大厚度差异铝合金搅拌摩擦焊搭接成形与接头承载评价
发布时间：2021-03-18 20:59
轻量化设计一直是航空航天追求的发展方向,铝合金凭借密度小、比强度高的优异特性为轻量化设计提供了有效的途径。随着铝合金在航空航天工业的广泛应用,铝合金熔化焊存在的气孔、热裂纹等问题也引起了人们的广泛关注。搅拌摩擦焊作为一种新型的固相连接技术,在铝合金高质量焊接上具有独特优势,因此在航空航天领域得到了广泛应用。本文针对薄板蒙皮与高筋厚壁板连接时厚板散热严重、接头承载性能低的问题,设计强行变作用焊具来实现2.2mm与20 mm大厚度差异2A12-T4铝合金板搅拌摩擦搭接。验证了强形变焊具对大厚度差异接头的适用性并总结适用于大厚度差异搭接的针长选择规律,研究了工艺参数及界面包铝层厚度对接头微观组织及力学性能的影响规律,拓宽实现高承载性能接头的工艺窗口,并明晰界面的元素扩散行为以及接头的失效机制。大厚度差异铝合金FSLW接头分为四个区域:焊核区、热机影响区、热影响区、母材。搅拌针的膨大端部设计使得焊核区呈“哑铃”形貌,且焊核底部宽度大于中部,达到薄板厚度的3倍以上,有效的提高界面的承载能力。焊具的周向三缺口设计赋予了材料强形变作用并改善了材料的流动行为,使得材料由沿搅拌针外侧流动变为沿着内部的孔...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
FSW示意图
图 1-2 搅拌摩擦搭接焊示意图[22]针对铝合金 FSLW 的研究主要涉及 2XXX、5XXX、6XXX 以研究的重点主要涉及焊具设计、组织特征以及力学性能等方面具设计设计是影响 FSLW 接头性能的关键因素[23]，主要包括焊具材料的设计。在 FSLW 焊接过程中，焊具不仅影响摩擦产热，而且以及接头成形产生影响。对于铝合金 FSLW，焊接过程中温度且铝合金的硬度较小，因此焊具的磨损程度较其它如铜、钢、材料的选择也不仅可以使用镍基合金、WC-Co 合金钢、W-、聚晶立方氮化硼（PCBN）等耐高温材料，还可以使用如热具钢等材料[24]。而影响焊具几何结构的关键因素包括：轴肩尺、搅拌针形貌以及搅拌针尺寸。尺寸主要影响接头上板表面区域材料的热输入以及流动行为，得热输入过大进而出现大的飞边以及严重的厚度减薄；轴肩尺
图 1-3 轴肩形貌[27](a) 阶梯状轴肩 (b) 端部平坦轴肩图 1-4 静止轴肩焊具[28]针的形貌是影响焊缝内部材料流动以及接头性能的关键因素，为带螺纹或不带螺纹的圆柱形以及圆锥形搅拌针，国内外学者各种复杂形貌搅拌针。tin 等人[29]用使用如图 1-5 所示的非对称倾斜搅拌针和常规的圆
【参考文献】：
期刊论文
[1]Microstructural characteristics and mechanical properties of bobbin-tool friction stir welded 2024–T3 aluminum alloy[J]. Ji-hong Dong,Chong Gao,Yao Lu,Jian Han,Xiang-dong Jiao,Zhi-xiong Zhu. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2017(02)
[2]运载火箭铝合金贮箱全搅拌摩擦焊接工艺及应用[J]. 郝云飞,王国庆,周庆,厉晓笑,李劲松. 宇航材料工艺. 2016(06)
[3]Effect of Reverse-threaded Pin on Mechanical Properties of Friction Stir Lap Welded Alclad 2024 Aluminum Alloy[J]. Yumei Yue,Zhengwei Li,Shude Ji,Yongxian Huang,Zhenlu Zhou. Journal of Materials Science & Technology. 2016(07)
[4]新型铝合金的发展及其在密封舱结构上的工程应用[J]. 赵云鹏,曾福明,周志勇,成志忠,孙蕾. 载人航天. 2016(03)
[5]焊接技术在大飞机机体研制中的应用及展望[J]. 卓彬,姬书得,王磊,柴鹏. 航空制造技术. 2014(17)
[6]焊接技术在大飞机机体研制中的应用及展望[J]. 张兵宪,朱增辉,庄明祥,高婷婷. 航空制造技术. 2013(22)
[7]航空航天变形铝合金的进展（1）[J]. 王建国,王祝堂. 轻合金加工技术. 2013(08)
[8]搅拌摩擦焊技术在航空航天工业中的应用[J]. 方连军,刘晓娟,高献娟. 中国新技术新产品. 2013(13)
[9]轴肩下压量对搅拌摩擦焊搭接接头力学性能的影响[J]. 邢丽,魏鹏,宋骁,柯黎明. 焊接学报. 2013(03)
[10]航空铝合金及其材料加工[J]. 张新明,刘胜胆. 中国材料进展. 2013(01)
硕士论文
[1]铝/钢搅拌摩擦搭接强流变作用下界面行为及力学性能研究[D]. 万龙.哈尔滨工业大学 2015
本文编号：3088925
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
FSW示意图
图 1-2 搅拌摩擦搭接焊示意图[22]针对铝合金 FSLW 的研究主要涉及 2XXX、5XXX、6XXX 以研究的重点主要涉及焊具设计、组织特征以及力学性能等方面具设计设计是影响 FSLW 接头性能的关键因素[23]，主要包括焊具材料的设计。在 FSLW 焊接过程中，焊具不仅影响摩擦产热，而且以及接头成形产生影响。对于铝合金 FSLW，焊接过程中温度且铝合金的硬度较小，因此焊具的磨损程度较其它如铜、钢、材料的选择也不仅可以使用镍基合金、WC-Co 合金钢、W-、聚晶立方氮化硼（PCBN）等耐高温材料，还可以使用如热具钢等材料[24]。而影响焊具几何结构的关键因素包括：轴肩尺、搅拌针形貌以及搅拌针尺寸。尺寸主要影响接头上板表面区域材料的热输入以及流动行为，得热输入过大进而出现大的飞边以及严重的厚度减薄；轴肩尺
图 1-3 轴肩形貌[27](a) 阶梯状轴肩 (b) 端部平坦轴肩图 1-4 静止轴肩焊具[28]针的形貌是影响焊缝内部材料流动以及接头性能的关键因素，为带螺纹或不带螺纹的圆柱形以及圆锥形搅拌针，国内外学者各种复杂形貌搅拌针。tin 等人[29]用使用如图 1-5 所示的非对称倾斜搅拌针和常规的圆
【参考文献】：
期刊论文
[1]Microstructural characteristics and mechanical properties of bobbin-tool friction stir welded 2024–T3 aluminum alloy[J]. Ji-hong Dong,Chong Gao,Yao Lu,Jian Han,Xiang-dong Jiao,Zhi-xiong Zhu. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2017(02)
[2]运载火箭铝合金贮箱全搅拌摩擦焊接工艺及应用[J]. 郝云飞,王国庆,周庆,厉晓笑,李劲松. 宇航材料工艺. 2016(06)
[3]Effect of Reverse-threaded Pin on Mechanical Properties of Friction Stir Lap Welded Alclad 2024 Aluminum Alloy[J]. Yumei Yue,Zhengwei Li,Shude Ji,Yongxian Huang,Zhenlu Zhou. Journal of Materials Science & Technology. 2016(07)
[4]新型铝合金的发展及其在密封舱结构上的工程应用[J]. 赵云鹏,曾福明,周志勇,成志忠,孙蕾. 载人航天. 2016(03)
[5]焊接技术在大飞机机体研制中的应用及展望[J]. 卓彬,姬书得,王磊,柴鹏. 航空制造技术. 2014(17)
[6]焊接技术在大飞机机体研制中的应用及展望[J]. 张兵宪,朱增辉,庄明祥,高婷婷. 航空制造技术. 2013(22)
[7]航空航天变形铝合金的进展（1）[J]. 王建国,王祝堂. 轻合金加工技术. 2013(08)
[8]搅拌摩擦焊技术在航空航天工业中的应用[J]. 方连军,刘晓娟,高献娟. 中国新技术新产品. 2013(13)
[9]轴肩下压量对搅拌摩擦焊搭接接头力学性能的影响[J]. 邢丽,魏鹏,宋骁,柯黎明. 焊接学报. 2013(03)
[10]航空铝合金及其材料加工[J]. 张新明,刘胜胆. 中国材料进展. 2013(01)
硕士论文
[1]铝/钢搅拌摩擦搭接强流变作用下界面行为及力学性能研究[D]. 万龙.哈尔滨工业大学 2015
本文编号：3088925
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3088925.html
