【摘要】：摩擦塞補(bǔ)焊(Friction plug welding,FPW)是一種新的固相摩擦補(bǔ)焊方法。本文針對大型運載火箭儲箱所用的2219鋁合金材料,進(jìn)行了攪拌摩擦焊縫的摩擦塞補(bǔ)焊試驗。同時還進(jìn)行了異種鋁合金攪拌焊縫摩擦塞補(bǔ)焊的工藝試驗。其結(jié)果為廣泛應(yīng)用摩擦塞補(bǔ)焊技術(shù)提供重要試驗依據(jù)。本文的主要結(jié)論包括:(1)背部支撐墊板的尺寸對焊縫成形有重要影響,最佳墊板尺寸為上部為20mm下部為16mm錐形孔。22192219、60616061同種鋁合金摩擦塞補(bǔ)焊和20242219、70752219異種鋁合金摩擦塞補(bǔ)焊的優(yōu)化工藝窗口分別為:7500rpm40-55kN、7500rpm30-40kN、6500-7500rpm45-50kN和6500-7500rpm45-50kN。(2)對鋁合金摩擦塞補(bǔ)焊的焊縫成形和顯微組織進(jìn)行了詳細(xì)分析,同種和異種鋁合金摩擦塞補(bǔ)焊接頭都可以分為6個區(qū)域:塞棒區(qū)、塞棒熱力影響區(qū)、再結(jié)晶區(qū)、熱力影響區(qū)、熱影響區(qū)、母材區(qū)或焊核區(qū)。(3)由于鋁合金材料和熱處理狀態(tài)的不同,在摩擦塞補(bǔ)焊過程中硬度會有不同程度的下降。塞棒區(qū)都是受熱影響最嚴(yán)重的區(qū)域,所以硬度下降最多;2219鋁合金板也有較多的下降,所以2219鋁合金摩擦塞補(bǔ)焊結(jié)合面處的硬度也下降較多;而6061、2024和7075板的硬度下降較小,結(jié)合面上的硬度高于塞棒區(qū)。(4)在焊接參數(shù)為7500rpm45kN時,2219鋁合金攪拌焊縫摩擦塞補(bǔ)焊接頭最大抗拉強(qiáng)度為336.3Mpa,相當(dāng)于母材的73.9%;在焊接參數(shù)為7500rpm40kN時,6061鋁合金摩擦塞補(bǔ)焊接頭抗拉強(qiáng)度為228.8Mpa,相當(dāng)于母材的73.8%;在焊接參數(shù)為7500rpm50kN時,20242219異種鋁合金攪拌焊縫摩擦塞補(bǔ)焊接頭抗拉強(qiáng)度為338.5Mpa,相當(dāng)于母材的72%;在焊接參數(shù)為6500rpm45kN時,70752219異種鋁合金攪拌焊縫摩擦塞補(bǔ)焊接頭抗拉強(qiáng)度為345.1Mpa,相當(dāng)于母材的64.1%。其實對于異種鋁合金的攪拌焊縫摩擦塞補(bǔ)焊接頭,抗拉強(qiáng)度只是塞棒區(qū)的強(qiáng)度,結(jié)合面處的強(qiáng)度是高于這個數(shù)值的,所以塞棒的材料影響了接頭的抗拉強(qiáng)度。(5)從不同鋁合金摩擦塞補(bǔ)焊的拉伸斷口來看,在連接質(zhì)量較好時,都是微孔聚集型的韌性斷裂,斷口表面有較多的韌窩,經(jīng)歷了大量塑性變形;對于連接質(zhì)量不太好的接頭,會有部分接頭斷口表面沒有韌窩,比如22192219鋁合金摩擦塞補(bǔ)焊的結(jié)合面底部和70752219鋁合金摩擦塞補(bǔ)焊的結(jié)合面上部,這些連接不好的地方會成為裂紋源而使拉伸性能降低。
【圖文】：

相比于熔焊方法，固相焊的特點有效地防止了固相裂焊接過程中金屬沒有發(fā)生液化，減少了合金元素的損失；由于攪拌頭的擠壓作用，能得到細(xì)小晶粒的焊縫組織著攪拌摩擦焊的發(fā)展，不僅可以用于鋁合金的焊接，也材料，比如碳鋼和一些重要的合金鋼。攪拌摩擦焊的原的攪拌針插入對接板中心，在攪拌針的攪拌和軸肩的作接，攪拌摩擦焊的原理如圖 1-1 所示[14]。攪拌摩擦焊解和 7 系高強(qiáng)鋁合金的焊接性問題，有些被認(rèn)為用熔焊是用攪拌摩擦焊來解決。相比于熔焊方法，焊接過程中沒根本上解決了焊接氣孔、熱裂紋及焊后應(yīng)力腐蝕裂紋等生產(chǎn)實踐中都已開始廣泛應(yīng)用攪拌摩擦焊。挪威海于松產(chǎn) 70 千米以上的攪拌摩擦焊鋁板, 主要用于造船業(yè)的甲接。高鐵、地鐵和大型集裝箱等都已廣泛使用攪拌摩擦攪拌摩擦焊成功地運用到具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的飛機(jī)門的曲行測試[16-17]。

陷的修補(bǔ)方法有熔化極氣體保護(hù)焊、攪拌摩擦補(bǔ)焊方法。手工電弧焊和手工鎢極氬弧保護(hù)焊兩種補(bǔ)焊方焊方法的合理參數(shù)。手工電弧焊適合于碳鋼、的修補(bǔ)，但是手工電弧焊材利用率低且污染較煙塵，焊接環(huán)境好，，焊穩(wěn)定性好，適合于幾乎修補(bǔ)。21]研究了大型鋁合金鑄件的補(bǔ)焊方法。他們認(rèn)有熔化極氬弧焊和手工鎢極氬弧焊。手工鎢極熔化極氬弧焊,其焊絲為電極,可以使用更大的,焊接速度快,熱影響區(qū)小,可以用來修補(bǔ)比較厚弧焊只適用于板材、型材等結(jié)構(gòu)較規(guī)則的焊縫于大型鋁合金鑄件的補(bǔ)焊。熔化極氬弧焊的
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG453.9

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本文編號：2595919