本文關(guān)鍵詞：異種金屬慣性摩擦焊接界面約束與接頭質(zhì)量的關(guān)系研究

  更多相關(guān)文章： 異種金屬 摩擦焊 界面約束 機(jī)械性能 DEFORM-3D

【摘要】：渦輪增壓器渦輪和轉(zhuǎn)軸焊接件在實(shí)際工作過(guò)程中,主要承受扭矩,對(duì)邊緣處焊接質(zhì)量要求較高。而慣性摩擦焊接同尺寸的實(shí)心軸高溫合金K418和合金鋼40Cr Ni Mo A時(shí)會(huì)存在界面溫度分布不均勻、能量流失嚴(yán)重、邊緣處焊接質(zhì)量差等缺陷,僅通過(guò)優(yōu)化工藝參數(shù)是無(wú)法克服上述缺陷的。因此,設(shè)計(jì)一種合理的界面結(jié)構(gòu)形式來(lái)最大程度地提升接頭邊緣處結(jié)合質(zhì)量在實(shí)際應(yīng)用中是非常迫切的。目前采用界面約束來(lái)阻礙接頭邊緣處熱塑性材料向外溢出的新方法還未有專(zhuān)家和學(xué)者進(jìn)行深入研究。故本文基于界面約束法,設(shè)計(jì)出平面約束方案和臺(tái)階約束方案,其中,每種方案都適當(dāng)加大轉(zhuǎn)軸40Cr Ni Mo A的直徑,對(duì)界面外緣處進(jìn)行淺約束,來(lái)研究其對(duì)接頭邊緣部區(qū)域的微觀組織、塑性流動(dòng)和力學(xué)性能的影響。研究結(jié)果表明,在相同工藝參數(shù)下,對(duì)于平面約束方案和臺(tái)階約束方案焊接接頭,隨著界面約束的增加,其軸向燒損量逐漸降低,且臺(tái)階約束方案降低幅度較大;焊縫線曲線形貌越來(lái)越彎曲,材料間結(jié)合面積增大,咬合程度增強(qiáng),有助于提高焊接質(zhì)量;接觸界面兩側(cè)DRX寬度逐漸增加,其K418側(cè)晶粒越來(lái)越精細(xì),40Cr Ni Mo A合金鋼側(cè)馬氏體含量不斷升高,元素?cái)U(kuò)散量不斷增加,有利于界面間的冶金結(jié)合;顯微硬度變化趨勢(shì)較為相似,40Cr Ni Mo A側(cè)DRX和TMAZ顯微硬度值整體上呈現(xiàn)上升趨勢(shì),其中臺(tái)階約束方案接頭上升幅度大,且數(shù)值整體上較高,顯微硬度最高值點(diǎn)位于40Cr Ni Mo A側(cè)DRX和TMAZ交界處附近;其邊緣區(qū)域拉伸強(qiáng)度呈現(xiàn)上升趨勢(shì),且臺(tái)階約束方案接頭邊緣區(qū)域拉伸強(qiáng)度值略高,同時(shí)平面約束方案芯部區(qū)域的拉伸強(qiáng)度則相應(yīng)逐漸降低。同時(shí),本文基于有限元法,采用JohnsonCook模型作為40Cr Ni Mo A合金鋼的本構(gòu)模型,建立了熱、力多物理場(chǎng)耦合的慣性摩擦焊接模型,來(lái)模擬焊接過(guò)程。其軸向燒損量和實(shí)際燒損量誤差率最高不超過(guò)8%,在合理誤差范圍內(nèi),說(shuō)明選取的JohnsonCook模型是正確的,模擬結(jié)果是準(zhǔn)確可行的。模擬結(jié)果表明:隨著界面約束的增加,平面約束方案接頭頂鍛前界面峰值溫度不斷下降,頂鍛瞬間界面峰值溫度基本保持一定值不變,同時(shí)芯部區(qū)域均值壓力不斷降低,邊緣區(qū)域均值壓力不斷升高。臺(tái)階約束方案接頭頂鍛瞬間界面峰值溫度整體上呈現(xiàn)下降趨勢(shì),頂鍛瞬間界面峰值溫度整體上呈現(xiàn)上升趨勢(shì),且溫度分布比平面約束方案要高;同時(shí),界面邊緣處均值壓力逐漸升高,但普遍小于摩擦面應(yīng)承受的均值壓力。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TG453.9;TG407

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 傅莉,劉小文,鄢君輝,段立宇;慣性摩擦焊接鋼管焊合區(qū)熱塑性變形參量場(chǎng)的數(shù)值分析[J];機(jī)械科學(xué)與技術(shù);2000年03期

2 梁海,張崢;慣性摩擦焊在航空發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用[J];材料工程;1992年02期

3 李敬勇;代秋桐;邱碩;;慣性摩擦焊接頭溫度場(chǎng)實(shí)驗(yàn)研究[J];江蘇科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2012年06期

4 盧曉輝;;慣性摩擦焊簡(jiǎn)介[J];上海機(jī)床;1998年01期

5 劉偉偉;張立文;張全忠;祝文卉;曲伸;;不同能量密度的環(huán)件慣性摩擦焊接過(guò)程數(shù)值模擬[J];焊接學(xué)報(bào);2007年07期

6 張全忠;張立文;劉偉偉;張興國(guó);祝文卉;曲伸;;環(huán)形件慣性摩擦焊接過(guò)程塑性區(qū)演化的數(shù)值模擬研究[J];塑性工程學(xué)報(bào);2007年06期

7 王非凡;李文亞;陳亮;李京龍;;軸向壓力對(duì)慣性摩擦焊的影響數(shù)值分析[J];焊接學(xué)報(bào);2012年02期

8 董長(zhǎng)富;;鉆桿慣性摩擦焊接角偏差控制[J];寶鋼技術(shù);2009年05期

9 牛玉舒,胡傳順,肖永恒,祝文卉,耿鐵民;慣性摩擦焊接頭組織與性能分析[J];電焊機(jī);2001年04期

10 宋西平，，邵潭華，王士元，劉效方，孟衛(wèi)如;鈦合金慣性摩擦焊接頭斷裂韌性的研究[J];航空材料學(xué)報(bào);1996年02期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前6條

1 徐曉菱;徐元澤;吳瑋;;慣性摩擦焊焊接過(guò)程中的瞬時(shí)升溫現(xiàn)象[A];第十一次全國(guó)焊接會(huì)議論文集（第1冊(cè)）[C];2005年

2 杜隨更;劉小文;傅莉;;慣性摩擦焊接過(guò)程中的界面溫度[A];第九次全國(guó)焊接會(huì)議論文集（第1冊(cè)）[C];1999年

3 張海泉;張彥華;;碳鋼慣性摩擦焊接頭動(dòng)態(tài)斷裂韌性試驗(yàn)研究[A];第九次全國(guó)焊接會(huì)議論文集（第2冊(cè)）[C];1999年

4 何勝春;張?zhí)飩}(cāng);郭德倫;;FGH4096合金慣性摩擦焊接頭組織分析[A];動(dòng)力與能源用高溫結(jié)構(gòu)材料——第十一屆中國(guó)高溫合金年會(huì)論文集[C];2007年

5 高大路;鄢君輝;王玉;張?zhí)飩}(cāng);李澤;;GH4169合金慣性摩擦焊接缺陷的模式及形成機(jī)制[A];第十次全國(guó)焊接會(huì)議論文集（第2冊(cè)）[C];2001年

6 劉漪濤;劉金合;郭德倫;張?zhí)飩}(cāng);張勝;;GH4169高溫合金慣性摩擦焊數(shù)值模擬研究[A];第十一次全國(guó)焊接會(huì)議論文集（第1冊(cè)）[C];2005年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 肖勇;心血和熱能在這里壓熔[N];中國(guó)航空?qǐng)?bào);2006年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 王佳;慣性摩擦焊焊接過(guò)程數(shù)值模擬的研究[D];東北林業(yè)大學(xué);2015年

2 支飛博;異種金屬慣性摩擦焊接界面約束與接頭質(zhì)量的關(guān)系研究[D];重慶大學(xué);2015年

3 齊少安;慣性摩擦焊接過(guò)程溫度場(chǎng)的數(shù)值模擬[D];大連理工大學(xué);2002年

4 劉偉偉;慣性摩擦焊接過(guò)程的能量密度數(shù)值分析[D];大連理工大學(xué);2007年

5 史立豐;銅—鋼慣性摩擦焊接頭超聲無(wú)損檢測(cè)特性的研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2003年

6 鄭康;高溫合金慣性摩擦焊工藝研究[D];重慶大學(xué);2004年

7 王鍇;GH4169合金慣性摩擦焊工藝及有限元數(shù)值模擬研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2007年

8 桂方亮;GH4169合金大環(huán)形件慣性摩擦焊接過(guò)程數(shù)值模擬[D];大連理工大學(xué);2005年

9 劉承東;GH4169慣性摩擦焊接過(guò)程的有限元熱力耦合分析[D];大連理工大學(xué);2003年

10 朱大喜;GH4169合金慣性摩擦焊接過(guò)程動(dòng)態(tài)再結(jié)晶行為的數(shù)值模擬[D];大連理工大學(xué);2009年

本文編號(hào)：1177657