基于外凸轴肩的搅拌摩擦扩散搭接焊工艺研究
发布时间：2021-10-05 13:36
搭接接头作为搅拌摩擦焊（FSW）中重要的接头形式之一,其在航空航天领域应用广泛。本文从优化搅拌针整体形貌的角度出发,设计并制作了三种搅拌头:二螺旋、四螺旋、六螺旋外凸涡状搅拌针搅拌头。本文运用了搅拌摩擦扩散焊的原理并以2024-T4铝合金为研究对象,探讨搅拌针的整体形貌对搭接接头的横截面和拉伸性能的影响。此外,采用FLUENT软件分析三种搅拌头在焊接过程中的的流动行为并建立相对应的材料流动物理模型。试验发现:（1）比较三种搅拌头的横截面可以知道,在外凸轴肩涡状搅拌针的作用下,焊接过程中的热塑性材料会向搅拌头的中心汇聚。焊接过程中汇聚在轴肩中心处的材料在轴肩压力的作用下会挤压搭接接头的搭接界面,从而使得搭接界面处的形貌呈现为中间薄、两边厚;（2）焊核区底部的宽度随着外凸轴肩涡状搅拌针数目的增加而明显增加,这是由于热塑性材料流动会随着搅拌针数目的增加更变得加剧烈,并因此带动更多的材料流动而导致的;（3）在不同的外凸涡状搅拌针搅拌头下,由于搭接界面处微裂纹的出现,不同转速下的断裂载荷呈现不同规律。最高的断裂载荷值（19518.34N）是在使用S-tool并且转速为500rpm下获得的,最低的...
【文章来源】：沈阳航空航天大学辽宁省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
搅拌摩擦焊原理图
沈阳航空航天大学硕士学位论文强铝合金难焊的难题，因此对于连接中高强度铝合金而言，搅拌摩擦焊是目前最好的焊接方法之一[21]。除了解决了这些难焊的难题以外，采用搅拌摩擦焊还可以获得高质量的焊接接头[22]。最后，由于搅拌摩擦焊技术持续不断的发展，使得其普遍运用于诸多领域[27]，如图 1.2 所示。运载火箭薄壁外贮箱[23]船舶制造领域[24]
沈阳航空航天大学硕士学位论文ced side, AS)的弯曲被称为钩状缺陷(Hook)，后退侧(Retre接缺陷(Cold lap)[30]，如图 1.4 所示。有效板厚(Effective sheet度(Effective lap width, ELW)是评价搭接接头性能的两个重ook（或 Cold lap）的裂纹尖端到上板表面（或下板表面）的k 裂纹尖端到 Cold lap 裂纹尖端之间的距离[31]，如图 1.4 所的值越大，接头的连接强度就越高。然而，当对接头施加外ook 或者 Cold lap 扩展，从而降低了接头的完整性。搭接接截面相似，可主要分为四个区：母材区(Base Material, BM)、, HAZ)、焊核区(Nugget Zone, NZ)、热机影响区(Therm, TMAZ)。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Fluent的搅拌摩擦焊流场研究[J]. 张施楠,李伟,奚泉. 九江学院学报(自然科学版). 2018(02)
[2]基于Gambit前处理的气膜冷却火焰筒壁温分析[J]. 程明,扈鹏飞,万斌,常峰. 航空发动机. 2017(02)
[3]基于计算流体力学的搅拌摩擦焊数值模拟[J]. 高恩志,尹治利,刘冰洋. 沈阳航空航天大学学报. 2016(06)
[4]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)
[5]搅拌摩擦焊技术在轨道车辆铝合金车体制造中的应用与展望[J]. 韩晓辉,陶传琦,张铁浩,王新. 现代焊接. 2016(06)
[6]搅拌摩擦焊技术及其应用发展[J]. 张欣盟,杨景宏,王春生,韩凤武. 焊接. 2015(01)
[7]基于GAMBIT的带翼舵导弹网格划分方法研究[J]. 杨晓霖,宋卫东,张玉荣,陶辰立. 价值工程. 2013(17)
[8]铝合金焊接技术的研究现状与展望[J]. 农琪,谢业东,金长义,邓开豪,石秋红. 热加工工艺. 2013(09)
[9]航空航天材料发展现状及前景[J]. 唐见茂. 航天器环境工程. 2013(02)
[10]2024铝合金搅拌摩擦焊二维流场的数值模拟[J]. 张利国,赵妍,金延野,高双胜. 热加工工艺. 2012(01)
硕士论文
[1]铝合金FSW的搭接接头性能及搅拌头优化[D]. 周振鲁.沈阳航空航天大学 2017
[2]1060铝搅拌摩擦焊流场的数值模拟[D]. 张成国.沈阳理工大学 2017
[3]搅拌摩擦焊接过程塑性流动特征研究[D]. 金延野.沈阳航空航天大学 2013
本文编号：3419848
【文章来源】：沈阳航空航天大学辽宁省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
搅拌摩擦焊原理图
沈阳航空航天大学硕士学位论文强铝合金难焊的难题，因此对于连接中高强度铝合金而言，搅拌摩擦焊是目前最好的焊接方法之一[21]。除了解决了这些难焊的难题以外，采用搅拌摩擦焊还可以获得高质量的焊接接头[22]。最后，由于搅拌摩擦焊技术持续不断的发展，使得其普遍运用于诸多领域[27]，如图 1.2 所示。运载火箭薄壁外贮箱[23]船舶制造领域[24]
沈阳航空航天大学硕士学位论文ced side, AS)的弯曲被称为钩状缺陷(Hook)，后退侧(Retre接缺陷(Cold lap)[30]，如图 1.4 所示。有效板厚(Effective sheet度(Effective lap width, ELW)是评价搭接接头性能的两个重ook（或 Cold lap）的裂纹尖端到上板表面（或下板表面）的k 裂纹尖端到 Cold lap 裂纹尖端之间的距离[31]，如图 1.4 所的值越大，接头的连接强度就越高。然而，当对接头施加外ook 或者 Cold lap 扩展，从而降低了接头的完整性。搭接接截面相似，可主要分为四个区：母材区(Base Material, BM)、, HAZ)、焊核区(Nugget Zone, NZ)、热机影响区(Therm, TMAZ)。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Fluent的搅拌摩擦焊流场研究[J]. 张施楠,李伟,奚泉. 九江学院学报(自然科学版). 2018(02)
[2]基于Gambit前处理的气膜冷却火焰筒壁温分析[J]. 程明,扈鹏飞,万斌,常峰. 航空发动机. 2017(02)
[3]基于计算流体力学的搅拌摩擦焊数值模拟[J]. 高恩志,尹治利,刘冰洋. 沈阳航空航天大学学报. 2016(06)
[4]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)
[5]搅拌摩擦焊技术在轨道车辆铝合金车体制造中的应用与展望[J]. 韩晓辉,陶传琦,张铁浩,王新. 现代焊接. 2016(06)
[6]搅拌摩擦焊技术及其应用发展[J]. 张欣盟,杨景宏,王春生,韩凤武. 焊接. 2015(01)
[7]基于GAMBIT的带翼舵导弹网格划分方法研究[J]. 杨晓霖,宋卫东,张玉荣,陶辰立. 价值工程. 2013(17)
[8]铝合金焊接技术的研究现状与展望[J]. 农琪,谢业东,金长义,邓开豪,石秋红. 热加工工艺. 2013(09)
[9]航空航天材料发展现状及前景[J]. 唐见茂. 航天器环境工程. 2013(02)
[10]2024铝合金搅拌摩擦焊二维流场的数值模拟[J]. 张利国,赵妍,金延野,高双胜. 热加工工艺. 2012(01)
硕士论文
[1]铝合金FSW的搭接接头性能及搅拌头优化[D]. 周振鲁.沈阳航空航天大学 2017
[2]1060铝搅拌摩擦焊流场的数值模拟[D]. 张成国.沈阳理工大学 2017
[3]搅拌摩擦焊接过程塑性流动特征研究[D]. 金延野.沈阳航空航天大学 2013
本文编号：3419848
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