本文關(guān)鍵詞：材料摩擦性能對(duì)攪拌摩擦焊接頭溫度及焊縫成形的影響

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【摘要】：通過試驗(yàn)測定2A12、5A06、7075-O、7075-T6四種鋁合金在不同溫度下的摩擦系數(shù),基于ANSYS有限元軟件,在摩擦系數(shù)隨溫度變化的情況下,模擬鋁合金攪拌摩擦焊溫度場。通過熱電偶測溫系統(tǒng)測量距焊縫中心不同距離特征點(diǎn)的溫度,將測量結(jié)果與模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。在相同工藝參數(shù)下,對(duì)四種鋁合金進(jìn)行攪拌摩擦焊工藝試驗(yàn),分析材料摩擦性能對(duì)攪拌摩擦焊接頭溫度及焊縫成形的影響,為焊接工藝的優(yōu)化提供理論依據(jù)。摩擦試驗(yàn)結(jié)果表明,隨著溫度的升高,變形鋁合金與H13鋼之間的摩擦系數(shù)變化經(jīng)歷三個(gè)階段,先隨著溫度的升高略減小;溫度繼續(xù)升高時(shí),摩擦系數(shù)急劇增大,達(dá)到一個(gè)最大值;溫度進(jìn)一步升高時(shí),摩擦系數(shù)開始急劇減小,到450℃時(shí),鋁合金的摩擦系數(shù)接近零。鋁合金與H13鋼之間的摩擦系數(shù)變化的三個(gè)階段,其摩擦磨損機(jī)制不同,隨著溫度的升高,摩擦機(jī)制由干摩擦向邊界摩擦轉(zhuǎn)變,磨損機(jī)制由磨粒磨損向粘著磨損轉(zhuǎn)變。模擬結(jié)果表明,在摩擦系數(shù)隨溫度變化的情況下,5A06鋁合金能達(dá)到的最高溫度值最大,為500℃,其次是7075-O鋁合金和7075-T6鋁合金,分別為487℃和482℃,2A12鋁合金能達(dá)到的最高溫度值最低,為467℃。摩擦系數(shù)最大值和摩擦系數(shù)開始減小的轉(zhuǎn)折溫度共同影響鋁合金攪拌摩擦焊接頭溫度,摩擦系數(shù)的最大值越大,摩擦系數(shù)開始減小的轉(zhuǎn)折溫度越高,鋁合金FSW接頭能達(dá)到的最高溫度值越高。鋁合金攪拌摩擦焊初始階段的加熱速度不同,7075-O和7075-T6鋁合金加熱速度變化趨勢相似,隨焊接時(shí)間的增加急劇增大后迅速減小;5A06和2A12鋁合金的加熱速度變化趨勢相似,隨焊接時(shí)間的增加,先略增大后保持不變最后緩慢減小。這是由于受初始摩擦系數(shù)和摩擦系數(shù)最大值影響,初始摩擦系數(shù)越大,摩擦系數(shù)開始增大的轉(zhuǎn)折溫度越低,摩擦系數(shù)的最大值越大,鋁合金攪拌摩擦焊初始階段的加熱速度則越大。焊縫成形研究結(jié)果表明,材料摩擦性能通過影響焊縫表面溫度來影響表面形貌,當(dāng)摩擦產(chǎn)熱量足夠使焊縫表面溫度超過材料的熔點(diǎn)下限時(shí),部分熔化的金屬在摩擦界面起潤滑作用,有利于得到良好的表面形貌。焊核尺寸則受摩擦產(chǎn)熱量和材料塑性變形抗力的共同影響,當(dāng)摩擦產(chǎn)熱量相當(dāng)時(shí),塑性變形抗力小的材料,其焊核面積和寬度越大;當(dāng)材料的塑性變形抗力接近時(shí),摩擦產(chǎn)熱量大的材料,其焊核面積和寬度越大。
【關(guān)鍵詞】：摩擦性能 攪拌摩擦焊 接頭溫度 焊縫成形
【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG453.9
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 課題研究的目的和意義9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-17
• 1.2.1 材料性能對(duì)攪拌摩擦焊的影響研究10-13
• 1.2.2 攪拌摩擦焊溫度場的研究13-15
• 1.2.3 攪拌摩擦焊縫成形的研究15-17
• 1.3 研究內(nèi)容17-18
• 第2章 試驗(yàn)條件和方法18-29
• 2.1 試驗(yàn)材料及設(shè)備18-19
• 2.1.1 試驗(yàn)材料18
• 2.1.2 試驗(yàn)設(shè)備18-19
• 2.2 試驗(yàn)方法19-29
• 2.2.1 摩擦系數(shù)的測量19-20
• 2.2.2 鋁合金FSW接頭溫度測量試驗(yàn)20-21
• 2.2.3 變形鋁合金攪拌摩擦焊溫度場模擬21-27
• 2.2.3.1 變形鋁合金攪拌摩擦焊熱源模型21-22
• 2.2.3.2 摩擦系數(shù)與熱源的關(guān)系22-23
• 2.2.3.3 幾何模型的建立23-24
• 2.2.3.4 單元與網(wǎng)格24
• 2.2.3.5 邊界條件和載荷24-26
• 2.2.3.6 變形鋁合金的熱物理性能26-27
• 2.2.4 金相試樣制備27
• 2.2.5 焊核尺寸測試方法27-29
• 第3章 變形鋁合金摩擦性能研究29-36
• 3.1 變形鋁合金摩擦系數(shù)隨溫度變化規(guī)律29-30
• 3.2 變形鋁合金摩擦性能分析30-32
• 3.3 變形鋁合金微觀摩擦形貌研究32-35
• 3.4 本章小結(jié)35-36
• 第4章 材料摩擦性能對(duì)FSW接頭溫度的影響36-50
• 4.1 鋁合金FSW溫度場模擬36-43
• 4.1.1 摩擦性能對(duì)鋁合金FSW溫度場分布的影響36-40
• 4.1.2 摩擦性能對(duì)鋁合金FSW加熱速度的影響40-42
• 4.1.3 摩擦性能對(duì)鋁合金FSW熱循環(huán)的影響42-43
• 4.2 鋁合金FSW接頭溫度測量結(jié)果分析43-45
• 4.3 模擬與試驗(yàn)結(jié)果分析比較45-49
• 4.4 本章小結(jié)49-50
• 第5章 材料摩擦性能對(duì)攪拌摩擦焊縫成形的影響50-57
• 5.1 摩擦性能對(duì)焊縫表面形貌的影響50-51
• 5.2 摩擦性能對(duì)焊縫橫截面形貌的影響51-52
• 5.3 分析討論52-56
• 5.4 本章小結(jié)56-57
• 第6章 結(jié)論57-59
• 參考文獻(xiàn)59-63
• 攻讀碩士期間發(fā)表論文63-64
• 致謝64-65

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 邢麗,柯黎明,周細(xì)應(yīng),劉鴿平;防銹鋁LF6的固態(tài)塑性連接工藝[J];中國有色金屬學(xué)報(bào);2002年06期

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本文編號(hào)：1098622