發(fā)布時(shí)間：2017-05-19 22:14

  本文關(guān)鍵詞：2219鋁合金交流TIG堆焊成型技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：電弧堆焊成型技術(shù)作為快速成型方法的一種,具有成本低、效率高、可控性好和冶金性能良好等優(yōu)點(diǎn),近期受到許多研究者的關(guān)注。2219鋁合金因其高強(qiáng)度、較好的耐蝕性及可焊性等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域,本文將重點(diǎn)從成型工藝、微觀(guān)組織和力學(xué)性能三個(gè)方面入手,開(kāi)展對(duì)2219鋁合金交流TIG堆焊成型技術(shù)的研究。首先利用同一成型參數(shù),在不同厚度基板上成型出單道多層薄壁鋁合金堆焊試樣,得出基板厚度對(duì)薄壁試樣穩(wěn)定區(qū)域熔寬尺寸沒(méi)有影響。此后利用二次通用旋轉(zhuǎn)組合方法設(shè)計(jì)的試驗(yàn)樣本建立試樣穩(wěn)定區(qū)域成型尺寸的預(yù)測(cè)模型,驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)模型預(yù)測(cè)精度較高;分析試樣熔寬尺寸的影響因素發(fā)現(xiàn),焊接電流、焊接速度和層間溫度是影響熔寬的主要因素,且焊接電流和層間溫度對(duì)熔寬的影響存在交互作用;采取三種電流變化策略來(lái)調(diào)控穩(wěn)定成型尺寸,結(jié)果顯示不同基板厚度下熔寬變化區(qū)成型尺寸最優(yōu)調(diào)控方案不同,該變化揭示了基板厚度增加后相鄰層間散熱差異增大的變化規(guī)律。分析了薄壁鋁合金堆焊試樣典型組織特征發(fā)現(xiàn),堆焊試樣不同區(qū)域的溫度梯度和結(jié)晶速度的不同所導(dǎo)致的成分過(guò)冷的差異是其組織形態(tài)特征變化的主要原因;設(shè)計(jì)了四組同尺寸堆焊試樣的不同參數(shù)組合方案,對(duì)比其組織和力學(xué)性能差異,測(cè)試表明水平和垂直方向抗拉強(qiáng)度無(wú)各向異性,最高強(qiáng)度可達(dá)248MPa,接近母材的60%,而水平和垂直的延伸率存在各向異性,究其原因是由試樣組織特征和晶粒生長(zhǎng)方向決定的;觀(guān)察水平和垂直拉伸試樣微觀(guān)斷口知,其斷裂方式為沿晶和穿晶混合斷裂,之后利用掃描電鏡觀(guān)察斷口形貌,水平和垂直拉伸斷口均為韌窩斷裂,韌窩尺寸小但相對(duì)較淺;對(duì)堆焊試樣氣孔形貌、分布特征及產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行了探究,并提出了一些控制措施;對(duì)單層多道堆焊試樣最優(yōu)焊道間距傳統(tǒng)計(jì)算模型進(jìn)行了分析和改進(jìn),利用試驗(yàn)驗(yàn)證了改進(jìn)模型的精確性和適用性;之后探究了三種成型路徑下厚壁堆焊試樣的成型、組織和性能差異,得出成型路徑的不同及由其引起的散熱條件的改變是其宏微觀(guān)組織不同的主要原因;對(duì)其力學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試發(fā)現(xiàn),試樣綜合力學(xué)性能除了與熱輸入、散熱條件有關(guān),還與組織特征和晶粒生長(zhǎng)方向有關(guān);觀(guān)察厚壁試樣斷口處存在大量韌窩,知其斷裂機(jī)制為韌性斷裂。
【關(guān)鍵詞】：2219鋁合金 交流TIG堆焊成型 尺寸預(yù)測(cè)模型 組織性能
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TG457.14
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 課題研究的目的和意義10-11
• 1.2 電弧堆焊成型技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-18
• 1.2.1 電弧堆焊成型過(guò)程溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)有限元模擬分析11-12
• 1.2.2 電弧堆焊成型過(guò)程的監(jiān)測(cè)控制12-14
• 1.2.3 電弧堆焊成型尺寸建模及預(yù)測(cè)14-15
• 1.2.4 電弧堆焊成型工藝、組織及性能研究15-18
• 1.3 2219 鋁合金的研究與應(yīng)用狀況18-19
• 1.3.1 2219 鋁合金的特點(diǎn)及應(yīng)用18
• 1.3.2 不同焊接方法下2219鋁合金的力學(xué)性能18-19
• 1.4 本課題主要研究?jī)?nèi)容19-20
• 第2章 試驗(yàn)系統(tǒng)的搭建和分析方法20-24
• 2.1 試驗(yàn)材料20-21
• 2.2 試驗(yàn)系統(tǒng)的搭建21-22
• 2.2.1 焊接電源及平臺(tái)21
• 2.2.2 基板預(yù)熱及層間溫度控制系統(tǒng)21-22
• 2.3 材料分析測(cè)試方法22-24
• 2.3.1 宏觀(guān)形貌及顯觀(guān)組織觀(guān)察22
• 2.3.2 拉伸性能試驗(yàn)22
• 2.3.3 硬度測(cè)量22-23
• 2.3.4 掃描電鏡及能譜分析23
• 2.3.5 XRD物相分析23-24
• 第3章 薄壁鋁合金堆焊成型尺寸建模及工藝研究24-37
• 3.1 基板厚度對(duì)堆焊試樣成型尺寸的影響規(guī)律24-26
• 3.1.1 試驗(yàn)方案24
• 3.1.2 試驗(yàn)結(jié)果及分析24-26
• 3.2 堆焊試樣穩(wěn)定區(qū)成型尺寸預(yù)測(cè)模型的建立與驗(yàn)證26-32
• 3.2.1 模型樣本的設(shè)計(jì)26-28
• 3.2.2 模型的建立28-31
• 3.2.3 模型預(yù)測(cè)精確度的驗(yàn)證31-32
• 3.2.4 試樣成型尺寸影響因素分析32
• 3.3 熔寬變化區(qū)成型尺寸穩(wěn)定調(diào)控方案32-36
• 3.3.1 熔寬調(diào)控方案33
• 3.3.2 熔寬調(diào)控結(jié)果33-34
• 3.3.3 調(diào)控結(jié)果分析34-36
• 3.4 本章小結(jié)36-37
• 第4章 薄壁鋁合金堆焊試樣成型、組織及性能分析37-59
• 4.1 薄壁鋁合金堆焊試樣組織特征37-43
• 4.1.1 組織特征37-39
• 4.1.2 析出相39-40
• 4.1.3 組織生長(zhǎng)機(jī)理40-42
• 4.1.4 相析出機(jī)理42-43
• 4.2 不同參數(shù)組合對(duì)薄壁試樣成型及組織影響43-47
• 4.2.1 同尺寸、不同參數(shù)組合下堆焊試樣的設(shè)計(jì)方案43-44
• 4.2.2 不同參數(shù)組合對(duì)堆焊試樣外觀(guān)成型的影響44-45
• 4.2.3 不同參數(shù)組合對(duì)堆焊試樣組織的影響45-47
• 4.3 不同參數(shù)組合對(duì)試樣力學(xué)性能影響47-53
• 4.3.1 拉伸測(cè)試47-51
• 4.3.2 斷口分析51-53
• 4.3.3 硬度測(cè)試53
• 4.4 堆焊試樣中典型的氣孔缺陷分析53-57
• 4.4.1 氣孔分布特征54
• 4.4.2 氣孔種類(lèi)及形貌特征54-55
• 4.4.3 氣孔形成機(jī)理55-56
• 4.4.4 氣孔控制措施56-57
• 4.5 本章小結(jié)57-59
• 第5章 厚壁鋁合金堆焊成型工藝、組織及性能研究59-71
• 5.1 單層多道堆焊試樣最優(yōu)道間距的研究59-62
• 5.1.1 最優(yōu)焊道間距的傳統(tǒng)算法59-60
• 5.1.2 最優(yōu)焊道間距的改進(jìn)模型60-61
• 5.1.3 改進(jìn)模型的檢驗(yàn)61-62
• 5.2 厚壁堆焊試樣成型路徑的設(shè)計(jì)62-63
• 5.3 不同成型路徑下厚壁堆焊試樣成型及組織對(duì)比63-66
• 5.3.1 不同成型路徑下厚壁試樣堆焊試驗(yàn)63-64
• 5.3.2 不同成型路徑下厚壁堆焊試樣宏觀(guān)組織形貌64
• 5.3.3 不同成型路徑下厚壁堆焊試樣微觀(guān)組織特征64-66
• 5.4 不同成型路徑下厚壁堆焊試樣力學(xué)性能對(duì)比66-69
• 5.4.1 拉伸測(cè)試66-68
• 5.4.2 斷口分析68-69
• 5.5 本章小結(jié)69-71
• 結(jié)論71-73
• 參考文獻(xiàn)73-78
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文78-80
• 致謝80

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：2219鋁合金交流TIG堆焊成型技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：380052