攪拌針擠出裝置設計及機制研究
發(fā)布時間：2021-09-05 00:25
攪拌摩擦技術是近30年來快速發(fā)展的先進制造技術,其優(yōu)勢在于加工過程中攪拌頭驅動塑化的金屬流動成形,成形過程中材料沒有發(fā)生熔化,保持固相狀態(tài),并且在成形過程中伴有劇烈的攪拌混合作用。因此攪拌摩擦技術不僅僅在焊接領域發(fā)揮重要作用,在復合材料制備領域也有著廣泛的應用前景。本課題基于攪拌摩擦技術原理,采用自制的裝置,研究了不同結構形貌的攪拌針與工藝參數(shù)對擠出成形的影響以及擠出機制,研究發(fā)現(xiàn):1、本課題提出的兩種方案均能使材料擠出成形。方案一基于增大金屬向下遷移的思想,對模具內(nèi)材料整體預熱后,采用4種不同結構形貌的攪拌針進行擠出試驗,結果表明錐形攪拌針驅動塑化金屬的能力優(yōu)于葉片式攪拌針、兩級攪拌針和三級攪拌針。方案二基于抑制金屬回流的思想,通過在擠出端部設置加熱模塊,減小金屬向下遷移阻力,并采用錐形攪拌針進行擠出試驗。結果表明在4種不同的進給速度下均能獲得成形良好、組織致密的擠出材料。2、攪拌針擠出過程中存在3個階段:進料填充階段、壓實變形階段和擠出成形階段。在進料填充階段,模具溫度上升緩慢。隨著模具內(nèi)材料的聚集增多,攪拌針與模具內(nèi)材料高速摩擦會使得模具在壓實變形階段溫度急劇升高。當攪拌針端部的...
【文章來源】：南昌航空大學江西省
【文章頁數(shù)】：67 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
滾輪摩擦焊示意圖
圖 1-2 塞柱摩擦焊示意圖焊接研究所（The Welding Institute）的韋恩托馬斯柱摩擦焊的不足，發(fā)明了一種新型的摩擦焊焊接方比工件硬度更高、非消耗型的探針代替塞柱作用，塑化的區(qū)域在軸肩的壓力下形成焊縫，如圖 1-圖 1-3 攪拌摩擦焊示意圖[3]最初的構思方案中可以看出，攪拌針可以有兩種另一種是在回轉體上設置凹槽。兩種結構形式在的。在不設置凹槽的情況下，攪拌針與工件之間
形成焊縫的一部分。相對于滾輪而言，塞柱在焊接過程中所產(chǎn)生的塑化金屬層沒有明顯的延遲，因此焊接中不需要氣體保護。但在焊接過程中由于塞柱本身不斷的消耗，因此完成一段焊接之后需要重新添加塞柱，且需保證塞柱材料與焊件材料有較好的焊接性。圖 1-2 塞柱摩擦焊示意圖1991 年，英國焊接研究所（The Welding Institute）的韋恩托馬斯[3]（Wayne M.Thomas）基于塞柱摩擦焊的不足，發(fā)明了一種新型的摩擦焊焊接方法，即攪拌摩擦焊。其通過一個比工件硬度更高、非消耗型的探針代替塞柱作用在兩工件之間產(chǎn)生塑化的金屬層，塑化的區(qū)域在軸肩的壓力下形成焊縫，如圖 1-3 所示。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Surface Modification of Titanium by Producing Ti/TiN Surface Composite Layers via FSP[J]. Ali Shamsipur,Seyed-Farshid Kashani-Bozorg,Abbas Zarei-Hanzaki. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2017(06)
[2]多次攪拌下TiN顆粒增強鋁基復合層組織與性能[J]. 張敏敏,肖長源,李達,崔占全,趙曉. 熱加工工藝. 2017(06)
[3]Cr12MoV模具鋼攪拌摩擦加工超細晶表面層性能研究[J]. 趙紅星. 兵器材料科學與工程. 2017(02)
[4]旋轉摩擦擠壓加工CNTs/Al復合材料的線材組織和性能[J]. 劉奮成,熊其平,錢濤,劉強,邢麗,柯黎明. 中國有色金屬學報. 2017(01)
[5]AZ31B鎂合金表面激光熔敷+攪拌摩擦加工改性層結構與性能[J]. 劉奮軍,孟慶森,李增生. 稀有金屬材料與工程. 2016(09)
[6]Ni-Cr-Al涂層攪拌摩擦加工的作用機制[J]. 朱理奎,周小平,方锳澤. 表面技術. 2015(06)
[7]旋轉摩擦擠壓制備MWCNTs/Al復合材料的界面微觀結構[J]. 林毛古,徐衛(wèi)平,柯黎明,劉強. 中國有色金屬學報. 2015(01)
[8]攪拌摩擦加工鎂合金超塑性最新研究進展[J]. 高雪,張鄭,王快社,王文. 材料導報. 2014(05)
[9]鎂合金表面攪拌摩擦原位復合材料化的新方法[J]. 黃永憲,王天昊,呂世雄,劉會杰,敖峰. 焊接學報. 2013(12)
[10]攪拌摩擦加工法制備碳納米管增強鋁基復合材料[J]. 趙霞,柯黎明,徐衛(wèi)平,劉鴿平. 復合材料學報. 2011(02)
碩士論文
[1]二元顆粒增強鋁基復合材料的制備技術[D]. 強金麗.南昌航空大學 2015
[2]混合型銷釘機筒冷喂料擠出機理及實驗研究[D]. 劉樹明.青島科技大學 2014
[3]碳納米管增強鋁基復合材料組織及性能的研究[D]. 趙霞.南昌航空大學 2010
本文編號：3384300
【文章來源】：南昌航空大學江西省
【文章頁數(shù)】：67 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
滾輪摩擦焊示意圖
圖 1-2 塞柱摩擦焊示意圖焊接研究所（The Welding Institute）的韋恩托馬斯柱摩擦焊的不足，發(fā)明了一種新型的摩擦焊焊接方比工件硬度更高、非消耗型的探針代替塞柱作用，塑化的區(qū)域在軸肩的壓力下形成焊縫，如圖 1-圖 1-3 攪拌摩擦焊示意圖[3]最初的構思方案中可以看出，攪拌針可以有兩種另一種是在回轉體上設置凹槽。兩種結構形式在的。在不設置凹槽的情況下，攪拌針與工件之間
形成焊縫的一部分。相對于滾輪而言，塞柱在焊接過程中所產(chǎn)生的塑化金屬層沒有明顯的延遲，因此焊接中不需要氣體保護。但在焊接過程中由于塞柱本身不斷的消耗，因此完成一段焊接之后需要重新添加塞柱，且需保證塞柱材料與焊件材料有較好的焊接性。圖 1-2 塞柱摩擦焊示意圖1991 年，英國焊接研究所（The Welding Institute）的韋恩托馬斯[3]（Wayne M.Thomas）基于塞柱摩擦焊的不足，發(fā)明了一種新型的摩擦焊焊接方法，即攪拌摩擦焊。其通過一個比工件硬度更高、非消耗型的探針代替塞柱作用在兩工件之間產(chǎn)生塑化的金屬層，塑化的區(qū)域在軸肩的壓力下形成焊縫，如圖 1-3 所示。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Surface Modification of Titanium by Producing Ti/TiN Surface Composite Layers via FSP[J]. Ali Shamsipur,Seyed-Farshid Kashani-Bozorg,Abbas Zarei-Hanzaki. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2017(06)
[2]多次攪拌下TiN顆粒增強鋁基復合層組織與性能[J]. 張敏敏,肖長源,李達,崔占全,趙曉. 熱加工工藝. 2017(06)
[3]Cr12MoV模具鋼攪拌摩擦加工超細晶表面層性能研究[J]. 趙紅星. 兵器材料科學與工程. 2017(02)
[4]旋轉摩擦擠壓加工CNTs/Al復合材料的線材組織和性能[J]. 劉奮成,熊其平,錢濤,劉強,邢麗,柯黎明. 中國有色金屬學報. 2017(01)
[5]AZ31B鎂合金表面激光熔敷+攪拌摩擦加工改性層結構與性能[J]. 劉奮軍,孟慶森,李增生. 稀有金屬材料與工程. 2016(09)
[6]Ni-Cr-Al涂層攪拌摩擦加工的作用機制[J]. 朱理奎,周小平,方锳澤. 表面技術. 2015(06)
[7]旋轉摩擦擠壓制備MWCNTs/Al復合材料的界面微觀結構[J]. 林毛古,徐衛(wèi)平,柯黎明,劉強. 中國有色金屬學報. 2015(01)
[8]攪拌摩擦加工鎂合金超塑性最新研究進展[J]. 高雪,張鄭,王快社,王文. 材料導報. 2014(05)
[9]鎂合金表面攪拌摩擦原位復合材料化的新方法[J]. 黃永憲,王天昊,呂世雄,劉會杰,敖峰. 焊接學報. 2013(12)
[10]攪拌摩擦加工法制備碳納米管增強鋁基復合材料[J]. 趙霞,柯黎明,徐衛(wèi)平,劉鴿平. 復合材料學報. 2011(02)
碩士論文
[1]二元顆粒增強鋁基復合材料的制備技術[D]. 強金麗.南昌航空大學 2015
[2]混合型銷釘機筒冷喂料擠出機理及實驗研究[D]. 劉樹明.青島科技大學 2014
[3]碳納米管增強鋁基復合材料組織及性能的研究[D]. 趙霞.南昌航空大學 2010
本文編號：3384300
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