高强铝合金薄板搅拌摩擦连接工艺研究

发布时间：2017-07-03 16:34

  本文关键词：高强铝合金薄板搅拌摩擦连接工艺研究

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【摘要】：搅拌摩擦连接技术作为一种新型的固相连接技术,为传统难焊材料提供了新的连接方法,该技术正得到越来越多的实际应用。通常搅拌摩擦连接设备体积庞大,价格昂贵,使用和维护费用高,且无论焊接薄板或厚板,均是使用大型设备,没有专门用来焊接薄板件的小型或微型搅拌摩擦连接设备。因此,针对这一空白领域,本文采用实验研究的方法,将一台小型铣床设计改造成了专门用来焊接薄板件的小型搅拌摩擦连接机床,并分析研究了该设备工艺参数及装夹方式对焊后材料抗拉强度、残余应力等性能的影响,得到了抗拉强度较高、拉应力较小时的工艺参数和装夹方式。本文的主要研究内容及所取得的研究成果如下:1、设计改造了小型铣床,通过安装电机、驱动器、控制器、人机交互界面等装置来实现机床工作台的自动控制,并根据试验材料设计制造了适合搅拌摩擦连接试验的搅拌头和装夹装置,成功将小型铣床改造为能够用来焊接薄板件的搅拌摩擦连接设备。2、探索了搅拌头旋转速度、连接速度对接缝成形性能的影响,分析了接缝不同区域的组织形貌及显微硬度,得到了合理的搅拌头旋转速度及连接速度的参数范围。3、深入分析了搅拌头旋转速度、连接速度对接头力学性能的影响。得出:接头抗拉强度随搅拌头旋转速度及连接速度的增大先增大后减小;接头上表面残余应力呈“M”型分布,下表面呈倒“V”型分布;搅拌头旋转速度1050rpm,连接速度200mm/min时,接头抗拉强度最大,残余应力峰值最低。4、深入分析了装夹方式对接头力学性能的影响。得出:不添加侧顶块会使接头抗拉强度显著降低;添加侧顶块、前进侧距离15mm、后退侧距离25mm,得到的接头抗拉强度最大,残余应力峰值最低。
【关键词】：2024-T3铝合金 搅拌摩擦连接 力学性能 搅拌头旋转速度 连接速度 装夹方式
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG453.9
【目录】：

• 中文摘要4-5
• abstract5-12
• 第一章 绪论12-23
• 1.1 搅拌摩擦连接技术概述12-16
• 1.1.1 搅拌摩擦连接技术的原理12-13
• 1.1.2 搅拌摩擦连接技术的特点13-14
• 1.1.3 搅拌摩擦连接技术的应用14-16
• 1.2 铝合金材料的焊接16-17
• 1.2.1 铝合金的材料特性16-17
• 1.2.2 铝合金的熔焊17
• 1.3 搅拌摩擦连接技术研究现状17-20
• 1.3.1 搅拌摩擦连接工艺的研究17-18
• 1.3.2 搅拌摩擦连接接头微观组织的研究18
• 1.3.3 搅拌摩擦连接流场、温度场、残余应力的研究18-20
• 1.4 2024 铝合金搅拌摩擦连接研究现状20-21
• 1.5 课题的研究意义及内容21-23
• 1.5.1 课题研究意义21
• 1.5.2 课题研究内容21-23
• 第二章 搅拌摩擦连接设备的设计改造23-33
• 2.1 引言23
• 2.2 搅拌摩擦连接设备设计改造的可行性评估23-24
• 2.3 搅拌摩擦连接设备工作台的自动化改造24-27
• 2.3.1 控制系统的选择24
• 2.3.2 步进电机及驱动器的选择24-26
• 2.3.3 步进电机的安装26
• 2.3.4 控制器的选择26-27
• 2.3.5 人机交互界面的选择27
• 2.4 搅拌头的设计制造27-31
• 2.4.1 搅拌头材料的选择28-29
• 2.4.2 搅拌头的形状设计29-30
• 2.4.3 搅拌头参数30-31
• 2.5 搅拌摩擦连接夹具的设计制造31-32
• 2.6 本章小结32-33
• 第三章 搅拌摩擦连接试验及接头性能检测方法33-41
• 3.1 引言33
• 3.2 搅拌摩擦连接试验材料33-34
• 3.2.1 搅拌摩擦连接试验材料性能33
• 3.2.2 搅拌摩擦连接试验材料尺寸33-34
• 3.3 搅拌摩擦连接试验34-35
• 3.3.1 搅拌摩擦连接试验设备34
• 3.3.2 搅拌摩擦连接工艺参数34-35
• 3.3.3 搅拌摩擦连接装夹方案35
• 3.4 搅拌摩擦连接接头性能检测方法35-40
• 3.4.1 接头内部质量检测35
• 3.4.2 接头显微组织观察35-36
• 3.4.3 接头力学性能试验36-37
• 3.4.4 接头显微硬度试验37-38
• 3.4.5 接头纵向残余应力分布试验38-40
• 3.5 本章小结40-41
• 第四章 工艺参数对搅拌摩擦连接接头力学性能影响41-59
• 4.1 引言41
• 4.2 工艺参数对搅拌摩擦连接接头成形性能的影响41-42
• 4.2.1 搅拌头旋转速度对接头成形的影响41-42
• 4.2.2 连接速度对接头成形的影响42
• 4.3 搅拌摩擦连接接头显微组织42-46
• 4.3.1 母材区微观组织43
• 4.3.2 焊核区微观组织43-44
• 4.3.3 轴肩区微观组织44
• 4.3.4 热机影响区微观组织44-46
• 4.3.5 热影响区微观组织46
• 4.4 搅拌摩擦连接接头显微硬度分布46-48
• 4.4.1 接头横截面水平方向显微硬度分布46-47
• 4.4.2 接头横截面垂直方向显微硬度分布47-48
• 4.5 工艺参数对搅拌摩擦连接接头力学性能的影响48-53
• 4.5.1 搅拌头旋转速度对接头力学性能的影响49-50
• 4.5.2 连接速度对接头力学性能的影响50-52
• 4.5.3 单位长度热输入大小对接头力学性能的影响52-53
• 4.6 工艺参数对搅拌摩擦连接接头纵向残余应力分布的影响53-57
• 4.6.1 搅拌头旋转速度对接头上、下表面纵向残余应力分布的影响53-54
• 4.6.2 连接速度对接头上、下表面纵向残余应力分布的影响54-56
• 4.6.3 不同参数对接头上、下表面纵向残余应力分布影响的分析56-57
• 4.7 本章小结57-59
• 第五章 装夹方式对搅拌摩擦连接接头力学性能的影响59-66
• 5.1 引言59
• 5.2 试验内容59-60
• 5.3 试验结果与分析60-65
• 5.3.1 接头抗拉强度的测量结果与分析60-61
• 5.3.2 接头纵向残余应力的测量结果与分析61-65
• 5.4 本章小结65-66
• 第六章 总结与展望66-68
• 6.1 总结66-67
• 6.2 展望67-68
• 参考文献68-73
• 致谢73-74
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文74

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6 ;铝铜接头性能对比试验[J];中小型电机技术情报;1977年04期

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