汽车用镁合金新型焊接技术研究

发布时间：2017-12-17 02:03

  本文关键词：汽车用镁合金新型焊接技术研究

  更多相关文章： 镁合金 搅拌摩擦焊 残余应力 微观组织 力学性能

【摘要】：汽车轻量化是实现汽车节能减排的重要措施,对汽车工业的可持续发展具有十分重要的意义。镁合金是汽车轻量化进程中极具竞争力的材料。然而由于镁合金化学性质活泼,导热性非常强,用普通的电弧焊或电阻点焊等方法焊接镁合金很难得到高质量的焊接接头。搅拌摩擦焊接作为一种高效的固相焊接方法,已经被证明能够用以焊接镁合金并得到高质量的焊接接头。焊接过程中,在不均匀温度场的作用下,焊接接头的组织及力学性能相对于母材都会发生改变,并且不可避免的产生残余应力。因此,开展对镁合金搅拌摩擦焊接接头的组织、力学性能和残余应力的研究十分必要。作为基础研究,本课题以ABAQUS有限元软件为平台,开发了用于模拟镁合金搅拌摩擦焊接过程的热-弹-塑性计算方法。利用开发的计算方法,对8mm厚AZ31镁合金平板对接接头的温度场和残余应力分布进行数值模拟,并通过实验方法验证了开发的计算方法的有效性。同时,本课题还对AZ31镁合金搅拌摩擦焊接接头进行了拉伸、冲击、硬度等常规力学性能测试和金相组织分析,并应用扫描电镜对拉伸断口形貌进行了观察。此外,本课题还研究了中等厚度铝/镁异种材料搅拌摩擦焊接的可行性。研究结果表明:(1)焊接接头试件上表面和中心面的纵向残余应力呈 M‖型双峰分布,下表面的纵向残余应力为单峰分布;试件的横向残余应力在上表面呈 W‖型双峰分布,下表面呈单峰分布,中心面处的横向残余应力在整个焊缝及其附近都相对较稳定且数值较小。(2)焊核区的原始组织发生了动态再结晶,其晶粒尺寸较母材小且更加均匀,热影响区的晶粒因受到热作用而长大;随着热输入的增大,焊核区的平均晶粒尺寸也相应增大。(3)所有焊接接头的抗拉强度和冲击吸收功值相对于母材均有一定程度的降低;当搅拌头转速为1600r/min,焊接速度为240mm/min时,焊接接头的力学性能最佳,其抗拉强度能够达到母材的90.2%,冲击吸收功值能够达到母材的93.8%;试样绝大部分的断裂都发生在前进侧的焊核区与热机械影响区之间,焊接接头的拉伸断裂过程属于韧性断裂和脆性断裂的混合型断裂。(4)搅拌摩擦焊接技术可以实现8mm厚铝/镁合金异种材料的连接,但是焊接工艺参数范围非常狭窄,且焊接接头的力学性能差,最大抗拉强度只有81Mpa。
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U465.2

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本文编号：1298295