铝合金厚板搅拌摩擦焊的工艺研究

发布时间：2018-05-01 15:12

本文选题：铝合金厚板 + 搅拌摩擦焊　；参考：《江苏科技大学》2016年硕士论文

【摘要】：铝合金厚板被广泛应用于国防工业,但采用传统熔焊方法焊接铝合金厚板时,容易产生未熔合的焊接缺陷,焊后接头存在较大的残余应力,搅拌摩擦焊作为新型的固相连接技术,特别适用于铝合金的焊接。本文针对铝合金厚板进行搅拌摩擦焊试验,采用OM、SEM、EDS等手段对焊后接头微观组织进行分析,通过分层拉伸以及显微硬度试验评定接头的力学性能,并研究了焊接参数对接头组织和性能的影响,最后在试验的基础上利用ANSYS软件对搅拌摩擦焊过程的温度场进行了模拟。研究结果表明,由于板厚方向上存在较大温度梯度,焊核区被分为上部焊核区、中部焊核区和下部焊核区,在后退侧的下部焊核区晶粒大小不一,组织不均匀,接头中存在片状的θ(Al2Cu)强化相和棒状的S(Al2CuMg)强化相,其中在焊核区部分θ相发生溶解,细小的S相弥散分布在晶界,热机械影响区的强化相表现出一定的方向性,热影响区中的强化相发生粗化现象。分层拉伸结果显示上层接头强度最高,为348MPa,为母材强度的76.5%,下层接头的强度值最低,上、中层接头断裂在后退侧焊核区与热机械影响区分界处,下层接头断裂在后退侧下部焊核区,横截面上显微硬度分布呈“W”形状,焊核区硬度值最高,热影响区最低,厚度方向上硬度值分布为上高下底。随着旋转速度的增加,焊接热输入增加,基体相和强化相均有长大趋势,当转速为1000rpm时,焊缝表面过烧造成起皮并产生大量飞边,在焊核区出现粗大组织和孔洞缺陷,上、中层接头的抗拉强度随着转速的增加而下降,下层接头的抗拉强度随着转速的增加而上升。随着焊接速度的减小,焊接热输入减小,晶粒发生了细化,当焊速为200mm/min时,在焊缝表面前进侧出现了沟槽缺陷,上层接头的抗拉强度随着焊速的增加先增大后减小,中层接头的抗拉强度逐渐增大,下层接头的抗拉强度逐渐减小。模拟结果显示,搅拌摩擦焊过程中峰值温度低于材料熔点,搅拌头前方温度梯度较大,后方温度梯度较小,垂直焊缝方向上峰值温度随着到中心线距离的增大而减小,焊缝厚度方向上峰值温度由上到下逐渐减小,转速的增加、焊速的减小均提高焊接热输入,峰值温度升高。
[Abstract]:This paper analyzes the microstructure of welded joints by means of OM , SEM , EDS and so on . The tensile strength of the upper joint decreases with the increase of welding speed . The tensile strength of the middle joint is gradually increased , and the tensile strength of the lower joint is gradually decreased . The simulation results show that the peak temperature in the stirring friction welding process is lower than the melting point of the material , the temperature gradient in the front of the stirring head is larger , the temperature gradient in the vertical weld seam is smaller , the peak temperature in the direction of the vertical weld seam decreases from top to bottom , the rotation speed is increased , the welding speed is reduced , and the welding heat input is increased , and the peak temperature is increased .

【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG453.9

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