7075铝合金摩擦塞焊初始阶段温度场的解析模型研究
发布时间：2021-09-30 19:40
摩擦塞焊作为一种新型的固相焊接技术,具有节能、绿色环保、接头性能良好等优点,在船舶、航空航天等领域有广阔的应用前景。通过实验与理论相结合的研究方法,本文建立了摩擦塞焊初始阶段温度场与工艺参数和材料物性参数间的解析模型,为实际生产过程中工艺参数的选择提供了一定的理论指导。主要工作内容及成果如下:首先,通过7075-T6铝合金摩擦塞焊实验,对摩擦塞焊初始阶段产热和温度场演变规律以及焊接接头的微观组织和显微硬度进行了深入的研究。通过研究,发现了摩擦塞焊初始阶段产热功率呈近似线性增长的基本规律;揭示了摩擦塞焊初始阶段产热对于焊接过程的重要性;分析了热力耦合作用下焊接接头的微观组织及显微硬度。其次,基于传热学、摩擦学以及弹塑性力学理论,对摩擦塞焊初始阶段进行了理论解析。依据产热的连续性,求得了峰值功率的解析式;结合前述实验研究成果,提出了产热功率线性化假设,进而建立了初始阶段线性产热模型。综上,给出了完整描述摩擦塞焊初始阶段非稳态导热问题的数学模型。最后,利用拉普拉斯变换法对上述数学模型进行求解,求得了摩擦塞焊初始阶段温度场的解析解,从而将温度与工艺参数和材料物性参数关联起来了。基于线性产热模型...
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
顶锻式摩擦塞焊焊接设备
南京航空航天大学硕士学位论文特殊性的一个重要方面，因此本节将从摩擦塞焊初始阶段界面，深入研究 FPW 初始阶段界面产热的演变规律。专门对于摩擦对较少，但学者们对于搅拌摩擦焊、旋转摩擦焊、以及线性摩通过对焊接过程中摩擦扭矩这一参量的监控来实现对产热规律特征将焊接过程分为三个阶段：初始阶段（非稳态阶段）、稳态段，如图 2.4 所示。
铝板下表面 1mm 处的水平位置；二是距铝板下表面 2mm 处的水平位置；三是距铝板上1mm 处的水平位置；四是沿塞棒，也是塞孔的中心线。水平位置上距中轴线 10mm 以内测量点距离为 0.5mm，其它相邻测量点距离为 1mm；塞棒中心线上相邻测量点的距离均mm，如图 2.16（b）所示。yyx····························································································································································（a）显微硬度计 （b）显微硬度测试点分布示意图图 2. 16 显微硬度计及测试点分布示意图硬度测定结束后，将图 2.16（b）中试样除去塞棒余高使其与铝板上下表面平齐，取接头利用镶嵌机（XQ-2B，图 2.17（a））将其制成镶嵌试样。经粗磨、细磨、抛光后，利用 Ke（1ml HF+1.5ml HCL+2.5ml HNO3+95ml H2O）进行腐蚀处理，完成金相试样的制备[26,，借助光学显微镜（IM300，图 2.17（b））观察、分析接头不同区域的微观组织和形貌
【参考文献】：
期刊论文
[1]2219-T87铝合金TIG焊缝摩擦塞补焊接头组织及性能[J]. 杜波,杨新岐,孙转平,王东坡. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2018(12)
[2]D36高强钢摩擦塞焊焊接接头组织和性能研究[J]. 徐雅晨,荆洪阳,韩永典,徐连勇. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2017(07)
[3]异种铝合金摩擦塞补焊接头微观组织及性能[J]. 杜波,孙转平,杨新岐,崔雷. 机械工程学报. 2017(04)
[4]铝合金7075-T6焊接有限元模拟研究[J]. 金星烨,宋广浩,郑卫刚. 现代焊接. 2015(02)
[5]飞机金属疲劳裂纹的产生及维修[J]. 龚毅. 中国民用航空. 2013(11)
[6]异种钛合金连续驱动摩擦焊稳态阶段粘塑性区平均温度的解析计算[J]. 王莉敏,李京龙,熊江涛,魏艳妮,张赋升. 材料研究学报. 2013(05)
[7]Power Beam and Modern Manufacturing[J]. Gong Shuili Science and Technology on Power Beam Processes Laboratory,Beijing Aeronautical Manufacturing Technology Research Institute (BAMTRI),Beijing 100024,China. 稀有金属材料与工程. 2011(S4)
[8]搅拌摩擦焊中的测温研究[J]. 胡亚真,白钢,付春坤,苏利龙,高大路. 热加工工艺. 2011(11)
[9]大飞机用铝合金的研究现状及展望[J]. 刘兵,彭超群,王日初,王小锋,李婷婷. 中国有色金属学报. 2010(09)
[10]某型飞机左机翼前连接装置裂纹修理方法浅析[J]. 龙小辉. 科技创新导报. 2010(09)
博士论文
[1]旋转摩擦焊热源演变及接头成形机制[D]. 李鹏.西北工业大学 2015
[2]GH4169合金摩擦焊接过程的数值模拟研究[D]. 张全忠.大连理工大学 2007
硕士论文
[1]摩擦塞补焊轨道车辆用铝合金匙孔的设备及工艺研究[D]. 李梦泽.兰州理工大学 2018
[2]顶锻式摩擦塞焊温度场演变规律研究[D]. 司佩强.南京航空航天大学 2018
[3]7075铝合金搅拌摩擦焊接过程数值模拟研究[D]. 李成重.南昌航空大学 2012
本文编号：3416519
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
顶锻式摩擦塞焊焊接设备
南京航空航天大学硕士学位论文特殊性的一个重要方面，因此本节将从摩擦塞焊初始阶段界面，深入研究 FPW 初始阶段界面产热的演变规律。专门对于摩擦对较少，但学者们对于搅拌摩擦焊、旋转摩擦焊、以及线性摩通过对焊接过程中摩擦扭矩这一参量的监控来实现对产热规律特征将焊接过程分为三个阶段：初始阶段（非稳态阶段）、稳态段，如图 2.4 所示。
铝板下表面 1mm 处的水平位置；二是距铝板下表面 2mm 处的水平位置；三是距铝板上1mm 处的水平位置；四是沿塞棒，也是塞孔的中心线。水平位置上距中轴线 10mm 以内测量点距离为 0.5mm，其它相邻测量点距离为 1mm；塞棒中心线上相邻测量点的距离均mm，如图 2.16（b）所示。yyx····························································································································································（a）显微硬度计 （b）显微硬度测试点分布示意图图 2. 16 显微硬度计及测试点分布示意图硬度测定结束后，将图 2.16（b）中试样除去塞棒余高使其与铝板上下表面平齐，取接头利用镶嵌机（XQ-2B，图 2.17（a））将其制成镶嵌试样。经粗磨、细磨、抛光后，利用 Ke（1ml HF+1.5ml HCL+2.5ml HNO3+95ml H2O）进行腐蚀处理，完成金相试样的制备[26,，借助光学显微镜（IM300，图 2.17（b））观察、分析接头不同区域的微观组织和形貌
【参考文献】：
期刊论文
[1]2219-T87铝合金TIG焊缝摩擦塞补焊接头组织及性能[J]. 杜波,杨新岐,孙转平,王东坡. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2018(12)
[2]D36高强钢摩擦塞焊焊接接头组织和性能研究[J]. 徐雅晨,荆洪阳,韩永典,徐连勇. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2017(07)
[3]异种铝合金摩擦塞补焊接头微观组织及性能[J]. 杜波,孙转平,杨新岐,崔雷. 机械工程学报. 2017(04)
[4]铝合金7075-T6焊接有限元模拟研究[J]. 金星烨,宋广浩,郑卫刚. 现代焊接. 2015(02)
[5]飞机金属疲劳裂纹的产生及维修[J]. 龚毅. 中国民用航空. 2013(11)
[6]异种钛合金连续驱动摩擦焊稳态阶段粘塑性区平均温度的解析计算[J]. 王莉敏,李京龙,熊江涛,魏艳妮,张赋升. 材料研究学报. 2013(05)
[7]Power Beam and Modern Manufacturing[J]. Gong Shuili Science and Technology on Power Beam Processes Laboratory,Beijing Aeronautical Manufacturing Technology Research Institute (BAMTRI),Beijing 100024,China. 稀有金属材料与工程. 2011(S4)
[8]搅拌摩擦焊中的测温研究[J]. 胡亚真,白钢,付春坤,苏利龙,高大路. 热加工工艺. 2011(11)
[9]大飞机用铝合金的研究现状及展望[J]. 刘兵,彭超群,王日初,王小锋,李婷婷. 中国有色金属学报. 2010(09)
[10]某型飞机左机翼前连接装置裂纹修理方法浅析[J]. 龙小辉. 科技创新导报. 2010(09)
博士论文
[1]旋转摩擦焊热源演变及接头成形机制[D]. 李鹏.西北工业大学 2015
[2]GH4169合金摩擦焊接过程的数值模拟研究[D]. 张全忠.大连理工大学 2007
硕士论文
[1]摩擦塞补焊轨道车辆用铝合金匙孔的设备及工艺研究[D]. 李梦泽.兰州理工大学 2018
[2]顶锻式摩擦塞焊温度场演变规律研究[D]. 司佩强.南京航空航天大学 2018
[3]7075铝合金搅拌摩擦焊接过程数值模拟研究[D]. 李成重.南昌航空大学 2012
本文编号：3416519
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