本文關(guān)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(shù),焊接過(guò)程中材料沒(méi)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(qiáng)度高;同時(shí)由于焊接能量輸入比較低,可以實(shí)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(yīng)用之中,如美國(guó)的宇航制造工業(yè)和汽車(chē)工業(yè)、北歐的船舶制造工業(yè)、日本的高速列車(chē)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(lǐng)域,攪拌摩擦焊也具有廣闊的應(yīng)用前景。 2024鋁合金具有高的比強(qiáng)度和良好的工藝加工性能,在飛機(jī)、汽車(chē)、船舶等結(jié)構(gòu)中有著廣泛的應(yīng)用。但由于其熔焊時(shí)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(duì)象。 本文自主設(shè)計(jì)攪拌頭,通過(guò)選擇合適的工藝參數(shù),成功實(shí)現(xiàn)了硬鋁合金2024-T4板材攪拌摩擦焊接;通過(guò)對(duì)接頭成形和微觀(guān)組織的研究得到可以實(shí)現(xiàn)焊接的工藝參數(shù)范圍和工藝參數(shù)對(duì)接頭成形的影響規(guī)律,并結(jié)合接頭力學(xué)性能研究形成了接頭性能與工藝參數(shù)之間的關(guān)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(qiáng)度可達(dá)到母材的80%以上。 論文還采用小孔法對(duì)接頭的殘余應(yīng)力進(jìn)行了測(cè)試,得到攪拌摩擦焊接頭殘余應(yīng)力分布規(guī)律,發(fā)現(xiàn)縱向殘余應(yīng)力在焊縫兩側(cè)呈不對(duì)稱(chēng)分布,前進(jìn)側(cè)拉應(yīng)力值較高,返回側(cè)拉應(yīng)力值較低;縱向殘余應(yīng)力峰值出現(xiàn)在前進(jìn)側(cè)軸肩作用邊緣處,且顯著低于熔化焊接頭縱向殘余應(yīng)力峰值;在本文研究條件下,焊接速度越高,接頭縱向殘余應(yīng)力峰值越大。 在試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上,建立了攪拌摩擦焊過(guò)程數(shù)值模型,該模型同時(shí)包含溫度場(chǎng)和攪拌頭作用力以及夾具的影響;依據(jù)該模型能夠?qū)嚢桀^扭矩、焊接輸入功率進(jìn)行預(yù)測(cè),并能較好地反映攪拌摩擦焊接頭殘余應(yīng)力不對(duì)稱(chēng)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(yīng)力并使其在焊縫兩側(cè)呈不對(duì)稱(chēng)分布。
【關(guān)鍵詞】：攪拌摩擦焊 鋁合金 接頭性能 殘余應(yīng)力 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類(lèi)號(hào)】：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(xué)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(yīng)力的研究17-18
• 1.3 課題研究目標(biāo)與內(nèi)容18-19
• 第2章 試驗(yàn)材料與設(shè)備19-24
• 2.1 試驗(yàn)材料19
• 2.2 攪拌摩擦焊試驗(yàn)設(shè)備19-21
• 2.2.1 運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)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(shè)備21-23
• 2.4 殘余應(yīng)力測(cè)試設(shè)備23-24
• 第3章 攪拌摩擦焊工藝試驗(yàn)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(qiáng)度與工藝參數(shù)之間的關(guān)系25-30
• 3.3.1 接頭強(qiáng)度與攪拌頭轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系25-26
• 3.3.2 接頭強(qiáng)度與焊接速度之間的關(guān)系26-27
• 3.3.3 接頭強(qiáng)度與軸肩下壓量之間的關(guān)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(diǎn)30
• 3.5 接頭微觀(guān)組織分析30-33
• 3.6 拉伸斷口分析33-37
• 3.7 本章小結(jié)37-38
• 第4章 接頭殘余應(yīng)力的試驗(yàn)研究38-47
• 4.1 引論38
• 4.2 小孔法介紹38-39
• 4.3 殘余應(yīng)力測(cè)試過(guò)程39-40
• 4.4 鉆孔附加應(yīng)變的測(cè)試40
• 4.5 應(yīng)變釋放系數(shù)和主應(yīng)力的計(jì)算方法40-42
• 4.6 接頭殘余應(yīng)力分布特點(diǎn)42-45
• 4.7 接頭殘余應(yīng)力與焊接速度的關(guān)系45-46
• 4.8 小結(jié)46-47
• 第5章 攪拌摩擦焊過(guò)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(shù)路線(xiàn)47-48
• 5.3 焊接溫度場(chǎng)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(yù)測(cè)52-53
• 5.3.5 數(shù)值模擬結(jié)果53-54
• 5.4 應(yīng)力應(yīng)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(jié)果57-59
• 5.4.5 攪拌摩擦焊接頭殘余應(yīng)力形成機(jī)制59-60
• 5.5 小結(jié)60-61
• 第6章 結(jié)論61-62
• 參考文獻(xiàn)62-65
• 致謝65-66
• 附錄A 可以實(shí)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(yīng)力小孔法測(cè)試原始應(yīng)變數(shù)據(jù)68-73
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文73

【引證文獻(xiàn)】

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中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

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本文編號(hào)：367115