雙軸肩攪拌摩擦焊是一種具有典型固相連接特征的焊接新技術,相對于常規(guī)攪拌摩擦焊,其不僅保持了焊接接頭質量好的優(yōu)點,又克服了常規(guī)攪拌摩擦焊需要墊板支撐的局限性。本文采用自主設計并優(yōu)化的雙軸肩攪拌頭對8mm厚2219鋁合金進行雙軸肩攪拌摩擦焊試驗,并探索了不同的工藝條件對接頭組織以及接頭性能的影響規(guī)律,并在此基礎上進行了工藝優(yōu)化。同時,利用有限元軟件ANSYS workbench 17.0對雙軸肩攪拌摩擦焊接過程的溫度場進行了建模,并以此為依據(jù)分析了接頭的形成機理,,為指導焊接工藝和工程化應用奠定基礎。2219鋁合金雙軸肩攪拌摩擦焊焊縫區(qū)域呈啞鈴狀,并且可進一步劃分為焊核區(qū)、熱機影響區(qū)、熱影響區(qū)與母材區(qū)。其中,焊核區(qū)由細小等軸晶組織構成且厚度方向的晶粒大小無明顯差異,熱機影響區(qū)由呈現(xiàn)被扭曲和被拉長形態(tài)的晶粒組成,熱影響區(qū)由受熱作用產生粗化的晶粒組成,接頭不同區(qū)域的晶粒尺寸大小隨熱輸入的升高而增大。焊核區(qū)中沉淀相被打碎并發(fā)生固溶,熱機影響區(qū)的沉淀相大部分也發(fā)生了溶解,而熱影響區(qū)的沉淀相部分發(fā)生了長大粗化。雙軸肩攪拌摩擦焊接頭的沉淀強化效應被破壞,整體硬度值低于母材。其中晶粒粗大的熱影響區(qū)硬度值... 

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題來源及研究的背景和意義
        1.1.1 課題的來源
        1.1.2 課題研究的目的及意義
    1.2 國內外研究現(xiàn)狀及分析
        1.2.1 攪拌頭設計
        1.2.2 接頭組織與性能
        1.2.3 焊接溫度場及材料流動行為
    1.3 主要研究內容
        1.3.1 雙軸肩攪拌頭設計與焊接工藝試驗
        1.3.2 雙軸肩攪拌摩擦焊接頭成形與微觀組織
        1.3.3 雙軸肩攪拌摩擦焊接頭力學性能
        1.3.4 雙軸肩攪拌摩擦焊溫度場及接頭形成機理
第2章 試驗材料、設備及方法
    2.1 試驗材料
    2.2 試驗設備
    2.3 焊具設計
        2.3.1 攪拌頭材料選擇
        2.3.2 攪拌頭結構尺寸設計
        2.3.3 攪拌頭優(yōu)化設計
    2.4 微觀組織分析
        2.4.1 光學顯微鏡分析
        2.4.2 掃描電子顯微鏡分析
        2.4.3 透射電子顯微鏡分析
    2.5 力學性能測試
        2.5.1 顯微硬度
        2.5.2 拉伸性能
    2.6 焊接過程參數(shù)測量
        2.6.1 焊接溫度場測定
        2.6.2 電機扭矩測定
第3章 雙軸肩攪拌摩擦焊接頭成形與微觀組織
    3.1 焊接工藝試驗與接頭成形
        3.1.1 工藝參數(shù)的制定
        3.1.2 焊縫表面與截面成形
        3.1.3 主軸扭矩及工藝窗口
    3.2 接頭微觀組織
        3.2.1 接頭各區(qū)域組織特點
        3.2.2 焊接速度對接頭微觀組織的影響
        3.2.3 轉速對接頭微觀組織的影響
    3.3 本章小結
第4章 雙軸肩攪拌摩擦焊接頭力學性能
    4.1 接頭顯微硬度分布
        4.1.1 顯微硬度分布特征
        4.1.2 焊接速度對接頭顯微硬度的影響
        4.1.3 轉速對接頭顯微硬度的影響
    4.2 接頭拉伸性能
        4.2.1 焊接速度對接頭拉伸性能的影響
        4.2.2 轉速對接頭拉伸性能的影響
        4.2.3 接頭拉伸斷裂斷口分析
    4.3 焊接工藝優(yōu)化
        4.3.1 因素水平編碼
        4.3.2 模型擬合
        4.3.3 工藝參數(shù)優(yōu)化
    4.4 本章小結
第5章 雙軸肩攪拌摩擦焊過程溫度場分析
    5.1 傳熱學基本理論
        5.1.1 熱傳遞的方式
        5.1.2 熱力學第一定律
    5.2 溫度場有限元模擬
        5.2.1 熱源模型建立
        5.2.2 初始條件和邊界條件設定
        5.2.3 模擬結果及分析
        5.2.4 模型準確性驗證
    5.3 接頭形成機理
    5.4 本章小結
結論
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝
個人簡歷


【參考文獻】：
期刊論文
[1]6063鋁合金雙軸肩攪拌摩擦焊接頭組織性能研究[J]. 趙運強,鄧軍,王春桂,董春林.  焊接. 2017(03)
[2]攪拌摩擦焊技術及其應用發(fā)展[J]. 張欣盟,楊景宏,王春生,韓鳳武.  焊接. 2015(01)
[3]攪拌摩擦焊技術在中國的發(fā)展和推廣應用[J]. 欒國紅,郭德倫.  航空制造技術. 2014(17)
[4]6082鋁合金雙軸肩攪拌摩擦焊試板溫度場研究[J]. 李敬勇,周小平,董春林,董繼紅.  航空材料學報. 2013(05)
[5]3mm厚6061鋁合金板固定雙軸肩攪拌摩擦焊接頭的顯微組織與拉伸性能[J]. 蘇斌,賀地求,楊坤玉,葉紹勇,賴瑞林,祝建明.  機械工程材料. 2013(05)
[6]2219鋁合金雙軸肩攪拌摩擦焊接頭組織與性能分析[J]. 趙衍華,李延民,郝云飛,陳玉耘,王國慶.  宇航材料工藝. 2012(06)
[7]6082鋁合金雙軸肩FSW接頭組織及腐蝕性能[J]. 董春林,董繼紅,趙華夏,欒國紅,付瑞東.  焊接學報. 2012(10)
[8]2219鋁合金厚板攪拌摩擦焊接溫度場數(shù)值模擬[J]. 徐韋鋒,劉金合,朱宏強.  焊接學報. 2010(02)
[9]雙軸肩攪拌摩擦焊技術取得突破[J].   現(xiàn)代焊接. 2009(10)
[10]雙軸肩攪拌摩擦焊技術取得突破[J].   現(xiàn)代焊接. 2009 (10)

碩士論文
[1]鎂合金攪拌摩擦焊溫度場及接頭組織性能研究[D]. 肖詩雨.江蘇科技大學 2013



本文編號：3720309