搭接接頭作為攪拌摩擦焊（FSW）中重要的接頭形式之一,其在航空航天領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。本文從優(yōu)化攪拌針整體形貌的角度出發(fā),設(shè)計(jì)并制作了三種攪拌頭:二螺旋、四螺旋、六螺旋外凸渦狀攪拌針攪拌頭。本文運(yùn)用了攪拌摩擦擴(kuò)散焊的原理并以2024-T4鋁合金為研究對象,探討攪拌針的整體形貌對搭接接頭的橫截面和拉伸性能的影響。此外,采用FLUENT軟件分析三種攪拌頭在焊接過程中的的流動(dòng)行為并建立相對應(yīng)的材料流動(dòng)物理模型。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn):（1）比較三種攪拌頭的橫截面可以知道,在外凸軸肩渦狀攪拌針的作用下,焊接過程中的熱塑性材料會(huì)向攪拌頭的中心匯聚。焊接過程中匯聚在軸肩中心處的材料在軸肩壓力的作用下會(huì)擠壓搭接接頭的搭接界面,從而使得搭接界面處的形貌呈現(xiàn)為中間薄、兩邊厚;（2）焊核區(qū)底部的寬度隨著外凸軸肩渦狀攪拌針數(shù)目的增加而明顯增加,這是由于熱塑性材料流動(dòng)會(huì)隨著攪拌針數(shù)目的增加更變得加劇烈,并因此帶動(dòng)更多的材料流動(dòng)而導(dǎo)致的;（3）在不同的外凸渦狀攪拌針攪拌頭下,由于搭接界面處微裂紋的出現(xiàn),不同轉(zhuǎn)速下的斷裂載荷呈現(xiàn)不同規(guī)律。最高的斷裂載荷值（19518.34N）是在使用S-tool并且轉(zhuǎn)速為500rpm下獲得的,最低的... 

【文章來源】：沈陽航空航天大學(xué)遼寧省

【文章頁數(shù)】：58 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

攪拌摩擦焊原理圖

沈陽航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文強(qiáng)鋁合金難焊的難題，因此對于連接中高強(qiáng)度鋁合金而言，攪拌摩擦焊是目前最好的焊接方法之一[21]。除了解決了這些難焊的難題以外，采用攪拌摩擦焊還可以獲得高質(zhì)量的焊接接頭[22]。最后，由于攪拌摩擦焊技術(shù)持續(xù)不斷的發(fā)展，使得其普遍運(yùn)用于諸多領(lǐng)域[27]，如圖 1.2 所示。運(yùn)載火箭薄壁外貯箱[23]船舶制造領(lǐng)域[24]

沈陽航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文ced side, AS)的彎曲被稱為鉤狀缺陷(Hook)，后退側(cè)(Retre接缺陷(Cold lap)[30]，如圖 1.4 所示。有效板厚(Effective sheet度(Effective lap width, ELW)是評(píng)價(jià)搭接接頭性能的兩個(gè)重ook（或 Cold lap）的裂紋尖端到上板表面（或下板表面）的k 裂紋尖端到 Cold lap 裂紋尖端之間的距離[31]，如圖 1.4 所的值越大，接頭的連接強(qiáng)度就越高。然而，當(dāng)對接頭施加外ook 或者 Cold lap 擴(kuò)展，從而降低了接頭的完整性。搭接接截面相似，可主要分為四個(gè)區(qū)：母材區(qū)(Base Material, BM)、, HAZ)、焊核區(qū)(Nugget Zone, NZ)、熱機(jī)影響區(qū)(Therm, TMAZ)。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于Fluent的攪拌摩擦焊流場研究[J]. 張施楠,李偉,奚泉.  九江學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2018(02)
[2]基于Gambit前處理的氣膜冷卻火焰筒壁溫分析[J]. 程明,扈鵬飛,萬斌,常峰.  航空發(fā)動(dòng)機(jī). 2017(02)
[3]基于計(jì)算流體力學(xué)的攪拌摩擦焊數(shù)值模擬[J]. 高恩志,尹治利,劉冰洋.  沈陽航空航天大學(xué)學(xué)報(bào). 2016(06)
[4]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)
[5]攪拌摩擦焊技術(shù)在軌道車輛鋁合金車體制造中的應(yīng)用與展望[J]. 韓曉輝,陶傳琦,張鐵浩,王新.  現(xiàn)代焊接. 2016(06)
[6]攪拌摩擦焊技術(shù)及其應(yīng)用發(fā)展[J]. 張欣盟,楊景宏,王春生,韓鳳武.  焊接. 2015(01)
[7]基于GAMBIT的帶翼舵導(dǎo)彈網(wǎng)格劃分方法研究[J]. 楊曉霖,宋衛(wèi)東,張玉榮,陶辰立.  價(jià)值工程. 2013(17)
[8]鋁合金焊接技術(shù)的研究現(xiàn)狀與展望[J]. 農(nóng)琪,謝業(yè)東,金長義,鄧開豪,石秋紅.  熱加工工藝. 2013(09)
[9]航空航天材料發(fā)展現(xiàn)狀及前景[J]. 唐見茂.  航天器環(huán)境工程. 2013(02)
[10]2024鋁合金攪拌摩擦焊二維流場的數(shù)值模擬[J]. 張利國,趙妍,金延野,高雙勝.  熱加工工藝. 2012(01)

碩士論文
[1]鋁合金FSW的搭接接頭性能及攪拌頭優(yōu)化[D]. 周振魯.沈陽航空航天大學(xué) 2017
[2]1060鋁攪拌摩擦焊流場的數(shù)值模擬[D]. 張成國.沈陽理工大學(xué) 2017
[3]攪拌摩擦焊接過程塑性流動(dòng)特征研究[D]. 金延野.沈陽航空航天大學(xué) 2013



本文編號(hào)：3419848