采用响应面方法优化硅青铜CuSi3Fe2Zn3合金旋转摩擦焊接的工艺参数 Henrique Pereira Machado, Francisco Yastami Nakamoto, Givanildo Alves dos Santos, Gilmar Ferreira Batalha, Vinicius Torres do Santos, Marcio Rodrigues da Silva, Flávia Gon?alves Lobo

《Materials》：Process Parameters Optimization of Rotary Friction Welding of Silicon Bronze CuSi3Fe2Zn3 Alloy Using Response Surface Methodology Henrique Pereira Machado, Francisco Yastami Nakamoto, Givanildo Alves dos Santos, Gilmar Ferreira Batalha, Vinicius Torres do Santos, Marcio Rodrigues da Silva and Flávia Gon?alves Lobo

　　

摘要

本研究探讨了在CuSi sub 3' data-speech-attached="true" data-semantic-braille="??" data-braille-attached="true" has-speech="true"> sub 3' data-semantic-summary ' subscript' data-semantic-braille="??"> 3' data-semantic-prefix ' Subscript' data-semantic-summary ' number' data-semantic-braille="?">3Fe sub 2' data-speech-attached="true" data-semantic-braille="??" data-braille-attached="true" has-speech="true"> sub 2' data-semantic-summary ' subscript' data-semantic-braille="??"> 2' data-semantic-prefix ' Subscript' data-semantic-summary ' number' data-semantic-braille="?">2Zn sub 3' data-speech-attached="true" data-semantic-braille="??" data-braille-attached="true" has-speech="true"> sub 3' data-semantic-summary ' subscript' data-semantic-braille="??"> 3' data-semantic-prefix ' Subscript' data-semantic-summary ' number' data-semantic-braille="?">3硅青铜合金的旋转摩擦焊接（RFW）过程中，采用响应面方法（RSM）以抗拉强度作为主要响应指标。研究了旋转速度、摩擦时间和摩擦压力对焊接质量的影响，并应用了最速上升法来确定最佳参数。结果表明，旋转速度和摩擦时间是提高抗拉强度的最关键因素。在3300转/分钟、摩擦时间25秒、摩擦压力0.5兆帕、锻造时间16秒和锻造压力8兆帕的条件下，实现了424兆帕的最大抗拉强度。然而，验证实验显示出明显的变异性，表明工艺重复性存在局限性。为了评估焊接接头的质量，进行了抗拉性能测试、硬度测量、微观结构分析和热成像分析。微观结构分析显示焊接中心区域出现了再结晶的等轴晶粒，这与严重的塑性变形一致；同时观察到了微裂纹和微孔隙，这些可能是导致抗拉测试失败的原因。尽管晶粒得到了细化，但微观硬度有所降低，这表明了热软化机制的影响。热成像分析表明焊接中心区域的平均温度达到了564摄氏度。总之，RSM被证明是识别趋势和指导工艺优化的有效工具。研究结果强调了工艺稳定性和控制对于实现铜基合金旋转摩擦焊接一致性能的重要性。