【摘 要】
：
采用不同的焊接参数对10mm厚7022铝合金进行搅拌摩擦焊研究。利用X射线应力分析仪检测焊接试样的残余应力分布；利用摩擦磨损试验机对焊缝试样进行磨损性能研究,并通过三维形貌仪观察其磨损形貌；利用pH =5的Na2SO4溶液对焊接试样进行腐蚀试验,并通过SEM观察其表面腐蚀形貌。结果表明：各参数下焊接试样的残余应力均较小,最大和最小残余压应力分别为-97MPa和-01011MPa；最大残余拉应力为8
【机 构】
：
College of Mechanical and Electrical Engineering,Nanjing University of Aeronautics and Astronautics,
论文部分内容阅读
采用不同的焊接参数对10mm厚7022铝合金进行搅拌摩擦焊研究。利用X射线应力分析仪检测焊接试样的残余应力分布；利用摩擦磨损试验机对焊缝试样进行磨损性能研究,并通过三维形貌仪观察其磨损形貌；利用pH =5的Na2SO4溶液对焊接试样进行腐蚀试验,并通过SEM观察其表面腐蚀形貌。结果表明：各参数下焊接试样的残余应力均较小,最大和最小残余压应力分别为-97MPa和-01011MPa；最大残余拉应力为80MPa和913MPa；从磨损形貌观察到焊缝试样摩擦磨损过程比较稳定,磨损凹槽表面较均匀,磨损主要形式为粘着磨损和塑变磨损组合；焊接试样主要腐蚀形式为点腐蚀,腐蚀产物主要为A,lZn和Mg的氧化物及硫酸铝等。对比各参数焊接下的试样,得出在搅拌头转速为400r/min,焊接速率为30mm/rain时焊接的试样残余应力最小,磨损程度最小和耐腐蚀性能最好。
其他文献
作为新世纪连接技术的新星，搅拌摩擦焊的发明、发展和工业化为世界工业制造领域产生了巨大的推动力。本文通过对搅拌摩擦焊技术的介绍，对搅拌摩擦焊在工业制造领城对新材料、新结构以及工业产业化等方面的促进进行了阐述。
搅拌摩擦焊是一项固相焊接技术，在航空航天、高速列车、汽车以及船舶等行业均得到不同程度的应用。在此以工艺试验为基础，研究了旋转速度及其与焊接速度的匹配对6063铝合金搅拌摩擦焊接头形貌以及力学性能的影响。研究表明，在高旋转速度、高焊接速度匹配条件下能够获得优质6063铝合金搅拌摩擦焊接头。
针对薄壁柱形筒体环缝搅拌摩擦焊接的要求，在平板对接搅拌摩擦焊工艺研究的基础上，设计开发了FSW-4CX-006型专用搅拌摩擦焊接设备，同时还开发成功了薄壁柱形简体环缝焊接专用夹具，在国内首次实现了应用搅拌摩擦焊技术进行小筒体环缝的焊接，获得优良焊缝性能，实现环缝搅拌摩擦焊薄壁柱形的批量化生产，填补了国内空白。
主要对塑料板的搅拌摩擦焊工艺进行了探索，研究了主要的工艺参数(包括搅拌头的形状、搅拌头的旋转速度、焊接速度、轴肩下压量和主轴倾角)对塑料焊缝成形的影响，并对焊后成形较好的试样进行了力学性能试验和焊缝横截面的宏观分析。结果表明，当工艺参数选择合适时，可以得到光滑、美观和无缺陷的焊缝，接头的抗拉强度可达到母材的90％以上。
试验研究了3.5mm厚铝合金5083-H321搅拌摩擦焊工艺,分析了焊接参数对焊缝成型、力学性能和金相组织的影响.结果表明,5083-H321铝合金具有良好的搅拌摩擦焊接性能,采用优化的工艺参数可以使焊接接头的抗拉强度达到母材的93.6％,正弯和背弯角度均可达到180°.
采用四种不同形状搅拌针的搅拌头进行搅拌摩擦焊试验,研究了搅拌针形状对LF6铝合金搅拌摩擦焊焊缝S曲线形成的影响。结果表明：通过改变搅拌针形状可以改变焊缝塑化金属的流动行为及结合面材料的破碎程度,从而影响S曲线的形成。当焊接参数一定时,在光面搅拌针中,圆锥光面搅拌针较圆柱光面搅拌针更易形成S曲线；表面带螺纹搅拌针中,圆柱右旋螺纹搅拌针较圆柱左旋螺纹搅拌针更易形成S曲线。搅拌针形状不变,降低焊接速度,
基于动态控制低应力无变形焊接法原理和搅拌摩擦焊特有的应力应变特点，设计开发了可应用于搅拌摩擦焊的单点式热沉和阵列式射流冲击热沉系统。通过两种不同热沉系统在铝合金搅拌摩擦焊中的对比研究，结果表明，单点式热沉虽然可以减小FSW焊接变形，但此种冷却方式会使接头性能大幅度下降，接头强度仅达到常规FSW的80％左右。经过改进的阵列式射流冲击热沉系统可以主动控制FSW过程中各个区域的温度分布，从而有效控制焊接
基于动态低应力无变形技术的原理，设计开发了阵列射流冲击热沉搅拌摩擦焊接新方法。结果表明，采用该方法可以有效减小搅拌摩擦焊接头残余应力，焊后试件基本无变形。采用射流冲击热沉的动态低应力无变形搅拌摩擦焊接头残余应力分布规律与常规搅拌摩擦焊类似，但应力峰值明显降低，约为常规FSW接头应力峰值的45％，可以实现FSW薄壁结构的低应力无变形焊接。该项技术可以提高一些铝合金材料FSW接头性能，具有较好的技术经
运用有限元分析软件ANSYS对为焊接特定曲线焊缝设计的焊接夹具进行优化设计。首先按照实际焊接过程，在夹具的合适位置施加力矩载荷和边界条件，通过ANSYS后处理功能分析夹具位移变化情况，继而对焊接夹具优化设计，为设计提供依据。
采用具有不同尺寸及型面结构的搅拌针对7N01-T4铝合金进行搅拌摩擦焊接，通过观察焊缝形貌特征及焊缝典型区域的组织特点，分析搅拌针尺寸及型面结构对材料流动行为的作用机理，从而帮助认识搅拌摩擦焊缝的成形机理。结果表明，搅拌针尺寸是影响焊缝形貌的主要因素，焊核区域洋葱环的形成机制与焊接过程中塑性金属层的叠加及焊缝倾角的几何效应有关。搅拌针型面结构对塑性金属的流动方向产生影响，适当的型面结构可优化焊缝形