輕量化設(shè)計(jì)一直是航空航天追求的發(fā)展方向,鋁合金憑借密度小、比強(qiáng)度高的優(yōu)異特性為輕量化設(shè)計(jì)提供了有效的途徑。隨著鋁合金在航空航天工業(yè)的廣泛應(yīng)用,鋁合金熔化焊存在的氣孔、熱裂紋等問題也引起了人們的廣泛關(guān)注。攪拌摩擦焊作為一種新型的固相連接技術(shù),在鋁合金高質(zhì)量焊接上具有獨(dú)特優(yōu)勢,因此在航空航天領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。本文針對薄板蒙皮與高筋厚壁板連接時(shí)厚板散熱嚴(yán)重、接頭承載性能低的問題,設(shè)計(jì)強(qiáng)行變作用焊具來實(shí)現(xiàn)2.2mm與20 mm大厚度差異2A12-T4鋁合金板攪拌摩擦搭接。驗(yàn)證了強(qiáng)形變焊具對大厚度差異接頭的適用性并總結(jié)適用于大厚度差異搭接的針長選擇規(guī)律,研究了工藝參數(shù)及界面包鋁層厚度對接頭微觀組織及力學(xué)性能的影響規(guī)律,拓寬實(shí)現(xiàn)高承載性能接頭的工藝窗口,并明晰界面的元素?cái)U(kuò)散行為以及接頭的失效機(jī)制。大厚度差異鋁合金FSLW接頭分為四個(gè)區(qū)域:焊核區(qū)、熱機(jī)影響區(qū)、熱影響區(qū)、母材。攪拌針的膨大端部設(shè)計(jì)使得焊核區(qū)呈“啞鈴”形貌,且焊核底部寬度大于中部,達(dá)到薄板厚度的3倍以上,有效的提高界面的承載能力。焊具的周向三缺口設(shè)計(jì)賦予了材料強(qiáng)形變作用并改善了材料的流動(dòng)行為,使得材料由沿?cái)嚢栳樛鈧?cè)流動(dòng)變?yōu)檠刂鴥?nèi)部的孔... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

FSW示意圖

圖 1-2 攪拌摩擦搭接焊示意圖[22]針對鋁合金 FSLW 的研究主要涉及 2XXX、5XXX、6XXX 以研究的重點(diǎn)主要涉及焊具設(shè)計(jì)、組織特征以及力學(xué)性能等方面具設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)是影響 FSLW 接頭性能的關(guān)鍵因素[23]，主要包括焊具材料的設(shè)計(jì)。在 FSLW 焊接過程中，焊具不僅影響摩擦產(chǎn)熱，而且以及接頭成形產(chǎn)生影響。對于鋁合金 FSLW，焊接過程中溫度且鋁合金的硬度較小，因此焊具的磨損程度較其它如銅、鋼、材料的選擇也不僅可以使用鎳基合金、WC-Co 合金鋼、W-、聚晶立方氮化硼（PCBN）等耐高溫材料，還可以使用如熱具鋼等材料[24]。而影響焊具幾何結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵因素包括：軸肩尺、攪拌針形貌以及攪拌針尺寸。尺寸主要影響接頭上板表面區(qū)域材料的熱輸入以及流動(dòng)行為，得熱輸入過大進(jìn)而出現(xiàn)大的飛邊以及嚴(yán)重的厚度減薄；軸肩尺

圖 1-3 軸肩形貌[27](a) 階梯狀軸肩 (b) 端部平坦軸肩圖 1-4 靜止軸肩焊具[28]針的形貌是影響焊縫內(nèi)部材料流動(dòng)以及接頭性能的關(guān)鍵因素，為帶螺紋或不帶螺紋的圓柱形以及圓錐形攪拌針，國內(nèi)外學(xué)者各種復(fù)雜形貌攪拌針。tin 等人[29]用使用如圖 1-5 所示的非對稱傾斜攪拌針和常規(guī)的圓

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Microstructural characteristics and mechanical properties of bobbin-tool friction stir welded 2024–T3 aluminum alloy[J]. Ji-hong Dong,Chong Gao,Yao Lu,Jian Han,Xiang-dong Jiao,Zhi-xiong Zhu.  International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2017(02)
[2]運(yùn)載火箭鋁合金貯箱全攪拌摩擦焊接工藝及應(yīng)用[J]. 郝云飛,王國慶,周慶,厲曉笑,李勁松.  宇航材料工藝. 2016(06)
[3]Effect of Reverse-threaded Pin on Mechanical Properties of Friction Stir Lap Welded Alclad 2024 Aluminum Alloy[J]. Yumei Yue,Zhengwei Li,Shude Ji,Yongxian Huang,Zhenlu Zhou.  Journal of Materials Science & Technology. 2016(07)
[4]新型鋁合金的發(fā)展及其在密封艙結(jié)構(gòu)上的工程應(yīng)用[J]. 趙云鵬,曾福明,周志勇,成志忠,孫蕾.  載人航天. 2016(03)
[5]焊接技術(shù)在大飛機(jī)機(jī)體研制中的應(yīng)用及展望[J]. 卓彬,姬書得,王磊,柴鵬.  航空制造技術(shù). 2014(17)
[6]焊接技術(shù)在大飛機(jī)機(jī)體研制中的應(yīng)用及展望[J]. 張兵憲,朱增輝,莊明祥,高婷婷.  航空制造技術(shù). 2013(22)
[7]航空航天變形鋁合金的進(jìn)展（1）[J]. 王建國,王祝堂.  輕合金加工技術(shù). 2013(08)
[8]攪拌摩擦焊技術(shù)在航空航天工業(yè)中的應(yīng)用[J]. 方連軍,劉曉娟,高獻(xiàn)娟.  中國新技術(shù)新產(chǎn)品. 2013(13)
[9]軸肩下壓量對攪拌摩擦焊搭接接頭力學(xué)性能的影響[J]. 邢麗,魏鵬,宋驍,柯黎明.  焊接學(xué)報(bào). 2013(03)
[10]航空鋁合金及其材料加工[J]. 張新明,劉勝膽.  中國材料進(jìn)展. 2013(01)

碩士論文
[1]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]. 萬龍.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015



本文編號：3088925