摘要： 搅拌摩擦焊焊接过程中，因焊接参数选取不当或设备稳定性不足时，焊接接头中就会产生沟槽、隧道等缺陷。文中选用6061铝合金车体材料，采用不同工艺对沟槽、隧道缺陷进行补焊，并对补焊后接头的组织性能进行分析。结果表明，采用TIG+FSW（friction stir welding，搅拌摩擦焊）或TIG+FSSW（Friction stir spot welding，搅拌摩擦点焊）焊接工艺可以对沟槽、隧道等缺陷实现补焊。且补焊后可以得到焊接变形小、强度高、塑性好的接头，不同的补焊工艺对接头的组织和硬度影响不大。
关键词： 中图分类号： TG457.11
Research on repair welding of groove and the tunnel defect of friction
stir welding of 6061 aluminum alloy
Ji Hua1， Feng Xiaosong1， Wang Hu1， Zhou Lilong1， Li Da2， Xiao Changyuan2
（1.Shanghai Aerospace Equipments Manufacturer， Shanghai 200245， China；
2.Southwest Jiaotong University， Chengdu 610031， China）
Abstract： In the process of friction stir welding，welding defects such as groove and tunnel will be produced when welding parameters are improper or equipment stability is inadequate.In this paper，6061 aluminum body material was used，and different repair welding techniques were also be tested，and then microstructure and properties of welding joint were be analyzed after welding.The results showed that the groove and the tunnel defects can be repaired by TIG+FSW or TIG+FSSW.It can be obtained that the deformation of welding joint is small，and strength is high，and the plastic is excellent.Different repairing welding has little effect on the microstucture and hardness of the joint.
Key words： 6061 aluminum alloy； friction stir welding； welding defect； repair welding
注：①基金项目：科技部国会项目2013DFR50420。
0前言
6061 铝合金具有中等强度、好的耐蚀性、应力腐蚀破裂倾向低、良好的成形性和工艺性能等优点，已被广泛应用于现代建筑、交通运输、航空航天、机械、电力电子和家用电器等领域[1-2]。
虽然利用搅拌摩擦焊技术能够获得高质量的焊接接头，也避免了传统熔化焊方法出现的裂纹、气孔等焊接缺陷，但在工艺参数或条件不适当的情况下易出现填充不完全、未焊透和根部不连续等缺陷[3-5]。因此对焊接缺陷补焊方面的研究报道越来越多。赵衍华等对2014铝合金搅拌摩擦焊焊接接头的缺陷进行了分析。结果表明，搅拌头的形状及工艺参数对接头缺陷的形成具有重要影响[6]。陈华斌等对5456铝合金搅拌摩擦焊中的孔洞等缺陷进行了研究，分析了缺陷的形成原因以及搅拌头倾角对缺陷产生的影响[2]。缺陷一旦产生，就会对接头及焊接结构造成重大影响，因此缺陷修复方面的研究也得到广泛关注。刘会杰等研究了搅拌摩擦焊接缺陷的补焊方法。结果表明，采用搅拌摩擦焊方法能够消除沟槽、孔洞等缺陷[7]。刘会杰等对厚板铝合金搅拌摩擦焊匙孔进行了补焊，研究了不同补焊次数下的接头性能，结果得到，FSW补焊一次、二次、三次的接头中，补焊二次的接头抗拉强度最高，补焊一次的接头强度最低[8]。王鑫等对镁合金铸件缺陷搅拌摩擦修复工艺的方法进行了研究，结果表明，采用搅拌摩擦方法修复航天器铸件缺陷从技术上是可行的[9]。黄永宪等在基于固态连接原理的填充式搅拌摩擦焊匙孔修复技术中，提出了填充式搅拌摩擦焊匙孔修复技术，实现了对焊缝匙孔的准等强修复[10]。
虽然很多学者针对搅拌摩擦焊缺陷及其补焊工艺方面进行了一定的研究，但是补焊方法还是比较单一，补焊后接头性能还有待进一步提高。基于此，文中采用TIG+FSW和TIG+FSSW两种方法对出现沟槽、隧道缺陷的接头进行补焊，并对其补焊后接头的组织性能进行研究，为搅拌摩擦焊缺陷补焊工艺的优化及完善提供可靠的参考依据。
1试验材料及方法
1.1试验材料
试验材料选用6061铝合金车体材料，状态为O态，每个焊接试板的尺寸为300 mm×100 mm×4 mm。
母材化学成分和力学性能分别见表1及表2。
表16061铝合金的化学成分（质量分数，%）MgSiCuCrFeMnZnTi其它Al0.8～1.20.4～0.80.15～0.40.04～0.350.70.150.250.15015余量