(shù)與攪拌頭軸肩下壓量進(jìn)行平鋪試驗(yàn)，觀察焊縫橫截面的宏觀形貌，分析攪拌針表面螺紋頭數(shù)和軸肩下壓量對(duì)塑性金屬在攪拌針軸向遷移行為的影響，為了解焊縫成形、避免缺陷產(chǎn)生提供了更充分的理論依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)

采用3種攪拌針表面螺紋頭數(shù)不同的攪拌頭進(jìn)行平鋪試驗(yàn)，攪拌頭軸肩直徑為24 mm，攪拌針的基本形狀為圓柱形，其表面為左旋螺紋，螺紋頭數(shù)(N)分別為1、2、3，螺紋間距為3 mm。攪拌針直徑為8 mm，長(zhǎng)度為7 mm，攪拌針螺紋形貌如圖1所示。試驗(yàn)用材料為厚8 mm的退火狀態(tài)的LY12鋁合金軋制板材，尺寸為250 mm×70 mm。焊前用丙酮對(duì)待焊表面進(jìn)行清理。試驗(yàn)在自行設(shè)計(jì)制作的焊接設(shè)備上進(jìn)行。焊接工藝參數(shù)為：攪拌頭旋轉(zhuǎn)速度750 r/min，焊接速度47.5 mm/min，軸肩下壓量分別為0.1、0.3和0.5 mm，攪拌頭軸線向焊縫后方傾斜2?。焊后，制備金相試樣并用光學(xué)顯微鏡觀察焊縫橫截面的宏觀形貌，利用商業(yè)軟件Photoshop的“選區(qū)-直方圖”功能測(cè)量焊核橫截面積。

圖1 攪拌針示意圖Fig.1 Schematic diagrams of stiring pins: (a) N=1; (b) N=2;(c) N=3

2 結(jié)果與分析

2.1 焊縫橫截面宏觀形貌特征

圖2 軸肩下壓量為0.1 mm時(shí)的焊縫截面形貌Fig.2 Morphologies of weld transverse section with pluge depth of 0.1 mm: (a) N=1; (b) N=2; (c) N=3

圖 2所示為軸肩下壓量為 0.1 mm，攪拌針表面螺紋頭數(shù)由 1個(gè)增加至 3個(gè)時(shí)的焊縫橫截面形貌，圖中 AS為前進(jìn)邊(advancing side)、RS為返回邊(retreating side)。共同特征為焊縫橫截面的中下部均出現(xiàn)不規(guī)則的橢圓形焊核，焊核內(nèi)有較明顯的“洋蔥瓣”花紋，焊核兩側(cè)的母材內(nèi)有明顯的軋制流線。在焊核附近，這種原始的軋制流線發(fā)生彎曲。隨著攪拌針表面螺紋頭數(shù)的增多，焊核橫截面積逐漸增大。在焊核上方，焊縫金屬呈現(xiàn)出不規(guī)則的紊流狀態(tài)，當(dāng)攪拌針表面螺紋頭數(shù)為1時(shí)，焊核上方有較為明顯的疏松結(jié)構(gòu)，如圖2(a)中區(qū)域A所示；但隨著攪拌針螺紋頭數(shù)的增多，疏松程度有所減輕，在螺紋頭數(shù)增至3個(gè)時(shí)形成了密實(shí)的焊縫。

圖3與圖4所示分別為軸肩下壓量為0.3 mm和0.5 mm時(shí)得到的焊縫橫截面形貌?？梢?jiàn)，其焊縫形貌與圖1所示的大致相同，區(qū)別在于隨著軸肩下壓量的增加，采用3種攪拌針?biāo)玫降暮负藱M截面積均逐漸增大，并且當(dāng)攪拌針表面螺紋頭數(shù)由1個(gè)增加到2個(gè)時(shí)，焊核橫截面積的增量要明顯大于攪拌針表面螺紋頭數(shù)由2個(gè)增加到3個(gè)時(shí)焊核橫截面積的增量；隨著軸肩下壓量的增加，焊核上方紊流區(qū)的面積逐漸減小，并且疏松的程度也隨軸肩下壓量的增加而減輕，整個(gè)焊縫變得更加密實(shí)。此外，通過(guò)觀察圖2~4的試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，本文中所有試驗(yàn)所得到的焊核其兩側(cè)輪廓均不完全對(duì)稱，且前進(jìn)邊與返回邊母材水平軋制流線的變形程度也都存在差異，這與攪拌摩擦焊塑性金屬流場(chǎng)關(guān)于焊縫中心并不對(duì)稱，焊縫金屬在前進(jìn)邊和返回邊遷移模式不相同是吻合的[16]。

2.2 焊縫塑性金屬的軸向遷移行為與焊核的形成分析

圖3 軸肩下壓量為0.3 mm時(shí)的焊縫截面形貌Fig.3 Morphologies of weld transverse section with pluge depth of 0.3 mm: (a) N=1; (b) N=2; (c) N=3

圖4 軸肩下壓量為0.5 mm時(shí)的焊縫截面形貌Fig.4 Morphologies of weld transverse section with pluge depth of 0.5 mm: (a) N=1; (b) N=2; (c) N=3

由圖 4(c)可見(jiàn)，當(dāng)攪拌針表面螺紋頭數(shù)為 3，軸肩下壓量為0.5 mm時(shí)，在焊核的前進(jìn)邊，水平軋制流線從焊縫底部開(kāi)始向上彎曲，距離焊縫表面距離越近，流線彎曲的程度越小，向上彎曲的流線靠近軸肩影響區(qū)時(shí)，又沿水平方向朝焊縫中心線延伸。在焊核的返回邊，水平軋制流線的彎曲情況與前進(jìn)邊相似，差別在于返回邊靠近焊縫表面的流線向焊縫中心延伸較多。由于所觀察的橫截面是攪拌針經(jīng)過(guò)后的焊縫形貌，說(shuō)明焊接過(guò)程中位于焊核處的母材金屬被攪拌針打碎、攪拌，并在攪拌針軸向發(fā)生了明顯的遷移運(yùn)動(dòng)；而焊核兩側(cè)母材水平軋制流線發(fā)生彎曲，說(shuō)明在焊接過(guò)程中母材金屬粒子只發(fā)生相對(duì)位移而沒(méi)有相互間的混合，其遷移行為屬于層流運(yùn)動(dòng)，焊核與母材金屬之間存在明顯的界線。本文中采用表面為左旋螺紋的攪拌針進(jìn)行試驗(yàn)，焊接過(guò)程中螺紋內(nèi)的塑性金屬同時(shí)受到螺紋表面的摩擦力和螺紋上表面法線方向的壓力。如圖5所示，v為攪拌針行進(jìn)方向，n為攪拌針旋轉(zhuǎn)方向，f為螺紋表面與塑性金屬之間的摩擦力，P為攪拌針旋轉(zhuǎn)并向前行進(jìn)時(shí)對(duì)螺紋內(nèi)部金屬產(chǎn)生的壓力，P的方向?yàn)槁菁y上表面的法線方向，F(xiàn)為P和f的合力。在P和f的作用下，螺紋內(nèi)的塑性金屬將產(chǎn)生兩個(gè)方向的遷移：一是在摩擦力f的作用下產(chǎn)生圓周運(yùn)動(dòng)，其速度方向?yàn)閿嚢栳樞D(zhuǎn)的切線方向；二是在螺紋上表面壓力的作用下產(chǎn)生向下的遷移。當(dāng)采用表面帶有左旋螺紋攪拌針的攪拌頭焊接時(shí)，在這兩個(gè)力的聯(lián)合作用下，攪拌針螺紋內(nèi)的塑性金屬將向焊縫底部做螺旋遷移運(yùn)動(dòng)并最終從攪拌針端部流出而形成焊核，原本位于焊縫底部的金屬受到從攪拌針根部流出金屬的擠壓，從而向焊核四周遷移。

圖5 螺紋對(duì)周?chē)饘俚淖饔昧κ疽鈭DFig.5 Schematic diagram of interaction forces of plasticized metal around pin with thread in weld

由上可知，焊核兩側(cè)母材金屬的水平軋制流線之所以向上彎曲是因?yàn)樵诤附舆^(guò)程中母材金屬受到了來(lái)自焊核區(qū)的擠壓作用而向四周遷移，由于焊縫表面金屬溫度較高，其抗變形能力比周?chē)^冷金屬更弱，因此受到焊核擠壓的母材金屬更容易朝焊核周?chē)鲞h(yuǎn)離焊核的遷移運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生遷移的金屬在受到遠(yuǎn)處較冷母材的阻礙后，轉(zhuǎn)而向壓力較低的焊縫表面處遷移，前進(jìn)邊與返回邊受到焊核區(qū)擠壓而發(fā)生遷移的金屬最終在焊核上方匯集，成為紊流區(qū)金屬的來(lái)源之一。若在焊核上方匯集的金屬量不足時(shí)，容易在焊核上方的紊流區(qū)出現(xiàn)疏松組織，如圖2(a)所示。

2.3 攪拌針表面螺紋頭數(shù)對(duì)金屬軸向遷移量的影響

采用表面帶有左旋螺紋的攪拌針焊接時(shí)，塑性金屬?gòu)暮缚p根部進(jìn)入螺紋中，并最終從攪拌針端部流出。若定義攪拌針旋轉(zhuǎn)1圈所引起的塑性金屬在軸向的遷移量為單位遷移量，攪拌頭旋轉(zhuǎn)速度與焊接速度的比值一定時(shí)，單位遷移量的大小與螺紋的形狀參數(shù)和螺紋內(nèi)沿?cái)嚢栳樰S向遷移金屬所受驅(qū)動(dòng)力的大小有關(guān)。當(dāng)攪拌針旋轉(zhuǎn)速度、焊接速度與軸肩下壓量一定，攪拌針表面螺紋頭數(shù)從1增加到3時(shí)，焊核橫截面積逐漸增大，焊核上方紊流區(qū)的疏松程度逐漸減小直至達(dá)到密實(shí)。

產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因主要有兩點(diǎn)：首先，由于攪拌針每旋轉(zhuǎn)1圈時(shí)，螺紋內(nèi)的金屬朝焊縫底部的位移是1個(gè)螺紋間距的長(zhǎng)度，當(dāng)攪拌針表面螺紋頭數(shù)從1增加到2時(shí)，單位長(zhǎng)度攪拌針螺紋內(nèi)所攜帶的金屬量理論上將增加一倍，則攪拌針每旋轉(zhuǎn)一圈從攪拌針端部流出的金屬量應(yīng)增加一倍；另外，由于塑性金屬?gòu)臄嚢栳樃窟M(jìn)入螺紋并最終從攪拌針端部流出，是一個(gè)螺旋運(yùn)動(dòng)的過(guò)程，因此攪拌針表面的螺紋即是塑性金屬?gòu)臄嚢栳樃窟w移至端部所經(jīng)過(guò)的路徑，并且當(dāng)焊接參數(shù)不變時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)塑性金屬在這一路徑上的遷移量應(yīng)是一個(gè)定值。當(dāng)攪拌針表面螺紋頭數(shù)從 1增加到2時(shí)，塑性金屬遷移的路徑就增多了一倍，攪拌針每旋轉(zhuǎn)一圈從攪拌針端部流出的金屬量也應(yīng)增加一倍。以上分析分別從螺紋容量和金屬遷移路徑這兩個(gè)角度出發(fā)，結(jié)果表明，隨著螺紋頭數(shù)的增加，導(dǎo)致焊縫金屬軸向單位遷移量的增加，其宏觀表現(xiàn)為焊核橫截面積隨攪拌針表面螺紋頭數(shù)的增加而增大。

圖6 焊縫橫截面形貌Fig.6 Morphology of weld cross-section

圖7 不同軸肩下壓量時(shí)的焊核橫截面積Fig.7 Area of nugget transverse section in different pluge depths

為進(jìn)一步探索焊核橫截面積隨攪拌針螺紋頭數(shù)的變化規(guī)律，利用Photoshop軟件的“選區(qū)-直方圖”功能測(cè)量試驗(yàn)所得到的各個(gè)試樣的焊核橫截面積如圖 6所示。圖6中的虛線為焊核區(qū)輪廓線，測(cè)量結(jié)果如圖7所示。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，若將螺紋頭數(shù)從1增加到2引起焊核橫截面積的增量定義為Δ1，螺紋頭數(shù)從2增加到3時(shí)焊核橫截面積的增量定義為Δ2，那么采用3種軸肩下壓量試驗(yàn)結(jié)果得到的Δ1/Δ2分別為：5.89，5.37和5.08。這一比例關(guān)系表明，隨著攪拌針表面螺紋頭數(shù)的增加，其焊核橫截面積雖然逐漸增大，但其增量呈遞減趨勢(shì)。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因主要有兩個(gè)：首先，試樣厚度方向存在溫度梯度，遠(yuǎn)離焊縫表面的金屬溫度較低，與相對(duì)靠近焊縫底部的螺紋表面之間摩擦力更大，難以充分遷移；其次，隨著攪拌針螺紋頭數(shù)的增加，單位時(shí)間從攪拌針端部流出并向周?chē)鷶D壓的金屬量增加，導(dǎo)致焊核對(duì)周?chē)覆牡臄D壓作用增強(qiáng)。擠壓作用所影響到的區(qū)域距離焊核越遠(yuǎn)，母材金屬向焊縫表面的遷移量就越多。但由于焊縫中的熱量主要來(lái)自軸肩與被焊工件表面的摩擦，攪拌針表面螺紋形貌的變化基本不會(huì)改變焊縫中溫度場(chǎng)的分布，焊核周?chē)^冷金屬的抗變形能力并沒(méi)有因?yàn)槁菁y頭數(shù)的增加而發(fā)生變化，且距離焊核越遠(yuǎn)的母材金屬其抗變形能力越強(qiáng)。因此，沿螺紋向下遷移的塑性金屬對(duì)距離焊縫較遠(yuǎn)的母材擠壓效果就越差，當(dāng)該焊核遠(yuǎn)處較冷金屬的變形抗力大于焊核對(duì)它的擠壓力時(shí)，焊核橫截面積將不再增大。

2.4 軸肩下壓量對(duì)金屬軸向遷移量的影響

從圖7可知，當(dāng)軸肩下壓量增大時(shí)，采用3種攪拌針焊接所得到的焊核橫截面積都逐漸增大。這是因?yàn)樵诤附舆^(guò)程中，攪拌頭軸線向焊縫后方傾斜2?，當(dāng)攪拌頭平移時(shí)，軸肩對(duì)其下方的塑性金屬將產(chǎn)生向下的擠壓力，這種壓力迫使金屬朝焊縫下方運(yùn)動(dòng)。其過(guò)程可描述為：當(dāng)攪拌頭沿焊接方向行進(jìn)時(shí)，相當(dāng)于焊縫前方的金屬向攪拌頭軸肩運(yùn)動(dòng)，與軸肩相遇后又轉(zhuǎn)而向下運(yùn)動(dòng)。由于攪拌頭的傾斜，在實(shí)際焊接過(guò)程中，軸肩的前沿一般高于被焊材料表面。因此，塑性金屬受到軸肩的擠壓而向下遷移的現(xiàn)象主要發(fā)生在軸肩后半圓區(qū)域內(nèi)，同時(shí)由于攪拌頭的行進(jìn)會(huì)在攪拌針后方形成瞬時(shí)空腔，靠近焊縫表面的金屬溫度較高，受軸肩擠壓的金屬更易于在攪拌針后方流入空腔中。因此，受軸肩擠壓而向下遷移的金屬增多，有利于填充攪拌針后方空腔。

因此，增大軸肩下壓量，軸肩對(duì)工件表面的頂鍛作用增強(qiáng)，摩擦更劇烈，焊縫金屬的溫度升高，金屬遷移更加充分，有利于填充攪拌針后方的瞬時(shí)空腔，使得軸肩下方金屬的致密度增加。由于采用帶有左旋螺紋的攪拌針時(shí)，塑性金屬?gòu)臄嚢栳樃?，即軸肩下方進(jìn)入螺紋中，軸肩下方金屬的致密程度直接影響了單位時(shí)間內(nèi)螺紋中塑性金屬的遷移量。本文試驗(yàn)結(jié)果表明，增大軸肩下壓量導(dǎo)致了螺紋中金屬單位時(shí)間內(nèi)遷移量的增加。觀察不同下壓量時(shí)焊縫紊流區(qū)的疏松結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)疏松程度隨著軸肩下壓量的增大而減輕，這也說(shuō)明了隨著下壓量的增大，使得更多的金屬受到軸肩擠壓而填充至攪拌針后方的瞬時(shí)空腔。此外，從螺紋內(nèi)金屬產(chǎn)生遷移所需要的驅(qū)動(dòng)力角度來(lái)說(shuō)，增大軸肩下壓量就等于增大了螺紋上表面對(duì)塑性金屬的擠壓力，使沿螺紋向焊縫底部遷移的金屬獲得了更大的驅(qū)動(dòng)力，使焊核區(qū)對(duì)周?chē)饘俚臄D壓作用更強(qiáng)，這也是導(dǎo)致焊核橫截面積增大的一個(gè)因素。

從本文的試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，軸肩下壓量對(duì)于改變塑性金屬在攪拌針軸向遷移量的效果沒(méi)有改變攪拌針表面螺紋頭數(shù)顯著，說(shuō)明增加塑性金屬在軸向的遷移路徑是改變塑性金屬在攪拌針軸向單位遷移量的主要途徑。

3 結(jié) 論

1) 采用左旋螺紋攪拌針焊接，螺紋內(nèi)的塑性金屬在攪拌針軸向發(fā)生螺旋遷移，直至從攪拌針端部流出后不斷擠壓周?chē)覆慕饘俣纬珊负恕?/p>

2) 增加攪拌針表面螺紋頭數(shù)，則單位長(zhǎng)度攪拌針螺紋內(nèi)所攜帶的金屬量增大，金屬?gòu)臄嚢栳樃窟w移至端部的路徑增多，導(dǎo)致單位時(shí)間內(nèi)金屬在攪拌針軸向的遷移量增大，焊核橫截面積隨之增大。

3) 增加軸肩下壓量，軸肩下方焊縫金屬致密度增加，金屬軸向遷移的驅(qū)動(dòng)力增強(qiáng)，導(dǎo)致單位時(shí)間內(nèi)金屬在攪拌針軸向的遷移量增大。

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Effects of thread number of stirring pin and pluge depth on transfer of metal in weld thickness direction

WANG Xiao-dong, KE Li-ming, XING Li, YANG Cheng-gang
(National Defense Key Disciplines Laboratory of Light Alloy Processing Science and Technology,Nanchang Hangkong University, Nanchang 330063, China)

The effects of thread number of the stirring pin and pluge depth on the plastic metal transfer volume in weld thickness direction of 8 mm Al alloy LY12 during friction stir welding process were studied. The results show that the pressure from the surface of the thread to plastic metal and the friction force between the plastic metal and the surface of the thread are the main reason for driving plastic metal to transfer in the weld thickness direction; the plastic metal transfer volume in the unit time depends on the driving force of metal transfer and the amount of metal in unit length of thread. The plastic metal transfer volume in the weld thickness direction increases with increasing thread number of the stirring pin and the pressure in the weld thickness direction. The macro structure shows the increase of the transverse section area of the weld nugget with the onion shape.

friction stir welding; transfer volume; onion ring; area of nugget transverse section

TG453

A

1004-0609(2010)01-0100-06

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(50875119)；江西省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(0450090)

2009-02-06；

2009-06-13

柯黎明，教授，博士；電話：0791-3953312；E-mail: liming_ke@126.com

(編輯 李向群)