本文關(guān)鍵詞：大厚度6061-T6鋁合金板攪拌摩擦焊研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 6061-T6鋁合金屬A1-Mg-Si系可熱處理強(qiáng)化鋁合金,具有中等強(qiáng)度、良好的塑韌性、耐腐蝕性和擠壓性等優(yōu)點(diǎn),在航空航天、航海以及軌道車輛等領(lǐng)域被廣泛使用。目前針對(duì)6061-T6鋁合金的傳統(tǒng)焊接方法存在易產(chǎn)生焊接裂紋和氣孔、焊接變形大、焊縫力學(xué)性能不高等問(wèn)題,大厚度焊接則更加困難。攪拌摩擦焊作為一種新型固相連接方法為6061-T6鋁合金厚板焊接提供了一種新的解決途徑。 攪拌摩擦焊溫度場(chǎng)和流場(chǎng)是影響焊縫微觀組織和力學(xué)性能的重要因素,本文應(yīng)用流體動(dòng)力學(xué)理論和計(jì)算流體分析軟件FLUENT構(gòu)建了不同厚度與不同工藝參數(shù)的6061-T6鋁合金板攪拌摩擦焊的溫度場(chǎng)和流場(chǎng)模型。數(shù)值仿真的結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果基本吻合。 在數(shù)值仿真的基礎(chǔ)上,分別對(duì)厚度為22mm和60mm6061-T6鋁合金板進(jìn)行了單道與雙道攪拌摩擦焊接試驗(yàn),在22mm6061-T6鋁合金板的焊接試驗(yàn)中,采用了多種焊接速度,結(jié)果表明焊接速度對(duì)焊縫成形與力學(xué)性能有重要影響；在60mm 6061-T6鋁合金板的雙道攪拌摩擦焊試驗(yàn)中,當(dāng)旋轉(zhuǎn)速度為1000r／min、焊接速度為80mm／min時(shí),焊接接頭強(qiáng)度達(dá)到218MPa,為母材的70%。本文對(duì)焊縫進(jìn)行了力學(xué)性能測(cè)試,并選取顯微硬度較低的點(diǎn)進(jìn)行組織強(qiáng)化相觀察,結(jié)果表明黑色Mg2Si相是6061-T6鋁合金的主要強(qiáng)化相,它的尺寸、形態(tài)和含量對(duì)焊接頭力學(xué)性能有較大影響,由焊接熱循環(huán)引發(fā)的強(qiáng)化相重固溶和過(guò)時(shí)效是導(dǎo)致焊接頭力學(xué)性能下降的重要原因；對(duì)不同厚度的微觀組織進(jìn)行光學(xué)和電鏡觀察,結(jié)果表明由于焊接區(qū)溫度分布沿厚度方向存在較大差異,焊接過(guò)程中焊縫組織沿厚度方向的發(fā)生了較大改變,是大厚度鋁合金板焊接困難和力學(xué)性能不高的關(guān)鍵原因。 在22mm和60mm 6061-T6鋁合金板攪拌摩擦焊接試驗(yàn)基礎(chǔ)上,摸索出較為成熟的焊接規(guī)律與工藝參數(shù),將攪拌摩擦焊接技術(shù)推廣到多種厚度6061-T6鋁合金板的焊接工藝上,最大焊接厚度達(dá)到70mm,并成功應(yīng)用于大型直流電機(jī)鋁合金板的焊接。
【關(guān)鍵詞】：攪拌摩擦焊 6061-T6鋁合金 大厚度 數(shù)值仿真 力學(xué)性能 微觀組織
【學(xué)位授予單位】：中南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：TG453.9
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-6
• 目錄6-9
• 第一章 緒論9-21
• 1.1 攪拌摩擦焊發(fā)展概述9-13
• 1.1.1 攪拌摩擦焊基本原理9-10
• 1.1.2 攪拌摩擦焊的特點(diǎn)10-11
• 1.1.3 應(yīng)用領(lǐng)域11-13
• 1.2 攪拌摩擦焊工具的研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.1 軸肩的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.2 攪拌頭的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 攪拌摩擦焊數(shù)值模擬的研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3.1 攪拌摩擦焊溫度場(chǎng)研究現(xiàn)狀16
• 1.3.2 攪拌摩擦焊流場(chǎng)研究現(xiàn)狀16-17
• 1.4 鋁合金的焊接17-20
• 1.4.1 鋁合金的常規(guī)焊接方法及存在的問(wèn)題17-18
• 1.4.2 鋁合金的攪拌摩擦焊18
• 1.4.3 6061-T6鋁合金的攪拌摩擦焊及研究現(xiàn)狀18-20
• 1.5 本文選題意義及研究的主要內(nèi)容20
• 1.6 本章小結(jié)20-21
• 第二章 6061-T6鋁合金攪拌摩擦焊數(shù)值模型的建立21-37
• 2.1 引言21
• 2.2 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)概述21
• 2.3 控制方程21-22
• 2.4 物性參數(shù)22-24
• 2.4.1 熱導(dǎo)率及比熱容22-24
• 2.4.2 粘度24
• 2.5 熱源模型24-30
• 2.6 計(jì)算模型的選取及邊界條件的設(shè)定30-32
• 2.6.1 計(jì)算平臺(tái)30
• 2.6.2 計(jì)算模型選取30-31
• 2.6.3 邊界條件的設(shè)定31-32
• 2.7 有限元模型的建立32-35
• 2.7.1 攪拌頭的設(shè)計(jì)32
• 2.7.2 軸肩的設(shè)計(jì)32
• 2.7.3 幾何模型的建立及網(wǎng)格劃分32-33
• 2.7.4 22mm厚板有限元模型的建立33-34
• 2.7.5 60mm厚板有限元模型的建立34-35
• 2.8 本章小結(jié)35-37
• 第三章 數(shù)值仿真及結(jié)果分析37-57
• 3.1 22mm厚板焊接的溫度場(chǎng)仿真與分析37-41
• 3.2 22mm厚板焊接的流場(chǎng)仿真與分析41-45
• 3.2.1 流場(chǎng)沿厚度方向的分布變化41-45
• 3.3 60mm厚板焊接的溫度場(chǎng)仿真與分析45-49
• 3.3.1 溫度場(chǎng)沿厚度方向的分布變化47-49
• 3.4 60mm厚板焊接的流場(chǎng)仿真與分析49-52
• 3.5 焊接速度對(duì)溫度分布的影響52-53
• 3.6 焊接厚度對(duì)溫度分布的影響53-55
• 3.7 本章小結(jié)55-57
• 第四章 6061-T6鋁合金厚板攪拌摩擦焊接試驗(yàn)57-87
• 4.1 試驗(yàn)條件57-59
• 4.1.1 試驗(yàn)材料57
• 4.1.2 焊接設(shè)備57-58
• 4.1.3 攪拌工具58-59
• 4.1.4 檢測(cè)設(shè)備59
• 4.2 焊接工藝過(guò)程59-60
• 4.3 22mm 6061-T6鋁合金板焊接試驗(yàn)及分析60-66
• 4.3.1 焊接試驗(yàn)及工藝參數(shù)60-61
• 4.3.2 拉伸試驗(yàn)及分析61-62
• 4.3.3 金相組織及分析62-65
• 4.3.4 顯微硬度及分析65-66
• 4.4 60mm 6061-T6鋁合金板焊接試驗(yàn)及分析66-75
• 4.4.1 焊接試驗(yàn)及工藝參數(shù)66
• 4.4.2 拉伸試驗(yàn)及分析66-67
• 4.4.3 斷口形貌及分析67-68
• 4.4.4 顯微硬度及分析68-70
• 4.4.5 強(qiáng)化相分布及分析70-75
• 4.5 焊縫組織沿厚度方向的變化及分析75-78
• 4.5.1 組織形貌沿厚度方向的變化75-76
• 4.5.2 組織強(qiáng)化相沿厚度方向的變化76-77
• 4.5.3 組織沿厚度方向變化規(guī)律的分析77-78
• 4.6 FSW焊接缺陷及修補(bǔ)78-80
• 4.6.1 常見(jiàn)焊縫缺陷78-79
• 4.6.2 焊縫缺陷檢測(cè)技術(shù)及原理79
• 4.6.3 焊縫缺陷修補(bǔ)79-80
• 4.7 不同厚度6061-T6鋁合金板攪拌摩擦焊接試驗(yàn)及應(yīng)用80-84
• 4.7.1 70mm 6061-T6鋁合金板攪拌摩擦焊接82-83
• 4.7.2 大型直流電機(jī)鋁合金板焊接試驗(yàn)83-84
• 4.8 仿真模型驗(yàn)證84
• 4.9 本章小結(jié)84-87
• 全文總結(jié)87-89
• 參考文獻(xiàn)89-95
• 致謝95-97
• 攻讀學(xué)位期間主要的研究成果97

【引證文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 殷鵬飛;張蓉;熊江濤;趙凱;李京龍;;攪拌摩擦焊準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)數(shù)值模擬[J];西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2012年04期

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 賀暑俊;2524薄板攪拌摩擦焊工藝研究[D];中南大學(xué);2011年

2 李生朋;鋁合金薄板攪拌摩擦焊焊接變形機(jī)理與控制[D];中南大學(xué);2011年

3 周光;鋁合金攪拌摩擦焊T型接頭焊接工藝及組織性能研究[D];天津大學(xué);2012年

4 張騰;6061鋁合金攪拌摩擦焊接工藝研究[D];西南交通大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：大厚度6061-T6鋁合金板攪拌摩擦焊研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：309107