铝合金高转速搅拌摩擦焊接头组织性能及温度场研究

发布时间：2020-12-03 05:46

　　高转速搅拌摩擦焊是针对超薄板开发的一种新型焊接技术,其转速能够达到常规搅拌摩擦焊的十倍甚至以上,主要针对连接厚度为1 mm以下的材料。本文针对铝合金薄板焊接的特点,对厚度为1 mm铝合金薄板进行了高转速搅拌摩擦焊工艺探索,根据其特点设计了适合于薄板焊接的小针大轴肩式搅拌头,分析了工艺参数对焊缝表面成形、接头组织和力学性能以及耐腐蚀性能的影响,使用热电偶和红外辐射测温仪测量特征点在焊接过程中的温度变化,研究薄板焊接温度分布规律。研究发现,为了保证足够的热输入和焊接质量,厚度为1 mm的5083铝合金薄板的搅拌摩擦焊需要大轴肩搅拌头。经过试验探索,设计了轴肩直径为9 mm,内凹角为3°,搅拌针形状为圆台形,针长为0.92 mm的搅拌头,并确定下压量为0.04 mm。焊接工艺参数对焊缝的表面成形和接头组织有很大影响。接头表面弧纹成形与焊接速度和旋转速度有关,弧纹间距由两者的比值决定。观察接头的微观组织可以发现,从接头中心到两边分别为轴肩影响区、焊核区、过渡区和母材区,其中过渡区由热机影响区和热影响区组成,轴肩影响区和焊核区发生动态再结晶产生细小的等轴晶。当转速不变时,随着焊速的增加,接头焊核... 

【文章来源】：江苏科技大学江苏省

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 铝合金薄板焊接的研究现状
        1.2.1 铝合金薄板的氩弧焊
        1.2.2 铝合金薄板的高能束焊接
        1.2.3 铝合金薄板的搅拌摩擦焊
    1.3 薄板焊接搅拌头研究现状
    1.4 超高转速搅拌摩擦焊
    1.5 搅拌摩擦焊温度场分布及焊接热循环研究
    1.6 课题研究内容
第2章 试验设备、材料及方法
    2.1 试验材料
    2.2 试验设备
        2.2.1 搅拌摩擦焊机
        2.2.2 其它试验所用设备及仪器
    2.3 试验
        2.3.1 高转速搅拌摩擦焊工艺试验
        2.3.2 焊接接头力学性能试验
        2.3.3 金相试验
        2.3.4 腐蚀试验
第3章 搅拌头设计及验证性试验
    3.1 搅拌头的设计
        3.1.1 搅拌头材料的选择
        3.1.2 轴肩的设计
    3.2 下压量的确定
    3.3 搅拌针形状及针长
    3.4 本章小结
第4章 工艺参数对铝合金高转速FSW焊缝成形及接头组织的影响
    4.1 接头表面成形及分析
        4.1.1 焊接速度对表面成形的影响
        4.1.2 旋转速度对表面成形的影响
        4.1.3 焊接速度对弧纹间距的影响
        4.1.4 旋转速度对弧纹间距的影响
    4.2 5083铝合金搅拌摩擦焊接头宏观形貌
    4.3 接头微观组织观察与分析
        4.3.1 母材区（BM）组织
        4.3.2 过渡区组织
        4.3.3 焊核区（NZ）与轴肩影响区（SAZ）组织
    4.4 焊接参数与焊核区晶粒尺寸
        4.4.1 焊接速度对晶粒尺寸的影响
        4.4.2 旋转速度对晶粒尺寸的影响
    4.5 本章小结
第5章 工艺参数对铝合金高转速FSW接头性能的影响
    5.1 5083 铝合金FSW接头力学性能的不均匀性
        5.1.1 焊接速度对FSW接头横截面硬度分布的影响
        5.1.2 旋转速度对FSW接头横截面硬度分布的影响
    5.2 接头拉伸试验结果与分析
        5.2.1 焊接速度对FSW接头拉伸性能的影响
        5.2.2 不同焊接速度下获得FSW接头的断口分析
        5.2.3 旋转速度对FSW接头拉伸性能的影响
        5.2.4 不同旋转速度下获得FSW接头的断口分析
    5.3 5083 铝合金薄板搅拌摩擦焊接头腐蚀性能
        5.3.1 极化曲线分析
        5.3.2 晶间腐蚀
    5.4 本章小结
第6章 温度场检测与分析
    6.1 测温方法与测温仪器选择
    6.2 测温试验方案设计
    6.3 试验结果与分析
        6.3.1 旋转速度对温度场的影响
        6.3.2 焊接速度对温度场的影响
    6.4 薄板铝合金搅拌摩擦焊温度场规律分析
    6.5 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：2896085