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5A05铝合金搅拌摩擦焊工艺及组织性能研究

雷艳萍  
【摘要】: 本论文主要研究了5A05铝合金的搅拌摩擦焊工艺,阐述了搅拌摩擦焊的工艺的基本原理、优缺点、国内外的研究现状、发展前景及影响其焊接接头质量的主要的工艺参数(包括搅拌头的旋转速度、焊接速度、搅拌头的轴肩压力等),针对5A05铝合金,做了一系列试验,包括:搅拌摩擦焊工艺探讨试验、拉伸试验、弯曲试验、金相试验、硬度试验、能谱分析试验。得出如下结论:当焊接工艺参数选择合适时,可得到外形美观,无缺陷的焊缝;如果工艺参数选择不当,则会出现沟槽、飞边和隧道型缺陷。还发现焊接接头的力学性能(包括抗拉强度和延伸率)与焊接工艺参数存在一定的关系,当其它的焊接工艺参数为定值时,接头的力学性能随着焊接速度的增加而增加,达到一个最佳值,之后随着焊接速度的进一步增加,接头的力学性能开始下降。此外,还发现接头的力学性能还与焊接速度与旋转速度的比值存在一定的关系,当其比值为一定值时,接头的力学性能随着旋转速度提高逐渐增加,达到一个最大值,之后逐渐下降。接头的力学性能与该比值大小也有类似的关系。当工艺参数为最佳时,焊接接头的抗拉强度可达到母材的90%以上,延伸率可达到母材的80%左右。本文还分析了不同的ω/ν值下的拉伸应力,以及在ν分别取50 mm/min、100 mm/min、200 mm/min时ω与σ的关系,总结了不同焊接工艺参数下各试板的显微组织的变化规律,以及不同工艺参数的硬度分布规律。研究表明,当V=50mm/min时,σ随着ω的值增大,先增大后减少;当V=100mm/min时,σ随着ω的增大而增大;当V=200mm/min时,其规律未定。通过观察金相可知,焊核处晶粒都比母材处晶粒要细。由显微硬度图可知,硬度最低点发生在热影响区或热机影响区。


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