铜/钢连续驱动摩擦焊工艺及性能研究
发布时间：2021-08-07 17:11
现代工业生产中,单一金属材料常常不能满足实际生产和工程使用需求,异种金属材料的构件越来越受到人们的重视。紫铜和45钢作为两类被广泛应用的金属,它们的复合结构在实际工程中经常被使用。本文对紫铜/45钢异种金属采用了连续驱动摩擦焊的方法进行焊接,通过改变不同的焊接工艺参数,对不同参数下的工件进行试验对比,并分析对焊接质量的影响。并保证其他工艺参数不变的条件下,只改变顶锻压力,利用拉伸试验、硬度试验、扫描电镜、金相显微镜、红外热像仪和超声C型扫描探伤仪等,针对紫铜/45钢通过连续驱动摩擦焊接得到的接头进行了力学性能测试、微观组织观察、焊接温度测试和焊接缺陷测试等,并最终确定最佳焊接工艺参数。试验结果表明:当主轴转速为3000r/min、主轴进给速度为12mm/min、一级摩擦时间为8s、一级摩擦压力为6kN、二级摩擦时间为6s、二级摩擦压力为15kN、顶锻保压时间为3s、顶锻压力为33kN时,铜/钢连续驱动摩擦焊接头呈现出良好的工程使用性能。在最佳参数下,铜/钢焊接试样拉伸试验结果表明:抗拉强度达到最大为285MPa;铜/钢摩擦焊接试样显微硬度试验结果表明:在焊缝两侧1mm区域内,硬度呈陡变...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 选题背景及意义
1.1.1 选题背景
1.1.2 选题意义
1.2 连续驱动摩擦焊概述
1.2.1 连续驱动摩擦焊原理
1.2.2 连续驱动摩擦焊特点
1.3 异种材料焊接现状
1.3.1 异种材料间焊接
1.3.2 铜/钢焊接现状
1.4 主要研究内容及方案
1.4.1 主要研究内容
1.4.2 试验研究方案
第2章 试验内容及其方法
2.1 试验技术路线
2.2 试验条件
2.2.1 试验材料
2.2.2 焊前及焊后处理
2.3 试验设备及工艺
2.3.1 摩擦焊接设备及工艺
2.3.2 焊接接头拉伸性能检测设备及工艺
2.3.3 焊接接头显微硬度检测设备及工艺
2.3.4 焊缝显微组织分析检测设备及工艺
2.3.5 焊接过程中温度检测设备
2.3.6 焊接接头探伤检测设备
2.4 铜/钢金属焊接性分析
2.4.1 焊接性论述
2.4.2 异种金属焊接难度分析
2.4.3 铜/钢焊接性分析
2.5 试验方案及内容
2.5.1 连续驱动摩擦焊接工艺参数影响机理
2.5.2 铜/钢焊接参数的分析及方案制定
2.6 本章小结
第3章 连续驱动摩擦焊接试验结果及分析
3.1 连续驱动摩擦焊接工艺参数确定
3.2 铜/钢摩擦焊接头外观形貌分析
3.3 铜/钢摩擦焊接头拉伸性能结果及分析
3.4 铜/钢摩擦焊接头显微硬度结果及分析
3.5 铜/钢摩擦焊接头显微组织分析
3.5.1 拉伸断口微观形貌分析
3.5.2 金相组织观察
3.6 本章小结
第4章 连续驱动摩擦焊接过程模型建立及试验验证
4.1 三维模型建立必要性
4.2 三维模型建立
4.2.1 几何模型与材料模型
4.2.2 网格划分
4.2.3 边界条件和初始条件
4.3 三维模型与试验结果对比分析
4.3.1 焊接试验
4.3.2 温度计算结果及其验证
4.3.3 轴向缩短量计算结果及其验证
4.4 摩擦焊接接头探伤分析
4.4.1 焊接接头产生缺陷原因分析
4.4.2 焊接接头探伤验证
4.5 本章小结
第5章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间的成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]镍基高温合金摩擦焊接研究现状[J]. 李翔,肖遥,马铁军,李文亚,杨夏炜. 航空制造技术. 2015(15)
[2]连续驱动摩擦焊机的研究现状和展望[J]. 赵鑫哲,杜随更,侯东祥. 新技术新工艺. 2014(02)
[3]响应面方法在奥氏体不锈钢与铜合金异种材料摩擦焊接头的抗拉强度最大化和界面硬度最小化中的应用(英文)[J]. G. VAIRAMANI,T. SENTHIL KUMAR,S. MALARVIZHI,V. BALASUBRAMANIAN. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2013(08)
[4]异种金属板材焊接工艺探讨[J]. 宋晋军. 科技传播. 2013(09)
[5]焊接方法分类[J]. 现代焊接. 2013(04)
[6]一种无液压系统的摩擦焊机的研制[J]. 李峰. 电焊机. 2013(01)
[7]Mg-Ti旋转摩擦焊过程的摩擦产热及原子扩散行为（英文）[J]. 李瑞迪,李京龙,熊江涛,张赋升,赵科,籍成宗. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2012(11)
[8]铜-不锈钢真空扩散连接工艺及界面微观结构[J]. 解庆,李京龙,张赋升,熊江涛. 焊接技术. 2011(05)
[9]焊接专业方向与社会经济发展相结合的几点启示[J]. 李亚江,张蕾. 现代焊接. 2011(05)
[10]铜与不锈钢的氩弧焊接的显微组织分析[J]. 张志俊,纪花,邵文明. 机械工程与自动化. 2010(05)
博士论文
[1]黄铜—不锈钢异种金属激光焊接[D]. 李扬.天津大学 2015
[2]海洋工程用钢水下等静压摩擦柱塞焊接技术应用基础研究[D]. 崔雷.天津大学 2014
[3]35 Ni4Cr2MoA摩擦焊过程数值模拟及工艺优化研究[D]. 朱海.东北林业大学 2013
硕士论文
[1]紫铜与不锈钢搭接搅拌摩擦焊工艺研究及应用[D]. 李宁.中南大学 2014
[2]摩擦液柱成形的关键技术研究[D]. 陈祥.南京航空航天大学 2014
[3]Cu基非晶作为中间层在金属瞬时液相扩散连接中的应用研究[D]. 魏萌.湘潭大学 2012
[4]铜钢异种材料激光焊接研究[D]. 付俊.上海交通大学 2009
[5]铜—钢惯性摩擦焊接头超声无损检测特性的研究[D]. 史立丰.北京工业大学 2003
[6]铜与不锈钢的真空钎焊[D]. 郭红.武汉理工大学 2003
本文编号：3328196
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 选题背景及意义
1.1.1 选题背景
1.1.2 选题意义
1.2 连续驱动摩擦焊概述
1.2.1 连续驱动摩擦焊原理
1.2.2 连续驱动摩擦焊特点
1.3 异种材料焊接现状
1.3.1 异种材料间焊接
1.3.2 铜/钢焊接现状
1.4 主要研究内容及方案
1.4.1 主要研究内容
1.4.2 试验研究方案
第2章 试验内容及其方法
2.1 试验技术路线
2.2 试验条件
2.2.1 试验材料
2.2.2 焊前及焊后处理
2.3 试验设备及工艺
2.3.1 摩擦焊接设备及工艺
2.3.2 焊接接头拉伸性能检测设备及工艺
2.3.3 焊接接头显微硬度检测设备及工艺
2.3.4 焊缝显微组织分析检测设备及工艺
2.3.5 焊接过程中温度检测设备
2.3.6 焊接接头探伤检测设备
2.4 铜/钢金属焊接性分析
2.4.1 焊接性论述
2.4.2 异种金属焊接难度分析
2.4.3 铜/钢焊接性分析
2.5 试验方案及内容
2.5.1 连续驱动摩擦焊接工艺参数影响机理
2.5.2 铜/钢焊接参数的分析及方案制定
2.6 本章小结
第3章 连续驱动摩擦焊接试验结果及分析
3.1 连续驱动摩擦焊接工艺参数确定
3.2 铜/钢摩擦焊接头外观形貌分析
3.3 铜/钢摩擦焊接头拉伸性能结果及分析
3.4 铜/钢摩擦焊接头显微硬度结果及分析
3.5 铜/钢摩擦焊接头显微组织分析
3.5.1 拉伸断口微观形貌分析
3.5.2 金相组织观察
3.6 本章小结
第4章 连续驱动摩擦焊接过程模型建立及试验验证
4.1 三维模型建立必要性
4.2 三维模型建立
4.2.1 几何模型与材料模型
4.2.2 网格划分
4.2.3 边界条件和初始条件
4.3 三维模型与试验结果对比分析
4.3.1 焊接试验
4.3.2 温度计算结果及其验证
4.3.3 轴向缩短量计算结果及其验证
4.4 摩擦焊接接头探伤分析
4.4.1 焊接接头产生缺陷原因分析
4.4.2 焊接接头探伤验证
4.5 本章小结
第5章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间的成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]镍基高温合金摩擦焊接研究现状[J]. 李翔,肖遥,马铁军,李文亚,杨夏炜. 航空制造技术. 2015(15)
[2]连续驱动摩擦焊机的研究现状和展望[J]. 赵鑫哲,杜随更,侯东祥. 新技术新工艺. 2014(02)
[3]响应面方法在奥氏体不锈钢与铜合金异种材料摩擦焊接头的抗拉强度最大化和界面硬度最小化中的应用(英文)[J]. G. VAIRAMANI,T. SENTHIL KUMAR,S. MALARVIZHI,V. BALASUBRAMANIAN. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2013(08)
[4]异种金属板材焊接工艺探讨[J]. 宋晋军. 科技传播. 2013(09)
[5]焊接方法分类[J]. 现代焊接. 2013(04)
[6]一种无液压系统的摩擦焊机的研制[J]. 李峰. 电焊机. 2013(01)
[7]Mg-Ti旋转摩擦焊过程的摩擦产热及原子扩散行为（英文）[J]. 李瑞迪,李京龙,熊江涛,张赋升,赵科,籍成宗. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2012(11)
[8]铜-不锈钢真空扩散连接工艺及界面微观结构[J]. 解庆,李京龙,张赋升,熊江涛. 焊接技术. 2011(05)
[9]焊接专业方向与社会经济发展相结合的几点启示[J]. 李亚江,张蕾. 现代焊接. 2011(05)
[10]铜与不锈钢的氩弧焊接的显微组织分析[J]. 张志俊,纪花,邵文明. 机械工程与自动化. 2010(05)
博士论文
[1]黄铜—不锈钢异种金属激光焊接[D]. 李扬.天津大学 2015
[2]海洋工程用钢水下等静压摩擦柱塞焊接技术应用基础研究[D]. 崔雷.天津大学 2014
[3]35 Ni4Cr2MoA摩擦焊过程数值模拟及工艺优化研究[D]. 朱海.东北林业大学 2013
硕士论文
[1]紫铜与不锈钢搭接搅拌摩擦焊工艺研究及应用[D]. 李宁.中南大学 2014
[2]摩擦液柱成形的关键技术研究[D]. 陈祥.南京航空航天大学 2014
[3]Cu基非晶作为中间层在金属瞬时液相扩散连接中的应用研究[D]. 魏萌.湘潭大学 2012
[4]铜钢异种材料激光焊接研究[D]. 付俊.上海交通大学 2009
[5]铜—钢惯性摩擦焊接头超声无损检测特性的研究[D]. 史立丰.北京工业大学 2003
[6]铜与不锈钢的真空钎焊[D]. 郭红.武汉理工大学 2003
本文编号：3328196
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