搅拌摩擦焊过程中金属的流动性是极其复杂的，它要受到搅拌头的形状、焊接材料的性能、焊接参数等因素的综合影响。但是了解其流动过程对搅拌头的设计和接头力学性能的提高却又有重要的实际价值。因此，有必要了解焊接过程中金属的流动过程。目前，主要采用标记试验、异种材料焊接、数值模拟等方法来研究焊接过程中的金属流动。

利用铜箔标记跟踪试验和数值模拟方法相结合，研究2024-T4铝合金搅拌摩擦焊T形连接过程中的金属流动。结果发现，放置在壁板和肋板之间的铜箔发生弯曲变形和部分断裂。金属的向下和向外流动（见图8-53a中A、B位置）导致实际的连接界面下移。T形连接的壁板中除了与对接相同的水平流动外，在前进侧区域同时还存在肋板金属对塑性金属的反弹作用形成的向上流动迹象，（见图8-53中C位置）。数值模拟结果指出圆角区域的填充是由金属向外流动作用所致，如图8-53b所示。实际的连接线相貌和模拟的结果相吻合。

采用铜箔标记方法研究6082铝合金T形接头搅拌摩擦焊参数和搅拌头形状的变化对金属流动性的影响，当采用圆柱形搅拌头焊接时，在顶锻力的作用下金属向圆角过渡区域流动形成填充，但是在前进侧圆角区域仍不可避免地产生隧道缺陷。而当采用圆锥形搅拌头焊接时，金属的垂直流动更加强烈，圆角区域的填充更为充分，形成无明显缺陷的接头。进一步对无缺陷接头两圆角区域放大观察发现，后退侧的铜箔较为完整，铜箔与铝合金焊接形成的结合面清晰可见，但前进侧的结合面呈现铜箔和铝合金交替流动的层状结构，因此得出采用圆锥形搅拌头焊接时，前进侧存在明显的上、下层状流动。

以上两组研究结果表明，搅拌摩擦焊FSW-T形接头中金属的流动性是一致的。

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图8-53 T形接头中的金属流动性

a）纯铜标记试验结果 b）数值模拟结果 c）异种材料试验结果

AS—前进侧 RS—后退侧

以上是对同种金属T形接头焊接过程中金属流动性的研究，异种金属连接更能直观地展示流动过程。对2024-T4和7175-T73511异种铝合金T形接头进行FSW焊接。2024-T4壁板在搅拌头强烈向下的顶锻和肋板对塑性金属向上的反弹共同作用形成“波浪”状的连接面，如图8-53c所示。后退侧由于存在水平螺旋流动和垂直流动，造成后退侧连接界面有较大的弯曲。