本文關鍵詞：攪拌針端部形狀對FSW焊縫根部金屬流動行為影響的研究

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【摘要】：攪拌摩擦焊過程中未焊透、吻接或包鋁伸入等缺陷常出現(xiàn)在對接接頭的根部,此類根部缺陷的形成與焊縫根部金屬流動行為密切相關。本課題采用了標示材料法研究了焊縫根部金屬的流動行為,并設計了三種攪拌針用以研究攪拌針端部形狀對焊縫根部金屬流動行為的影響。另外,通過調(diào)節(jié)軟性約束厚度和焊接工藝參數(shù),分析這些因素對焊縫根部金屬流動行為的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明:焊縫根部金屬有三種的遷移形式:一是主動向下遷移,脫離攪拌針螺紋作用的金屬具有一定的初速度,會繼續(xù)向下遷移;二是擠壓遷移,擠壓遷移分脫離螺紋的金屬和攪拌針端部擠壓焊縫根部金屬兩種形式;三是摩擦遷移,焊縫根部金屬在攪拌針提供的摩擦力下遷移,而摩擦造成的遷移屬于層流。基于焊縫根部金屬的三種流動形式,分別建立了相應的流動物理模型,即穿透流動物理模型、摩擦流動物理模型和擠壓流動物理模型。由三種流動物理模型可知,隨脫離攪拌針表面螺紋束縛金屬的初速度、焊接速度或旋轉(zhuǎn)速度的增加,以及攪拌針端部錐度或端面直徑的增加,焊縫根部金屬流動速度增加,攪拌針可焊透的板厚也增加。隨攪拌針端部錐度增加,脫離螺紋作用的金屬向下遷移距離的增加,而焊核區(qū)金屬的擠壓向上遷移距離減小。隨攪拌針端面直徑增加,攪拌針端面作用區(qū)厚度增加,攪拌針可焊板材厚度增大。軟性約束厚度和焊接工藝參數(shù)均會影響脫離螺紋束縛的金屬的初始狀態(tài)。隨軟性約束厚度的增加,攪拌針旋轉(zhuǎn)一周遷移下來的金屬體積減少,攪拌區(qū)深度減小,且紊流區(qū)更易出現(xiàn)了疏松孔洞缺陷。焊接工藝參數(shù)同時影響螺紋作用向下遷移的金屬量和脫離攪拌針時的速度。隨旋轉(zhuǎn)速度增加,攪拌針旋轉(zhuǎn)一周遷移下來的金屬體積減少,脫離螺紋作用的金屬的初速度增加,焊縫根部包鋁伸入高度先增加后減小,而未焊透深度先減小后增加;隨焊接速度的增加,攪拌針旋轉(zhuǎn)一周遷移下來的金屬體積先增加后減少,包鋁伸入高度也先增加后減小,而未焊透深度逐漸增加。
【關鍵詞】：FSW 攪拌針端部形狀 流動行為 物理模型 軟性約束層
【學位授予單位】：南昌航空大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG453.9
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 緒論8-19
• 1.1 課題研究的目的及意義8-9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-17
• 1.2.1 FSW過程中焊縫塑化金屬流動行為研究9-12
• 1.2.2 攪拌頭的設計及優(yōu)化12-15
• 1.2.3 攪拌針端部形貌對焊縫金屬流動行為的影響15-16
• 1.2.4 FSW焊縫根部缺陷研究16-17
• 1.3 本論文主要研究內(nèi)容17-19
• 第2章 試驗條件和方法19-24
• 2.1 試驗材料及設備19-20
• 2.2 試驗方法20-24
• 2.2.1 標示材料試驗20-21
• 2.2.2 攪拌針端部形狀試驗21-22
• 2.2.3 焊接工藝試驗22-23
• 2.2.4 金相試樣制備23-24
• 第3章 FSW焊縫根部金屬的流動形貌24-39
• 3.1 焊縫厚度方向上的金屬遷移行為分析24-27
• 3.2 沿焊接方向上的金屬遷移行為分析27-30
• 3.3 與焊接方向垂直的方向上的金屬遷移行為30-32
• 3.4 焊縫根部金屬流動機制32-33
• 3.5 焊縫根部金屬流動物理模型33-37
• 3.6 本章小結(jié)37-39
• 第4章 攪拌針端部形狀對焊縫根部金屬流動的作用機制39-52
• 4.1 攪拌針端部形狀對焊縫根部金屬流動行為分析39-45
• 4.1.1 不同位置橫截面上焊縫形貌39-40
• 4.1.2 焊縫根部金屬沿厚度方向流動行為分析40-42
• 4.1.3 攪拌針端部形狀對焊縫根部未焊透缺陷的影響42-45
• 4.2 攪拌針端部形狀與工藝參數(shù)對焊縫根部金屬形貌的影響45-51
• 4.2.1 攪拌針端部形狀與焊接速度的影響45-48
• 4.2.2 攪拌針端部形狀與旋轉(zhuǎn)速度的影響48-51
• 4.3 本章小結(jié)51-52
• 第5章 焊接工藝對FSW焊縫根部金屬流動的影響52-71
• 5.1 軟性約束厚度對FSW焊縫根部金屬流動的影響52-59
• 5.1.1 軟性約束厚度對焊縫根部金屬形貌的影響52-55
• 5.1.2 小約束厚度下焊縫根部金屬流動行為分析55-57
• 5.1.3 大約束厚度下焊縫根部金屬流動行為分析57-59
• 5.2 旋轉(zhuǎn)速度對FSW焊縫根部金屬流動的影響59-65
• 5.2.1 旋轉(zhuǎn)速度對小約束厚度下焊縫根部金屬流動的影響59-62
• 5.2.2 旋轉(zhuǎn)速度對大約束厚度下焊縫根部金屬流動的影響62-65
• 5.3 焊接速度對FSW焊縫根部金屬流動的影響65-69
• 5.3.1 焊接速度對小約束厚度下焊縫根部金屬流動的影響65-67
• 5.3.2 焊接速度對大約束厚度下焊縫根部金屬流動的影響67-69
• 5.4 分析與討論69-70
• 5.5 本章小結(jié)70-71
• 第6章 結(jié)論71-72
• 參考文獻72-76
• 碩士學位期間發(fā)表的學術論文76-77
• 致謝77-78

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 嚴鏗;馬志新;張健;;包鋁層對攪拌摩擦焊接頭力學性能的影響[J];材料工程;2008年09期

2 張昭;劉會杰;;攪拌頭形狀對攪拌摩擦焊材料變形和溫度場的影響[J];焊接學報;2011年03期

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本文編號：826373