2219铝合金双轴肩搅拌摩擦焊工艺优化及接头组织性能研究
发布时间：2022-12-17 17:06
双轴肩搅拌摩擦焊是一种具有典型固相连接特征的焊接新技术,相对于常规搅拌摩擦焊,其不仅保持了焊接接头质量好的优点,又克服了常规搅拌摩擦焊需要垫板支撑的局限性。本文采用自主设计并优化的双轴肩搅拌头对8mm厚2219铝合金进行双轴肩搅拌摩擦焊试验,并探索了不同的工艺条件对接头组织以及接头性能的影响规律,并在此基础上进行了工艺优化。同时,利用有限元软件ANSYS workbench 17.0对双轴肩搅拌摩擦焊接过程的温度场进行了建模,并以此为依据分析了接头的形成机理,,为指导焊接工艺和工程化应用奠定基础。2219铝合金双轴肩搅拌摩擦焊焊缝区域呈哑铃状,并且可进一步划分为焊核区、热机影响区、热影响区与母材区。其中,焊核区由细小等轴晶组织构成且厚度方向的晶粒大小无明显差异,热机影响区由呈现被扭曲和被拉长形态的晶粒组成,热影响区由受热作用产生粗化的晶粒组成,接头不同区域的晶粒尺寸大小随热输入的升高而增大。焊核区中沉淀相被打碎并发生固溶,热机影响区的沉淀相大部分也发生了溶解,而热影响区的沉淀相部分发生了长大粗化。双轴肩搅拌摩擦焊接头的沉淀强化效应被破坏,整体硬度值低于母材。其中晶粒粗大的热影响区硬度值...
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题来源及研究的背景和意义
1.1.1 课题的来源
1.1.2 课题研究的目的及意义
1.2 国内外研究现状及分析
1.2.1 搅拌头设计
1.2.2 接头组织与性能
1.2.3 焊接温度场及材料流动行为
1.3 主要研究内容
1.3.1 双轴肩搅拌头设计与焊接工艺试验
1.3.2 双轴肩搅拌摩擦焊接头成形与微观组织
1.3.3 双轴肩搅拌摩擦焊接头力学性能
1.3.4 双轴肩搅拌摩擦焊温度场及接头形成机理
第2章 试验材料、设备及方法
2.1 试验材料
2.2 试验设备
2.3 焊具设计
2.3.1 搅拌头材料选择
2.3.2 搅拌头结构尺寸设计
2.3.3 搅拌头优化设计
2.4 微观组织分析
2.4.1 光学显微镜分析
2.4.2 扫描电子显微镜分析
2.4.3 透射电子显微镜分析
2.5 力学性能测试
2.5.1 显微硬度
2.5.2 拉伸性能
2.6 焊接过程参数测量
2.6.1 焊接温度场测定
2.6.2 电机扭矩测定
第3章 双轴肩搅拌摩擦焊接头成形与微观组织
3.1 焊接工艺试验与接头成形
3.1.1 工艺参数的制定
3.1.2 焊缝表面与截面成形
3.1.3 主轴扭矩及工艺窗口
3.2 接头微观组织
3.2.1 接头各区域组织特点
3.2.2 焊接速度对接头微观组织的影响
3.2.3 转速对接头微观组织的影响
3.3 本章小结
第4章 双轴肩搅拌摩擦焊接头力学性能
4.1 接头显微硬度分布
4.1.1 显微硬度分布特征
4.1.2 焊接速度对接头显微硬度的影响
4.1.3 转速对接头显微硬度的影响
4.2 接头拉伸性能
4.2.1 焊接速度对接头拉伸性能的影响
4.2.2 转速对接头拉伸性能的影响
4.2.3 接头拉伸断裂断口分析
4.3 焊接工艺优化
4.3.1 因素水平编码
4.3.2 模型拟合
4.3.3 工艺参数优化
4.4 本章小结
第5章 双轴肩搅拌摩擦焊过程温度场分析
5.1 传热学基本理论
5.1.1 热传递的方式
5.1.2 热力学第一定律
5.2 温度场有限元模拟
5.2.1 热源模型建立
5.2.2 初始条件和边界条件设定
5.2.3 模拟结果及分析
5.2.4 模型准确性验证
5.3 接头形成机理
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]6063铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头组织性能研究[J]. 赵运强,邓军,王春桂,董春林. 焊接. 2017(03)
[2]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)
[3]搅拌摩擦焊技术在中国的发展和推广应用[J]. 栾国红,郭德伦. 航空制造技术. 2014(17)
[4]6082铝合金双轴肩搅拌摩擦焊试板温度场研究[J]. 李敬勇,周小平,董春林,董继红. 航空材料学报. 2013(05)
[5]3mm厚6061铝合金板固定双轴肩搅拌摩擦焊接头的显微组织与拉伸性能[J]. 苏斌,贺地求,杨坤玉,叶绍勇,赖瑞林,祝建明. 机械工程材料. 2013(05)
[6]2219铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头组织与性能分析[J]. 赵衍华,李延民,郝云飞,陈玉耘,王国庆. 宇航材料工艺. 2012(06)
[7]6082铝合金双轴肩FSW接头组织及腐蚀性能[J]. 董春林,董继红,赵华夏,栾国红,付瑞东. 焊接学报. 2012(10)
[8]2219铝合金厚板搅拌摩擦焊接温度场数值模拟[J]. 徐韦锋,刘金合,朱宏强. 焊接学报. 2010(02)
[9]双轴肩搅拌摩擦焊技术取得突破[J]. 现代焊接. 2009(10)
[10]双轴肩搅拌摩擦焊技术取得突破[J]. 现代焊接. 2009 (10)
硕士论文
[1]镁合金搅拌摩擦焊温度场及接头组织性能研究[D]. 肖诗雨.江苏科技大学 2013
本文编号：3720309
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题来源及研究的背景和意义
1.1.1 课题的来源
1.1.2 课题研究的目的及意义
1.2 国内外研究现状及分析
1.2.1 搅拌头设计
1.2.2 接头组织与性能
1.2.3 焊接温度场及材料流动行为
1.3 主要研究内容
1.3.1 双轴肩搅拌头设计与焊接工艺试验
1.3.2 双轴肩搅拌摩擦焊接头成形与微观组织
1.3.3 双轴肩搅拌摩擦焊接头力学性能
1.3.4 双轴肩搅拌摩擦焊温度场及接头形成机理
第2章 试验材料、设备及方法
2.1 试验材料
2.2 试验设备
2.3 焊具设计
2.3.1 搅拌头材料选择
2.3.2 搅拌头结构尺寸设计
2.3.3 搅拌头优化设计
2.4 微观组织分析
2.4.1 光学显微镜分析
2.4.2 扫描电子显微镜分析
2.4.3 透射电子显微镜分析
2.5 力学性能测试
2.5.1 显微硬度
2.5.2 拉伸性能
2.6 焊接过程参数测量
2.6.1 焊接温度场测定
2.6.2 电机扭矩测定
第3章 双轴肩搅拌摩擦焊接头成形与微观组织
3.1 焊接工艺试验与接头成形
3.1.1 工艺参数的制定
3.1.2 焊缝表面与截面成形
3.1.3 主轴扭矩及工艺窗口
3.2 接头微观组织
3.2.1 接头各区域组织特点
3.2.2 焊接速度对接头微观组织的影响
3.2.3 转速对接头微观组织的影响
3.3 本章小结
第4章 双轴肩搅拌摩擦焊接头力学性能
4.1 接头显微硬度分布
4.1.1 显微硬度分布特征
4.1.2 焊接速度对接头显微硬度的影响
4.1.3 转速对接头显微硬度的影响
4.2 接头拉伸性能
4.2.1 焊接速度对接头拉伸性能的影响
4.2.2 转速对接头拉伸性能的影响
4.2.3 接头拉伸断裂断口分析
4.3 焊接工艺优化
4.3.1 因素水平编码
4.3.2 模型拟合
4.3.3 工艺参数优化
4.4 本章小结
第5章 双轴肩搅拌摩擦焊过程温度场分析
5.1 传热学基本理论
5.1.1 热传递的方式
5.1.2 热力学第一定律
5.2 温度场有限元模拟
5.2.1 热源模型建立
5.2.2 初始条件和边界条件设定
5.2.3 模拟结果及分析
5.2.4 模型准确性验证
5.3 接头形成机理
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]6063铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头组织性能研究[J]. 赵运强,邓军,王春桂,董春林. 焊接. 2017(03)
[2]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)
[3]搅拌摩擦焊技术在中国的发展和推广应用[J]. 栾国红,郭德伦. 航空制造技术. 2014(17)
[4]6082铝合金双轴肩搅拌摩擦焊试板温度场研究[J]. 李敬勇,周小平,董春林,董继红. 航空材料学报. 2013(05)
[5]3mm厚6061铝合金板固定双轴肩搅拌摩擦焊接头的显微组织与拉伸性能[J]. 苏斌,贺地求,杨坤玉,叶绍勇,赖瑞林,祝建明. 机械工程材料. 2013(05)
[6]2219铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头组织与性能分析[J]. 赵衍华,李延民,郝云飞,陈玉耘,王国庆. 宇航材料工艺. 2012(06)
[7]6082铝合金双轴肩FSW接头组织及腐蚀性能[J]. 董春林,董继红,赵华夏,栾国红,付瑞东. 焊接学报. 2012(10)
[8]2219铝合金厚板搅拌摩擦焊接温度场数值模拟[J]. 徐韦锋,刘金合,朱宏强. 焊接学报. 2010(02)
[9]双轴肩搅拌摩擦焊技术取得突破[J]. 现代焊接. 2009(10)
[10]双轴肩搅拌摩擦焊技术取得突破[J]. 现代焊接. 2009 (10)
硕士论文
[1]镁合金搅拌摩擦焊温度场及接头组织性能研究[D]. 肖诗雨.江苏科技大学 2013
本文编号：3720309
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3720309.html
