本文利用攪拌摩擦焊接技術(shù),實現(xiàn)鋁合金與不銹鋼的良好搭接。實驗主要分為兩大類,第一類是實現(xiàn)2mm的2A70鋁合金板與2mm的316不銹鋼板的攪拌摩擦搭接,第二類是在2mm的2A70鋁合金板和2mm的316不銹鋼板之間加入0.1mm和0.3mm的鋅層實現(xiàn)“三明治”的焊接結(jié)構(gòu)達(dá)到連接鋁合金與不銹鋼的目的。在進(jìn)行鋁/鋼攪拌摩擦搭接時,研究了焊接工藝參數(shù)對焊縫表面形貌的影響規(guī)律,在此基礎(chǔ)上選取合適的參數(shù)著重研究了攪拌頭下壓量對焊縫橫截面形貌、微觀結(jié)構(gòu)的影響并論述了焊接過程中的材料流動行為。由于攪拌針扎入不銹鋼,鋁合金側(cè)有不銹鋼顆粒存在,焊縫界面也存在Hook鉤并起到對焊縫機械互鎖的作用。焊后通過掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)焊縫界面存在中間層,且中間層厚度與焊接熱輸入呈正相關(guān)。經(jīng)過X射線衍射儀的物相分析確定中間層成分主要為Fe2Al5。通過力學(xué)性能檢測發(fā)現(xiàn)在焊接參數(shù):n=1200r/min,v=40mm/min,d=0.3mm下取得最大的剪切強度。金屬間化合物層是焊縫的薄弱環(huán)節(jié)。對焊縫橫截面硬度進(jìn)行的測試表面,鋁合金不同區(qū)域的晶粒尺寸不同造成各個區(qū)域硬度不同。靠近表面的鋁合金硬度最高。而不銹鋼在靠近焊縫界面處... 

【文章來源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

FSW工作原理示意圖

在選擇制作攪拌頭的材料時要綜合考慮各個方面。首先要必須保障攪拌頭有較長的使用壽命，因此選材時要綜合考慮材料的各個方面的性能如：熱強性、耐沖擊和耐磨損性、抗蠕變與抗氧化性、熱傳導(dǎo)性、易加工性等。此外要避免選擇會與被焊材料發(fā)生反應(yīng)的材料，否則可能導(dǎo)致焊接過程中產(chǎn)生金屬間化合物、低熔點共晶和沉淀相。這些物相的形成一方面會影響焊接質(zhì)量的控制，另一方面會對攪拌頭產(chǎn)生破壞。一般而言，對于鋁合金、鎂合金等低熔點金屬材料可采用工模具鋼制作攪拌頭。而對于諸如銅合金、鈦合金、鋼和鎳基合金等高熔點金屬的攪拌摩擦焊接，大部分采用具有高熔點和耐磨性優(yōu)良的 WC-Co 材料制作。攪拌頭主要分為兩部分：軸肩與攪拌針。在進(jìn)行焊接時，焊接過程的熱量來源不止一處，而軸肩的摩擦產(chǎn)熱為主要貢獻(xiàn)者。此外軸肩作用不拘于提供熱量，還在防止塑性材料的溢出以及清除被焊工件表面氧化膜[22]等方面扮演重要角色。隨著國內(nèi)外研究的開展，軸肩由平面肩這一單一形式逐漸發(fā)展出了多種形式如圖所示。現(xiàn)已有凹面形狀、同心圓環(huán)槽和渦狀線等形式。在軸肩設(shè)計過程中要充分考慮到軸肩的尺寸的影響。若軸肩的直徑過大則會增大焊接區(qū)域面積進(jìn)而增大攪拌頭前進(jìn)時的阻力，這會影響到材料的流動性。但軸肩直徑過小時則產(chǎn)生的熱量不足，攪拌頭移動時產(chǎn)生的側(cè)向擠壓力過小從而會降低焊縫的致密性進(jìn)而產(chǎn)生空洞、溝槽等缺陷[23-25]。

鋁/不銹鋼攪拌摩擦搭接焊及加中間層鋅的釬搭接研究的作用。攪拌針的尺寸決定了焊核區(qū)在焊縫中的大小及焊接質(zhì)量；而攪著焊縫區(qū)域材料的流動形式，對接頭成型產(chǎn)生重要影響。攪拌針形狀設(shè)接缺陷。由于攪拌針對焊接質(zhì)量扮演的重要角色，很多研究人員對攪拌攪拌針形狀會有不同的材料流動模型[26-34]。(a) (b) (c)

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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碩士論文
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本文編號：3126026