收藏本站
收藏 | 论文排版

铝合金高转速搅拌摩擦焊接头组织性能及温度场研究

祖稭  
【摘要】:高转速搅拌摩擦焊是针对超薄板开发的一种新型焊接技术,其转速能够达到常规搅拌摩擦焊的十倍甚至以上,主要针对连接厚度为1 mm以下的材料。本文针对铝合金薄板焊接的特点,对厚度为1 mm铝合金薄板进行了高转速搅拌摩擦焊工艺探索,根据其特点设计了适合于薄板焊接的小针大轴肩式搅拌头,分析了工艺参数对焊缝表面成形、接头组织和力学性能以及耐腐蚀性能的影响,使用热电偶和红外辐射测温仪测量特征点在焊接过程中的温度变化,研究薄板焊接温度分布规律。研究发现,为了保证足够的热输入和焊接质量,厚度为1 mm的5083铝合金薄板的搅拌摩擦焊需要大轴肩搅拌头。经过试验探索,设计了轴肩直径为9 mm,内凹角为3°,搅拌针形状为圆台形,针长为0.92 mm的搅拌头,并确定下压量为0.04 mm。焊接工艺参数对焊缝的表面成形和接头组织有很大影响。接头表面弧纹成形与焊接速度和旋转速度有关,弧纹间距由两者的比值决定。观察接头的微观组织可以发现,从接头中心到两边分别为轴肩影响区、焊核区、过渡区和母材区,其中过渡区由热机影响区和热影响区组成,轴肩影响区和焊核区发生动态再结晶产生细小的等轴晶。当转速不变时,随着焊速的增加,接头焊核区晶粒尺寸逐渐减小;当焊速不变时,随着转速的增加,焊核区晶粒尺寸逐渐增加。研究了焊接参数与力学性能、断口形貌和缺陷类型的关系。接头显微硬度分布整体呈现为倒“V”型分布,由从焊缝中心向两侧逐渐降低。当转速固定时,增加焊速,焊核区硬度值会增加;当焊速固定时,增加转速,硬度值会降低。薄板焊接的工艺参数在搅拌头旋转速度为9000-12000 rpm、焊接速度200-400 mm/min时,可以得到无缺陷接头,所有接头的抗拉强度都达到了母材的80%以上。观察接头断口形貌,接头的断裂方式为韧性断裂和韧脆混合型断裂。通过极化曲线和晶间腐蚀测试,接头的耐蚀性能比母材好,由于搅拌区的材料更加均匀化,使其耐腐蚀性能提升。焊接参数对接头的抗腐蚀性有一定影响,相同转速下,较低焊速的接头具有较好的抗腐蚀性能。焊接过程中焊件各特征点都经历了“升温—达到峰值—降温”的热循环过程,而且升温速率大于降温速率。焊接速度一定时,焊接温度随转速增加而升高;旋转速度一定时,焊接温度随焊接速度增大而降低。搅拌摩擦焊过程中,对应位置处前进侧峰值温度一般比后退侧高10~35℃。离焊缝中心越远的特征点到达温度峰值的时间越晚,温度峰值越低,焊件温度的最高点位于焊缝中心处。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 ;搅拌摩擦焊概述(二)[J];现代焊接;2006年04期
2 ;搅拌摩擦焊知识产权[J];现代焊接;2007年01期
3 ;搅拌摩擦焊的航天应用[J];现代焊接;2007年05期
4 ;搅拌摩擦焊产品加工[J];现代焊接;2007年09期
5 ;铝合金搅拌摩擦焊技术新突破[J];现代焊接;2009年12期
6 ;新能源汽车领域搅拌摩擦焊技术应用——某混合动力汽车中的水冷套筒件搅拌摩擦焊制造[J];现代焊接;2011年06期
7 ;搅拌摩擦焊技术掀起列车制造新浪潮[J];现代焊接;2012年01期
8 ;搅拌摩擦焊技术加速中国轨道列车发展[J];现代焊接;2012年05期
9 赵峰;;中国第二届搅拌摩擦焊国际会议即将隆重开幕[J];现代焊接;2012年09期
10 ;工欲善其事 必先利其器——赛福斯特公司先进的搅拌摩擦焊设备[J];现代焊接;2012年11期
11 ;搅拌摩擦焊的船舶应用[J];现代焊接;2007年06期
12 易奇;;浅谈搅拌摩擦焊技术及应用[J];化工职业技术教育;2007年01期
13 林三宝;赵衍华;吴林;戴鸿滨;;搅拌摩擦焊的应用现状及发展前景[J];现代焊接;2004年01期
14 ;搅拌摩擦焊助力中国航天更远、更高、更强[J];现代焊接;2009年07期
15 徐敏;;新型智能搅拌摩擦焊装备成功交付德国汽车企业[J];现代焊接;2016年05期
16 ;新一代标准化搅拌摩擦焊设备[J];现代焊接;2016年10期
17 ;搅拌摩擦焊概述(一)[J];现代焊接;2006年03期
18 王希靖;叶结和;;不锈钢搅拌摩擦焊的研究现状与发展趋势[J];现代焊接;2007年02期
19 ;搅拌摩擦焊——引领列车制造技术变革[J];现代焊接;2007年02期
20 ;铝合金首选焊接技术——搅拌摩擦焊设备专辑(二)[J];现代焊接;2008年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 于健;王新峰;;基于应力三轴度的搅拌摩擦焊焊点失效分析[A];中国力学大会-2015论文摘要集[C];2015年
2 ;新视野:焊接“新秀”——搅拌摩擦焊[A];工程焊接2008年第4期[C];2008年
3 赵慧慧;封小松;熊艳艳;董丰波;胡蓝;郭立杰;;薄壁铝合金微搅拌摩擦焊温度控制研究[A];中国机械工程学会焊接学会第十八次全国焊接学术会议论文集——S02高能束及特种焊接[C];2013年
4 任晓;寇飞行;;FSW技术在飞机大型整体地板结构中的应用[A];探索 创新 交流——第五届中国航空学会青年科技论坛文集(第5集)[C];2012年
5 张田仓;郭德伦;陈沁刚;栾国红;;搅拌摩擦焊技术研究[A];第九次全国焊接会议论文集(第1册)[C];1999年
6 蒋若蓉;李文亚;杨夏炜;高大路;王卫兵;栾国红;;薄板铝合金无针搅拌摩擦焊搭接接头性能研究[A];中国机械工程学会焊接学会第十八次全国焊接学术会议论文集——S01压力焊[C];2013年
7 赵明书;孟立春;栾国红;;列车用7N01铝合金搅拌摩擦焊接头性能研究[A];第十五次全国焊接学术会议论文集[C];2010年
8 邓升斌;狄欧;何建国;郭鹏;;5A06铝合金薄板搅拌摩擦焊工艺[A];中国工程物理研究院科技年报(2005)[C];2005年
9 刘杰;;铝合金车体搅拌摩擦焊技术应用现状及发展趋势[A];动车、客车学术交流会论文集(动车分册)[C];2012年
10 李迎;翟显伟;罗军;;搅拌摩擦焊未焊合缺陷的形成机理及影响因素[A];第十六次全国焊接学术会议论文摘要集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张亮亮;6082-T6铝合金搅拌摩擦焊过程中组织演变规律及其对焊接接头力学性能的影响[D];兰州理工大学;2018年
2 刘震磊;超声辅助航空Al/Mg材料搅拌摩擦焊机理及工艺研究[D];哈尔滨工业大学;2016年
3 李艺君;搅拌摩擦焊接/加工高熔点合金组织与性能相关性研究[D];燕山大学;2015年
4 李冬晓;铝合金静止轴肩搅拌摩擦焊技术研究[D];天津大学;2015年
5 董继红;高强铝合金双轴肩搅拌摩擦焊工艺及机理研究[D];北京化工大学;2017年
6 金玉花;高强铝合金搅拌摩擦焊接头组织及薄弱区研究[D];兰州理工大学;2012年
7 沈长斌;搅拌摩擦与缓蚀剂联合作用下铝合金焊缝的室温电化学性能的研究[D];大连交通大学;2012年
8 费鑫江;钢—铝异种金属激光加热辅助搅拌摩擦焊数值模拟和试验研究[D];湖南大学;2017年
9 李博;基于搅拌摩擦焊技术的TC4钛合金表面改性研究[D];南京航空航天大学;2014年
10 胡志力;2024铝合金搅拌摩擦焊管材塑性变形行为研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘健;刚柔协作搅拌摩擦焊机器人机构设计与性能研究[D];河北工程大学;2019年
2 闫雪梅;2219铝合金双轴肩搅拌摩擦焊腐蚀行为研究[D];北京石油化工学院;2019年
3 田伟宏;铝铜异质合金超声辅助搅拌摩擦焊工艺试验研究[D];山东大学;2019年
4 张远;7075铝合金母材和搅拌摩擦焊接头的回归再时效工艺研究[D];山东大学;2019年
5 贺晓龙;7N01铝合金搅拌摩擦焊焊接接头组织和腐蚀性能研究[D];山东大学;2019年
6 吉朋;Al-Mg-Mn-Zr-Er合金搅拌摩擦焊接头组织与性能的研究[D];哈尔滨工程大学;2019年
7 车朋卫;静轴肩搅拌摩擦焊的工艺及焊接接头性能研究[D];兰州理工大学;2019年
8 金鑫;闭环反馈控制的微连接搅拌摩擦焊机的研制[D];兰州理工大学;2019年
9 卢学天;Cu-Al异种金属搅拌摩擦焊焊接接头界面组织及性能研究[D];兰州理工大学;2019年
10 张家齐;6061-T6铝合金与镀锌钢薄板搅拌摩擦焊搭接工艺研究[D];江苏科技大学;2019年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 董继红 袁博;搅拌摩擦焊领域的多面手[N];中国航空报;2019年
2 宗合;我国搅拌摩擦焊技术获突破发展[N];中国航空报;2017年
3 记者 王慧;中航工业赛福斯特国际市场开拓再创佳绩[N];中国有色金属报;2017年
4 本报记者 王慧;搅拌摩擦焊缘何成为铝合金焊接技术的主角?[N];中国有色金属报;2016年
5 吴思;十年攻关路 五年飞天行[N];中国航天报;2014年
6 中航工业制造所 董春林;应重视发展机器人搅拌摩擦焊技术[N];中国航空报;2014年
7 本报记者 韩宵宵;打造面向未来的智能化焊接中心[N];中国航空报;2014年
8 柴鹏;革命性的固相焊接技术——搅拌摩擦焊[N];中国航空报;2012年
9 张爱清;中国首台机器人搅拌摩擦焊系统推介会在制造所举行[N];中国航空报;2013年
10 本报记者 焦静波;将小技术做成大产业[N];中国航空报;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978