【摘要】：5052鋁合金有高的可塑性和良好的焊接性的防銹合金,是廣泛用于航空和軌道交通領(lǐng)域用輕量化材料。對(duì)于鋁合金連接技術(shù)而言,它減少了其他焊接方法在焊接過程中存在的氣孔、裂紋、不環(huán)保、接頭率下降、焊接變形大、需要焊絲填充、接頭不美觀等問題,而攪拌摩擦焊可以有效的解決這些問題。論文選取2mm厚5052鋁合金,采用不同的焊接速度和旋轉(zhuǎn)速度的工藝參數(shù)進(jìn)行攪拌摩擦焊連接。焊接采用的攪拌頭軸肩尺寸為12mm,攪拌針為圓臺(tái)形(截頭錐形)、螺紋右旋。針對(duì)旋轉(zhuǎn)速度和焊接速度的變化,在焊接過程中采用下壓量為0.1mm,焊針傾斜2.5°的固定參數(shù),選取大范圍的以旋轉(zhuǎn)速度和焊接速度為變量的工藝參數(shù)進(jìn)行焊接。通過OM、SEM、EDS、硬度試驗(yàn)和拉伸試驗(yàn)等技術(shù)手段對(duì)其工藝參數(shù)、微觀組織及性能之間的關(guān)系進(jìn)行系統(tǒng)研究,探索焊接工藝參數(shù)與接頭組織和性能的相關(guān)性。為5052鋁合金攪拌摩擦焊焊接工藝參數(shù)提供參考。研究結(jié)果表明:本文2mm厚5052鋁合金攪拌摩擦焊接頭組織劃分為3個(gè)區(qū)域:焊核區(qū)、過渡區(qū)、母材區(qū)。焊核區(qū)為細(xì)小的等軸再結(jié)晶組織;過渡區(qū)較窄,分為熱機(jī)影響區(qū)和熱影響區(qū),熱機(jī)影響區(qū)為拉長(zhǎng)變形的纖維狀組織,熱影響區(qū)組織則只受焊接熱循環(huán)的影響發(fā)生長(zhǎng)大但與母材組織相似;母材區(qū)不受影響為原始組織;前進(jìn)側(cè)過渡區(qū)寬度相比于后退側(cè)過渡區(qū)而言較窄。在旋轉(zhuǎn)速度為1200rpm時(shí),焊接速度分別為120mm/min、240mm/min、360mm/min、480mm/min和600mm/min時(shí)焊接區(qū)的晶粒,為細(xì)小的等軸晶,平均晶粒尺寸分別為10.8μm、10.1μm、9.3μm、8.2μm和7.6μm。晶粒尺寸變化規(guī)律為:在固定旋轉(zhuǎn)速度時(shí),焊接區(qū)的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶粒尺寸會(huì)隨著焊接速度的增加而減小。在焊接速度為240mm/min時(shí),旋轉(zhuǎn)速度分別為600rpm、800rpm、1000rpm和1200rpm時(shí)焊接區(qū)的晶粒,為細(xì)小的等軸晶,平均晶粒尺寸分別為8.1μm、9.2μm、9.6μm和10.1μm。晶粒尺寸變化規(guī)律為:在固定焊接速度時(shí),焊接區(qū)的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶粒尺寸會(huì)隨著旋轉(zhuǎn)速度的增加而增大。焊縫硬度呈“w”形分布,焊接區(qū)硬度略低于母材,熱影響區(qū)硬度最低,顯微硬度主要由晶粒尺寸和位錯(cuò)密度決定,硬度與晶粒尺寸成反比關(guān)系,由于熱影響區(qū)晶粒尺寸最大,硬度值則最低。母材室溫抗拉強(qiáng)度為245Mpa,伸長(zhǎng)率為9.0%,攪拌摩擦焊接頭的力學(xué)性能相比母材而言均有所下降,攪拌摩擦焊的最佳工藝參數(shù)為:當(dāng)旋轉(zhuǎn)速度為1200rpm、焊接速度為600mm/min時(shí),攪拌摩擦焊焊接接頭的室溫抗拉強(qiáng)度可達(dá)216Mpa,可達(dá)母材強(qiáng)度245MPa的88.16%,伸長(zhǎng)率為6.7%。攪拌摩擦焊接可以實(shí)現(xiàn)2mm厚5052鋁合金的固態(tài)連接且焊接工藝參數(shù)范圍較大,在旋轉(zhuǎn)速度為1200rpm、焊接速度為600mm/min時(shí),可獲得性能優(yōu)良的接頭。
【圖文】：

西南大學(xué)碩士學(xué)位論文，而攪拌摩擦焊可以有效的解決這些問題。攪拌摩擦焊概述 攪拌摩擦焊的原理固相連接技術(shù)攪拌摩擦焊(Friction Stir Welding，簡(jiǎn)稱 FSW)由英國(guó)焊接I)在 1991 年發(fā)明的。攪拌摩擦焊（FSW）的焊接材料未經(jīng)歷融化過程，材料和軸肩以及攪拌針之間的摩擦和攪拌，使被焊材料產(chǎn)生塑性形變，熱塑性流動(dòng)的狀態(tài)，完全由焊縫材料通過相互擴(kuò)散和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶來完成。即攪拌摩擦焊焊接主要由攪拌焊頭的旋轉(zhuǎn)、插入、熱塑化和移動(dòng)焊接成，，其焊接過程如圖 1-1 所示。攪拌摩擦焊是一種焊接變形小、焊接綜合、操作簡(jiǎn)便、攪拌焊頭自身消耗小、綠色環(huán)保的固態(tài)焊接方法[18]。

厚 5052 鋁合金板，采用英國(guó)阿郎公司臺(tái)式光譜分析析，其化學(xué)成分如表 2-1 所示，其性能分別如 2-2成尺寸為 2 mm×120 mm×200mm 板以便沿垂直接示意圖如圖 2-1 所示。表 2-1 5052 鋁合金的成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）ble. 2-1 Chemical composition of 5052 aluminum alloys (wtFe Mn Mg Cr Zn 0.229 0.012 2.469 0.1842 0.0116 表 2-2 5052 鋁合金的力學(xué)性能Table. 2-2 Mechanical property of 5052 aluminum alloys度（mm） 室溫抗拉強(qiáng)度（Mpa） 室溫屈服強(qiáng)度（Mpa2 245 210
【學(xué)位授予單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TG457.14

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 史耀武,唐偉;攪拌摩擦焊的原理與應(yīng)用[J];電焊機(jī);2000年01期

2 柯黎明,邢麗,劉鴿平;攪拌摩擦焊工藝及其應(yīng)用[J];焊接技術(shù);2000年02期

3 傅志紅,黃明輝,周鵬展,賀地求;攪拌摩擦焊及其研究現(xiàn)狀[J];焊接;2002年11期

4 張?zhí)飩},郭德倫,陳沁剛,欒國(guó)紅;鋁合金攪拌摩擦焊技術(shù)研究[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2002年02期

5 云杉;攪拌摩擦焊——最具革命性的焊接新技術(shù)——專訪中國(guó)攪拌摩擦焊中心首席專家關(guān)橋院士、北京賽福斯特技術(shù)有限公司欒國(guó)紅總經(jīng)理[J];航空制造技術(shù);2003年11期

6 周細(xì)應(yīng) ,柯黎明 ,劉鴿平 ,邢麗 ,夏春 ,湯旭昌;攪拌摩擦焊的溫度分析[J];新技術(shù)新工藝;2003年10期

7 ;激光輔助攪拌摩擦焊[J];電焊機(jī);2003年07期

8 ;攪拌摩擦焊技術(shù)在中國(guó)的推廣應(yīng)用[J];電焊機(jī);2003年10期

9 姜瀾,魏緒鈞,姚廣春,王德全;鋁合金攪拌摩擦焊研究現(xiàn)狀及應(yīng)用[J];材料導(dǎo)報(bào);2003年06期

10 欒國(guó)紅,南利輝,孫成彬,關(guān)橋;新型船舶制造技術(shù)-攪拌摩擦焊[J];熱加工工藝;2004年01期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 張?zhí)飩};郭德倫;陳沁剛;欒國(guó)紅;;攪拌摩擦焊技術(shù)研究[A];第九次全國(guó)焊接會(huì)議論文集（第1冊(cè)）[C];1999年

2 唐偉;郭昕昱;J C McClure;李潁;L Murr;;攪拌摩擦焊及其在鋁合金連接中的應(yīng)用[A];第九次全國(guó)焊接會(huì)議論文集（第1冊(cè)）[C];1999年

3 林香祝;張敏;徐世珍;;攪拌摩擦焊技術(shù)的發(fā)展[A];第二屆中國(guó)北方焊接學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2001年

4 關(guān)橋;欒國(guó)紅;;攪拌摩擦焊的現(xiàn)狀與發(fā)展[A];第十一次全國(guó)焊接會(huì)議論文集（第1冊(cè)）[C];2005年

5 張彥華;常金玲;劉雪梅;;攪拌摩擦焊過程的流變學(xué)初步分析[A];第十一次全國(guó)焊接會(huì)議論文集（第1冊(cè)）[C];2005年

6 郭曉娟;董春林;康舉;欒國(guó)紅;付瑞東;;攪拌摩擦焊搭接界面缺陷初步研究[A];第十五次全國(guó)焊接學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2010年

7 張偉;王磊;王曉暉;;3A21與6063異種鋁合金攪拌摩擦焊接頭性能分析[A];2011年機(jī)械電子學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2011年

8 欒國(guó)紅;郭德倫;張?zhí)飩};孫成彬;;鋁合金的攪拌摩擦焊[A];制造業(yè)與未來中國(guó)——2002年中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)年會(huì)論文集[C];2002年

9 胡禮本;;塑料攪拌摩擦焊的力學(xué)行為[A];陜西省焊接學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2006年

10 崔凡;張春杰;康志明;;剛性動(dòng)支撐攪拌摩擦焊工藝研究[A];第十六次全國(guó)焊接學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2011年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 本報(bào)記者 焦靜波;將小技術(shù)做成大產(chǎn)業(yè)[N];中國(guó)航空?qǐng)?bào);2011年

2 張愛清;中國(guó)首臺(tái)機(jī)器人攪拌摩擦焊系統(tǒng)推介會(huì)在制造所舉行[N];中國(guó)航空?qǐng)?bào);2013年

3 欒國(guó)紅 南利輝;攪拌摩擦焊：促進(jìn)飛機(jī)制造技術(shù)發(fā)展[N];中國(guó)航空?qǐng)?bào);2004年

4 侯小川;唐眾民 焊接領(lǐng)域破解難題[N];中國(guó)航天報(bào);2007年

5 梅開 侯小川;交響[N];中國(guó)航天報(bào);2007年

6 柴鵬;先進(jìn)技術(shù)帶來跨越式發(fā)展[N];中國(guó)航空?qǐng)?bào);2012年

7 柴鵬;革命性的固相焊接技術(shù)——攪拌摩擦焊[N];中國(guó)航空?qǐng)?bào);2012年

8 中航工業(yè)制造所 董春林;應(yīng)重視發(fā)展機(jī)器人攪拌摩擦焊技術(shù)[N];中國(guó)航空?qǐng)?bào);2014年

9 吳思;十年攻關(guān)路 五年飛天行[N];中國(guó)航天報(bào);2014年

10 王姝書;突出重圍“乘上”軌道交通[N];中國(guó)航天報(bào);2014年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前8條

1 李冬曉;鋁合金靜止軸肩攪拌摩擦焊技術(shù)研究[D];天津大學(xué);2015年

2 鄢東洋;鋁合金薄壁結(jié)構(gòu)攪拌摩擦焊熱—力學(xué)過程的研究及模擬[D];清華大學(xué);2010年

3 周鵬展;高強(qiáng)鋁合金厚板攪拌摩擦焊研究[D];中南大學(xué);2006年

4 劉震磊;超聲輔助航空Al/Mg材料攪拌摩擦焊機(jī)理及工藝研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

5 金玉花;高強(qiáng)鋁合金攪拌摩擦焊接頭組織及薄弱區(qū)研究[D];蘭州理工大學(xué);2012年

6 胡志力;2024鋁合金攪拌摩擦焊管材塑性變形行為研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

7 董繼紅;高強(qiáng)鋁合金雙軸肩攪拌摩擦焊工藝及機(jī)理研究[D];北京化工大學(xué);2017年

8 李博;基于攪拌摩擦焊技術(shù)的TC4鈦合金表面改性研究[D];南京航空航天大學(xué);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 車洪梅;5052鋁合金攪拌摩擦焊組織及性能研究[D];西南大學(xué);2017年

2 王海艷;6061鋁合金攪拌摩擦焊接頭組織和性能研究[D];華南理工大學(xué);2010年

3 鄭小茂;7A04高強(qiáng)鋁合金攪拌摩擦焊工藝及接頭的組織與性能研究[D];華南理工大學(xué);2015年

4 張海軍;7N01鋁合金攪拌摩擦焊焊接工藝和接頭力學(xué)性能研究[D];西南交通大學(xué);2015年

5 萬龍;鋁/鋼攪拌摩擦搭接強(qiáng)流變作用下界面行為及力學(xué)性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

6 賈浩洲;攪拌摩擦焊機(jī)床3-PRS并聯(lián)頭精度分析[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

7 劉朝磊;6061鋁合金雙軸肩攪拌摩擦焊工藝及機(jī)理研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

8 胡曉晴;基于示蹤材料的雙軸肩攪拌摩擦焊流場(chǎng)研究[D];江蘇科技大學(xué);2015年

9 姚婷婷;顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料攪拌摩擦焊工藝及焊縫金屬遷移行為研究[D];江蘇科技大學(xué);2015年

10 蔣笑;鋁合金攪拌摩擦焊接頭殘余應(yīng)力測(cè)試及數(shù)值模擬[D];江蘇科技大學(xué);2015年

本文編號(hào)：2542663