搅拌针挤出装置设计及机制研究
发布时间：2021-09-05 00:25
搅拌摩擦技术是近30年来快速发展的先进制造技术,其优势在于加工过程中搅拌头驱动塑化的金属流动成形,成形过程中材料没有发生熔化,保持固相状态,并且在成形过程中伴有剧烈的搅拌混合作用。因此搅拌摩擦技术不仅仅在焊接领域发挥重要作用,在复合材料制备领域也有着广泛的应用前景。本课题基于搅拌摩擦技术原理,采用自制的装置,研究了不同结构形貌的搅拌针与工艺参数对挤出成形的影响以及挤出机制,研究发现:1、本课题提出的两种方案均能使材料挤出成形。方案一基于增大金属向下迁移的思想,对模具内材料整体预热后,采用4种不同结构形貌的搅拌针进行挤出试验,结果表明锥形搅拌针驱动塑化金属的能力优于叶片式搅拌针、两级搅拌针和三级搅拌针。方案二基于抑制金属回流的思想,通过在挤出端部设置加热模块,减小金属向下迁移阻力,并采用锥形搅拌针进行挤出试验。结果表明在4种不同的进给速度下均能获得成形良好、组织致密的挤出材料。2、搅拌针挤出过程中存在3个阶段:进料填充阶段、压实变形阶段和挤出成形阶段。在进料填充阶段,模具温度上升缓慢。随着模具内材料的聚集增多,搅拌针与模具内材料高速摩擦会使得模具在压实变形阶段温度急剧升高。当搅拌针端部的...
【文章来源】：南昌航空大学江西省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
滚轮摩擦焊示意图
图 1-2 塞柱摩擦焊示意图焊接研究所（The Welding Institute）的韦恩托马斯柱摩擦焊的不足，发明了一种新型的摩擦焊焊接方比工件硬度更高、非消耗型的探针代替塞柱作用，塑化的区域在轴肩的压力下形成焊缝，如图 1-图 1-3 搅拌摩擦焊示意图[3]最初的构思方案中可以看出，搅拌针可以有两种另一种是在回转体上设置凹槽。两种结构形式在的。在不设置凹槽的情况下，搅拌针与工件之间
形成焊缝的一部分。相对于滚轮而言，塞柱在焊接过程中所产生的塑化金属层没有明显的延迟，因此焊接中不需要气体保护。但在焊接过程中由于塞柱本身不断的消耗，因此完成一段焊接之后需要重新添加塞柱，且需保证塞柱材料与焊件材料有较好的焊接性。图 1-2 塞柱摩擦焊示意图1991 年，英国焊接研究所（The Welding Institute）的韦恩托马斯[3]（Wayne M.Thomas）基于塞柱摩擦焊的不足，发明了一种新型的摩擦焊焊接方法，即搅拌摩擦焊。其通过一个比工件硬度更高、非消耗型的探针代替塞柱作用在两工件之间产生塑化的金属层，塑化的区域在轴肩的压力下形成焊缝，如图 1-3 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Surface Modification of Titanium by Producing Ti/TiN Surface Composite Layers via FSP[J]. Ali Shamsipur,Seyed-Farshid Kashani-Bozorg,Abbas Zarei-Hanzaki. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2017(06)
[2]多次搅拌下TiN颗粒增强铝基复合层组织与性能[J]. 张敏敏,肖长源,李达,崔占全,赵晓. 热加工工艺. 2017(06)
[3]Cr12MoV模具钢搅拌摩擦加工超细晶表面层性能研究[J]. 赵红星. 兵器材料科学与工程. 2017(02)
[4]旋转摩擦挤压加工CNTs/Al复合材料的线材组织和性能[J]. 刘奋成,熊其平,钱涛,刘强,邢丽,柯黎明. 中国有色金属学报. 2017(01)
[5]AZ31B镁合金表面激光熔敷+搅拌摩擦加工改性层结构与性能[J]. 刘奋军,孟庆森,李增生. 稀有金属材料与工程. 2016(09)
[6]Ni-Cr-Al涂层搅拌摩擦加工的作用机制[J]. 朱理奎,周小平,方锳泽. 表面技术. 2015(06)
[7]旋转摩擦挤压制备MWCNTs/Al复合材料的界面微观结构[J]. 林毛古,徐卫平,柯黎明,刘强. 中国有色金属学报. 2015(01)
[8]搅拌摩擦加工镁合金超塑性最新研究进展[J]. 高雪,张郑,王快社,王文. 材料导报. 2014(05)
[9]镁合金表面搅拌摩擦原位复合材料化的新方法[J]. 黄永宪,王天昊,吕世雄,刘会杰,敖峰. 焊接学报. 2013(12)
[10]搅拌摩擦加工法制备碳纳米管增强铝基复合材料[J]. 赵霞,柯黎明,徐卫平,刘鸽平. 复合材料学报. 2011(02)
硕士论文
[1]二元颗粒增强铝基复合材料的制备技术[D]. 强金丽.南昌航空大学 2015
[2]混合型销钉机筒冷喂料挤出机理及实验研究[D]. 刘树明.青岛科技大学 2014
[3]碳纳米管增强铝基复合材料组织及性能的研究[D]. 赵霞.南昌航空大学 2010
本文编号：3384300
【文章来源】：南昌航空大学江西省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
滚轮摩擦焊示意图
图 1-2 塞柱摩擦焊示意图焊接研究所（The Welding Institute）的韦恩托马斯柱摩擦焊的不足，发明了一种新型的摩擦焊焊接方比工件硬度更高、非消耗型的探针代替塞柱作用，塑化的区域在轴肩的压力下形成焊缝，如图 1-图 1-3 搅拌摩擦焊示意图[3]最初的构思方案中可以看出，搅拌针可以有两种另一种是在回转体上设置凹槽。两种结构形式在的。在不设置凹槽的情况下，搅拌针与工件之间
形成焊缝的一部分。相对于滚轮而言，塞柱在焊接过程中所产生的塑化金属层没有明显的延迟，因此焊接中不需要气体保护。但在焊接过程中由于塞柱本身不断的消耗，因此完成一段焊接之后需要重新添加塞柱，且需保证塞柱材料与焊件材料有较好的焊接性。图 1-2 塞柱摩擦焊示意图1991 年，英国焊接研究所（The Welding Institute）的韦恩托马斯[3]（Wayne M.Thomas）基于塞柱摩擦焊的不足，发明了一种新型的摩擦焊焊接方法，即搅拌摩擦焊。其通过一个比工件硬度更高、非消耗型的探针代替塞柱作用在两工件之间产生塑化的金属层，塑化的区域在轴肩的压力下形成焊缝，如图 1-3 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Surface Modification of Titanium by Producing Ti/TiN Surface Composite Layers via FSP[J]. Ali Shamsipur,Seyed-Farshid Kashani-Bozorg,Abbas Zarei-Hanzaki. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2017(06)
[2]多次搅拌下TiN颗粒增强铝基复合层组织与性能[J]. 张敏敏,肖长源,李达,崔占全,赵晓. 热加工工艺. 2017(06)
[3]Cr12MoV模具钢搅拌摩擦加工超细晶表面层性能研究[J]. 赵红星. 兵器材料科学与工程. 2017(02)
[4]旋转摩擦挤压加工CNTs/Al复合材料的线材组织和性能[J]. 刘奋成,熊其平,钱涛,刘强,邢丽,柯黎明. 中国有色金属学报. 2017(01)
[5]AZ31B镁合金表面激光熔敷+搅拌摩擦加工改性层结构与性能[J]. 刘奋军,孟庆森,李增生. 稀有金属材料与工程. 2016(09)
[6]Ni-Cr-Al涂层搅拌摩擦加工的作用机制[J]. 朱理奎,周小平,方锳泽. 表面技术. 2015(06)
[7]旋转摩擦挤压制备MWCNTs/Al复合材料的界面微观结构[J]. 林毛古,徐卫平,柯黎明,刘强. 中国有色金属学报. 2015(01)
[8]搅拌摩擦加工镁合金超塑性最新研究进展[J]. 高雪,张郑,王快社,王文. 材料导报. 2014(05)
[9]镁合金表面搅拌摩擦原位复合材料化的新方法[J]. 黄永宪,王天昊,吕世雄,刘会杰,敖峰. 焊接学报. 2013(12)
[10]搅拌摩擦加工法制备碳纳米管增强铝基复合材料[J]. 赵霞,柯黎明,徐卫平,刘鸽平. 复合材料学报. 2011(02)
硕士论文
[1]二元颗粒增强铝基复合材料的制备技术[D]. 强金丽.南昌航空大学 2015
[2]混合型销钉机筒冷喂料挤出机理及实验研究[D]. 刘树明.青岛科技大学 2014
[3]碳纳米管增强铝基复合材料组织及性能的研究[D]. 赵霞.南昌航空大学 2010
本文编号：3384300
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