發(fā)布時間：2017-05-15 07:17

  本文關鍵詞：2024鋁合金攪拌摩擦焊研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 攪拌摩擦焊是一種新型固態(tài)材料連接技術,焊接過程中材料沒有發(fā)生熔化,因而接頭可以避免氣孔、裂紋等金屬凝固缺陷,接頭強度高;同時由于焊接能量輸入比較低,可以實現(xiàn)焊后工件的小變形。因此攪拌摩擦焊一被發(fā)明很快就被投入到工業(yè)化應用之中,如美國的宇航制造工業(yè)和汽車工業(yè)、北歐的船舶制造工業(yè)、日本的高速列車制造工業(yè)等。在其他如兵器工業(yè)、建筑、電力、能源、家電等領域,攪拌摩擦焊也具有廣闊的應用前景。 2024鋁合金具有高的比強度和良好的工藝加工性能,在飛機、汽車、船舶等結構中有著廣泛的應用。但由于其熔焊時接頭容易形成氣孔、裂紋等缺陷,使接頭性能降低,因而被定義為熔化焊方法不可焊材料,但該材料采用攪拌摩擦焊卻具有優(yōu)良的性能,因此適合作為本論文的研究對象。 本文自主設計攪拌頭,通過選擇合適的工藝參數(shù),成功實現(xiàn)了硬鋁合金2024-T4板材攪拌摩擦焊接;通過對接頭成形和微觀組織的研究得到可以實現(xiàn)焊接的工藝參數(shù)范圍和工藝參數(shù)對接頭成形的影響規(guī)律,并結合接頭力學性能研究形成了接頭性能與工藝參數(shù)之間的關系,并據(jù)此建立了優(yōu)化工藝參數(shù)窗口,優(yōu)化工藝參數(shù)下接頭的抗拉強度可達到母材的80%以上。 論文還采用小孔法對接頭的殘余應力進行了測試,得到攪拌摩擦焊接頭殘余應力分布規(guī)律,發(fā)現(xiàn)縱向殘余應力在焊縫兩側呈不對稱分布,前進側拉應力值較高,返回側拉應力值較低;縱向殘余應力峰值出現(xiàn)在前進側軸肩作用邊緣處,且顯著低于熔化焊接頭縱向殘余應力峰值;在本文研究條件下,焊接速度越高,接頭縱向殘余應力峰值越大。 在試驗研究的基礎上,建立了攪拌摩擦焊過程數(shù)值模型,該模型同時包含溫度場和攪拌頭作用力以及夾具的影響;依據(jù)該模型能夠對攪拌頭扭矩、焊接輸入功率進行預測,并能較好地反映攪拌摩擦焊接頭殘余應力不對稱分布的特征;分析發(fā)現(xiàn),攪拌頭作用力的影響降低了縱向拉伸殘余應力并使其在焊縫兩側呈不對稱分布。
【關鍵詞】：攪拌摩擦焊 鋁合金 接頭性能 殘余應力 數(shù)值模擬
【學位授予單位】：清華大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2007
【分類號】：TG453.9
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 緒論9-19
• 1.1 選題背景和意義9
• 1.2 攪拌摩擦焊的研究現(xiàn)狀9-18
• 1.2.1 材料及焊接工藝的研究10-13
• 1.2.2 接頭組織的研究13-14
• 1.2.3 接頭力學性能的研究14-15
• 1.2.4 接頭硬度的研究15-17
• 1.2.5 接頭殘余應力的研究17-18
• 1.3 課題研究目標與內容18-19
• 第2章 試驗材料與設備19-24
• 2.1 試驗材料19
• 2.2 攪拌摩擦焊試驗設備19-21
• 2.2.1 運動執(zhí)行機構19-20
• 2.2.2 攪拌頭20
• 2.2.3 夾具20-21
• 2.3 接頭組織和性能分析方法及設備21-23
• 2.4 殘余應力測試設備23-24
• 第3章 攪拌摩擦焊工藝試驗24-38
• 3.1 引論24
• 3.2 焊接工藝參數(shù)范圍與接頭成形24-25
• 3.3 接頭強度與工藝參數(shù)之間的關系25-30
• 3.3.1 接頭強度與攪拌頭轉速之間的關系25-26
• 3.3.2 接頭強度與焊接速度之間的關系26-27
• 3.3.3 接頭強度與軸肩下壓量之間的關系27-28
• 3.3.4 優(yōu)化工藝參數(shù)窗口28-30
• 3.4 接頭硬度分布特點30
• 3.5 接頭微觀組織分析30-33
• 3.6 拉伸斷口分析33-37
• 3.7 本章小結37-38
• 第4章 接頭殘余應力的試驗研究38-47
• 4.1 引論38
• 4.2 小孔法介紹38-39
• 4.3 殘余應力測試過程39-40
• 4.4 鉆孔附加應變的測試40
• 4.5 應變釋放系數(shù)和主應力的計算方法40-42
• 4.6 接頭殘余應力分布特點42-45
• 4.7 接頭殘余應力與焊接速度的關系45-46
• 4.8 小結46-47
• 第5章 攪拌摩擦焊過程的數(shù)值模擬47-61
• 5.1 引論47
• 5.2 熱力單向耦合數(shù)值模擬的技術路線47-48
• 5.3 焊接溫度場分析48-54
• 5.3.1 幾何模型、網(wǎng)格劃分與邊界條件48-50
• 5.3.2 材料特性50
• 5.3.3 熱源模型50-52
• 5.3.4 扭矩和輸入功率的預測52-53
• 5.3.5 數(shù)值模擬結果53-54
• 5.4 應力應變分析54-60
• 5.4.1 幾何模型、網(wǎng)格劃分與邊界條件54-55
• 5.4.2 材料特性55-56
• 5.4.3 攪拌頭作用力的施加56-57
• 5.4.4 數(shù)值模擬結果57-59
• 5.4.5 攪拌摩擦焊接頭殘余應力形成機制59-60
• 5.5 小結60-61
• 第6章 結論61-62
• 參考文獻62-65
• 致謝65-66
• 附錄A 可以實現(xiàn)2024 鋁合金攪拌摩擦焊的工藝參數(shù)66-68
• 附錄B 攪拌摩擦焊接頭殘余應力小孔法測試原始應變數(shù)據(jù)68-73
• 個人簡歷、在學期間發(fā)表的學術論文73

【引證文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 梁志芳;史清宇;康旭;;7A52鋁合金攪拌摩擦焊工藝優(yōu)化[J];焊接學報;2011年02期

2 賀地求;李生朋;李劍;賀暑俊;;1.8mm 2024-T4鋁合金板的攪拌摩擦焊接[J];熱加工工藝;2011年07期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 嚴軍;光纖激光—電弧復合焊接高強鋁合金工藝、缺陷產(chǎn)生與質量控制[D];華中科技大學;2011年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 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

2 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

3 張偉彬;多元Al合金擴散系數(shù)研究及擴散行為模擬[D];中南大學;2012年

4 雷彬彬;翼片的擠壓精密成形工藝及組織性能研究[D];重慶理工大學;2012年

  本文關鍵詞：2024鋁合金攪拌摩擦焊研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：367115