近日，由中國建筑金屬結構協(xié)會鋁結構分會理事單位山東建筑大學、分會副會長單位浙江東南網架股份有限公司和蘇州西巖機械技術有限公司合作撰寫的論文“Optimization of continuous drive friction welding process for AA6061-T6 circular pipe and conical head”在國際期刊Structures發(fā)表。該論文的作者和通訊作者為山東建筑大學楊大彬副教授。

鋁合金螺栓球節(jié)點空間網格結構具有重量輕、耐腐蝕和低溫、抗震性能好等優(yōu)點，應用前景良好。由于鋁合金熔焊接頭效率過低，桿件和錐頭（封板）不宜采用熔焊連接?，F(xiàn)有工程的桿件和錐頭（封板）大多采用冷壓的連接方式，例如天文臺FAST項目鋁合金螺栓球節(jié)點背架（網架）。

摩擦焊是指利用工件接觸面摩擦產生的熱量為熱源，使工件在壓力作用下產生塑性變形而進行焊接的方法。近幾十年來，摩擦焊以其優(yōu)質、高效、節(jié)能、無污染的技術特色，廣泛應用于航空航天、電力、汽車制造等行業(yè)，但在建筑領域應用較少。摩擦焊是一種固態(tài)焊接方法，焊接過程中熱輸入比熔焊少，接頭部位一般不會熔化，因此具有接頭強度高的特點，適合于鋁合金螺栓球節(jié)點空間網格結構桿件和錐頭（封板）的連接。

本文對鋁合金圓管和錐頭的摩擦焊接工藝及其接頭強度進行了研究：基于正交試驗方案進行了若干6061-T6鋁合金圓管（?90X6mm）的摩擦焊接試驗，然后對切割后的標準試樣進行了單向拉伸試驗，得到了不同焊接參數(shù)下的焊接接頭效率，通過方差分析和極差分析確定了更優(yōu)焊接參數(shù)。利用硬度試驗及OM、XRD、SEM等對不同焊接參數(shù)接頭的微觀組織結構進行了表征。試驗結果表明：各因素對接頭焊接效率的影響從大到小依次為摩擦壓力，轉速，頂鍛轉速；在更優(yōu)焊接工藝下，焊接接頭的抗拉強度可達母材強度的87%，優(yōu)于傳統(tǒng)熔焊。最后進行了鋁合金圓管-錐頭的摩擦焊接試驗及焊后試件的單向拉伸試驗，驗證了更優(yōu)焊接參數(shù)的有效性。

    本研究初步驗證了旋轉摩擦焊應用于鋁合金螺栓球節(jié)點空間網格結構圓管和錐頭連接的可行性，并為后期摩擦焊接頭的熱處理工藝優(yōu)化等研究奠定了一定基礎。