本文關鍵詞：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系可熱處理強化鋁合金,具有中等強度、良好的塑韌性、耐腐蝕性和擠壓性等優(yōu)點,在航空航天、航海以及軌道車輛等領域被廣泛使用。目前針對6061-T6鋁合金的傳統(tǒng)焊接方法存在易產生焊接裂紋和氣孔、焊接變形大、焊縫力學性能不高等問題,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。 攪拌摩擦焊溫度場和流場是影響焊縫微觀組織和力學性能的重要因素,本文應用流體動力學理論和計算流體分析軟件FLUENT構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和流場模型。數(shù)值仿真的結果和試驗結果基本吻合。 在數(shù)值仿真的基礎上,分別對厚度為22mm和60mm6061-T6鋁合金板進行了單道與雙道攪拌摩擦焊接試驗,在22mm6061-T6鋁合金板的焊接試驗中,采用了多種焊接速度,結果表明焊接速度對焊縫成形與力學性能有重要影響；在60mm 6061-T6鋁合金板的雙道攪拌摩擦焊試驗中,當旋轉速度為1000r／min、焊接速度為80mm／min時,焊接接頭強度達到218MPa,為母材的70%。本文對焊縫進行了力學性能測試,并選取顯微硬度較低的點進行組織強化相觀察,結果表明黑色Mg2Si相是6061-T6鋁合金的主要強化相,它的尺寸、形態(tài)和含量對焊接頭力學性能有較大影響,由焊接熱循環(huán)引發(fā)的強化相重固溶和過時效是導致焊接頭力學性能下降的重要原因；對不同厚度的微觀組織進行光學和電鏡觀察,結果表明由于焊接區(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性能不高的關鍵原因。 在22mm和60mm 6061-T6鋁合金板攪拌摩擦焊接試驗基礎上,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,最大焊接厚度達到70mm,并成功應用于大型直流電機鋁合金板的焊接。
【關鍵詞】：攪拌摩擦焊 6061-T6鋁合金 大厚度 數(shù)值仿真 力學性能 微觀組織
【學位授予單位】：中南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：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10-11
• 1.1.3 應用領域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 攪拌摩擦焊溫度場研究現(xiàn)狀16
• 1.3.2 攪拌摩擦焊流場研究現(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容20
• 1.6 本章小結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 計算流體動力學概述21
• 2.3 控制方程21-22
• 2.4 物性參數(shù)22-24
• 2.4.1 熱導率及比熱容22-24
• 2.4.2 粘度24
• 2.5 熱源模型24-30
• 2.6 計算模型的選取及邊界條件的設定30-32
• 2.6.1 計算平臺30
• 2.6.2 計算模型選取30-31
• 2.6.3 邊界條件的設定31-32
• 2.7 有限元模型的建立32-35
• 2.7.1 攪拌頭的設計32
• 2.7.2 軸肩的設計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35-37
• 第三章 數(shù)值仿真及結果分析37-57
• 3.1 22mm厚板焊接的溫度場仿真與分析37-41
• 3.2 22mm厚板焊接的流場仿真與分析41-45
• 3.2.1 流場沿厚度方向的分布變化41-45
• 3.3 60mm厚板焊接的溫度場仿真與分析45-49
• 3.3.1 溫度場沿厚度方向的分布變化47-49
• 3.4 60mm厚板焊接的流場仿真與分析49-52
• 3.5 焊接速度對溫度分布的影響52-53
• 3.6 焊接厚度對溫度分布的影響53-55
• 3.7 本章小結55-57
• 第四章 6061-T6鋁合金厚板攪拌摩擦焊接試驗57-87
• 4.1 試驗條件57-59
• 4.1.1 試驗材料57
• 4.1.2 焊接設備57-58
• 4.1.3 攪拌工具58-59
• 4.1.4 檢測設備59
• 4.2 焊接工藝過程59-60
• 4.3 22mm 6061-T6鋁合金板焊接試驗及分析60-66
• 4.3.1 焊接試驗及工藝參數(shù)60-61
• 4.3.2 拉伸試驗及分析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鋁合金板焊接試驗及分析66-75
• 4.4.1 焊接試驗及工藝參數(shù)66
• 4.4.2 拉伸試驗及分析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78-80
• 4.6.1 常見焊縫缺陷78-79
• 4.6.2 焊縫缺陷檢測技術及原理79
• 4.6.3 焊縫缺陷修補79-80
• 4.7 不同厚度6061-T6鋁合金板攪拌摩擦焊接試驗及應用80-84
• 4.7.1 70mm 6061-T6鋁合金板攪拌摩擦焊接82-83
• 4.7.2 大型直流電機鋁合金板焊接試驗83-84
• 4.8 仿真模型驗證84
• 4.9 本章小結84-87
• 全文總結87-89
• 參考文獻89-95
• 致謝95-97
• 攻讀學位期間主要的研究成果97

【引證文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 殷鵬飛;張蓉;熊江濤;趙凱;李京龍;;攪拌摩擦焊準穩(wěn)態(tài)溫度場數(shù)值模擬[J];西北工業(yè)大學學報;2012年04期

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 賀暑俊;2524薄板攪拌摩擦焊工藝研究[D];中南大學;2011年

2 李生朋;鋁合金薄板攪拌摩擦焊焊接變形機理與控制[D];中南大學;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;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;2012年

  本文關鍵詞：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：309107