本文選題：BT-FSW　切入點(diǎn)：夾具及攪拌頭設(shè)計(jì)　出處：《蘭州理工大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：雙軸肩攪拌摩擦焊是傳統(tǒng)攪拌摩擦焊的一種改進(jìn),該方法既保留了攪拌摩擦焊半固態(tài)連接的優(yōu)點(diǎn),又改善了傳統(tǒng)攪拌摩擦焊焊接效率較低、焊縫根部缺陷等問題,因此具有很高的研究和應(yīng)用價值,無論在國內(nèi)還是國外均受到了極高的關(guān)注。本文采用優(yōu)化設(shè)計(jì)的雙軸肩攪拌頭對6mm厚LF21鋁合金進(jìn)行雙軸肩攪拌摩擦焊試驗(yàn),分析了主軸轉(zhuǎn)速、軸肩下壓量、焊接速度對焊縫接頭的宏觀形貌、微觀組織、力學(xué)性能的影響。并將雙軸肩攪拌摩擦焊與常規(guī)的單軸肩攪拌摩擦焊和單軸肩雙面焊的焊縫接頭進(jìn)行組織、力學(xué)性能、耐蝕性能對比,分析了不同種類攪拌頭對焊縫成形的影響。焊接試驗(yàn)表明:雙軸肩攪拌摩擦焊焊縫接頭在一定的工藝區(qū)間內(nèi)成形良好、內(nèi)外無缺陷的焊縫,焊縫橫截面形狀呈“馬鞍狀”,接頭上、中、下部分的硬度分布整體均呈“W”形,母材硬度最高、熱影響區(qū)最低,熱機(jī)械影響區(qū)硬度介于母材與熱影響區(qū)之間,隨著轉(zhuǎn)速的上升,焊縫熱影響區(qū)和機(jī)械熱影響區(qū)發(fā)生軟化現(xiàn)象,硬度下降,區(qū)間擴(kuò)大,焊縫斷口從混合斷裂逐漸變?yōu)轫g性斷裂,抗拉強(qiáng)度呈先上升后下降的趨勢。隨著焊接速度的增加焊縫單位長度熱輸入減少,焊縫抗拉強(qiáng)度和延伸率都得到提高,隨著焊接速度的提升呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。單軸肩攪拌摩擦焊焊縫呈“漏斗形”、雙軸肩攪拌摩擦焊焊縫呈“馬鞍形”焊縫中心存在一個“湯匙”形狀的交匯區(qū)域、單軸肩雙面焊攪拌摩擦焊焊縫整體形狀與雙軸肩攪拌摩擦焊形狀相似,但焊縫中心處無“湯匙”形狀的交匯區(qū)域。拉伸試驗(yàn)中三種焊縫的抗拉強(qiáng)度相近,從強(qiáng)度、位移曲線發(fā)現(xiàn)焊縫冷作硬化現(xiàn)象T-FSWBT-FSWD-FSW,導(dǎo)致焊縫延伸率D-FSWBT-FSWT-FSW。利用強(qiáng)度、位移曲線進(jìn)行積分運(yùn)算,發(fā)現(xiàn)雙軸肩攪拌摩擦焊在斷裂前具有最大的斷裂能。三種接頭都呈現(xiàn)韌性斷裂。電化學(xué)腐蝕試驗(yàn)表面雙軸肩攪拌摩擦焊的上、下表面耐腐蝕性具最強(qiáng)的,單軸肩攪拌摩擦焊焊縫下表面的耐腐蝕能力最差,與表面腐蝕試驗(yàn)現(xiàn)象一致。利用背散射和能譜對腐蝕表面進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),焊縫與軸肩接觸面具有數(shù)量更多、更加彌散的Mg、Si第二相,一方面第二相可以優(yōu)先形成致密的氧化物防止腐蝕進(jìn)一步進(jìn)行,另一方面第二相析出造成基材合金成分減少,抗腐蝕能力提高。
[Abstract]:Double shaft shoulder friction stir welding is an improvement of traditional friction stir welding. This method not only preserves the advantages of semi-solid joint of friction stir welding, but also improves the problems of low efficiency and weld root defects in traditional friction stir welding. Therefore, it has high research and application value, and has been paid great attention to both at home and abroad. In this paper, the double shaft shoulder friction stir welding test of 6mm thick LF21 aluminum alloy is carried out with the optimized design of double shaft shoulder stir head, and the spindle rotation speed is analyzed. The effects of shoulder compression and welding speed on the macroscopic morphology, microstructure and mechanical properties of the weld joint were studied. The effects of different kinds of stir head on weld forming are analyzed. The welding test shows that the weld joint formed well in a certain process range and has no internal and external defects. The shape of cross section of weld is "saddle shape", the hardness distribution of the upper, middle and lower parts of the joint is "W" as a whole, the hardness of the base metal is the highest and the heat affected zone is the lowest. The hardness of the thermo-mechanical affected zone lies between the base metal and the heat-affected zone, and increases with the increase of rotational speed. The weld heat affected zone and mechanical heat affected zone soften, the hardness decreases, the interval expands, and the fracture surface changes from mixed fracture to ductile fracture. With the increase of welding speed and the decrease of heat input per unit length of weld, the tensile strength and elongation of weld increased. With the increase of welding speed, the welding seam of single shaft shoulder friction stir welding is "funnel shape", and that of double shaft shoulder friction stir welding weld is "saddle shape", there is a "tablespoon" shape intersection region in the center of the weld, the welding speed of single shaft shoulder friction stir welding is "funnel-shaped". The overall shape of friction stir welding weld with single shoulder and double side welding is similar to that of friction stir welding with double shaft shoulder, but there is no "spoon" intersection region in the center of weld. The tensile strength of the three kinds of welds in tensile test is similar. The displacement curve found that the cold working hardening phenomenon T-FSWBT-FSWD-FSWW resulted in the weld elongation D-FSWT-FSWT-FSW.Using the strength and displacement curves, the integral calculation was carried out. It was found that the maximum fracture energy was obtained before the fracture of the double axle shoulder friction stir welding. All the three kinds of joints showed ductile fracture. The corrosion resistance of the lower surface was the strongest on the surface of the electrochemical corrosion test. Single shoulder friction stir welding has the worst corrosion resistance, which is consistent with the surface corrosion test. By using backscatter and energy spectrum to analyze the corrosion surface, it is found that there are more contact surfaces between the weld and the shaft shoulder. On the one hand, the second phase preferentially forms dense oxides to prevent further corrosion, on the other hand, the precipitation of the second phase results in the decrease of the composition of the base alloy and the improvement of corrosion resistance.
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TG453.9

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本文編號：1670887