【摘 要】
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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
【机 构】
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College of Material Science and Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 1
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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，从而有效控制焊接过程的热弱塑性应力应变场，达到动态控制低应力无变形的焊接效果。焊缝氢含量的测试分析表明，阵列式射流冲击热沉系统可以改善接头的残余应力分布，防止冷却水侵入焊缝。带阵列式射流冲击热沉系统的搅拌摩擦焊技术可以实现低应力无变形焊接，且工艺适用性好，具有广阔的应用前景。
其他文献
对14mm厚2219-O铝合金板进行了搅拌摩擦焊接.研究了无缺陷、有缺陷和经焊后热处理的接头分层切片的微观组织、力学性能和断裂方式.结果表明：无缺陷接头的抗拉强度σb和屈服强度σ0.2分别从上部的160.8和96.8MPa下降至底部的146和86MPa；有缺陷接头的σb和σ0.2分别从部的132.9和97MPa下降至底部的126和78.8MPa；经焊后热处理的试样中部的σb最高,达到243.8MP
对1.35mm厚、带包铝层的2A12铝合金搅拌摩擦焊(FSW)同种焊缝的金相组织进行了分析，在此基础上，在室温0.2moL/L NaHSO3+0.6mol/L NaCl溶液中，对母材(带包铝层的2A12)和同种焊缝进行了静态腐蚀失重和动电位极化扫描的对比研究.金相组织观察表明：FSW焊缝组织出现了明显的变化，焊核区发生了动态再结晶，形成细小的等轴晶结构.静态腐蚀失重和动电位极化扫描结果表明：包铝层
搅拌摩擦焊接舍有密封剂的7804-T74搭接接头,PRC-1422B型密封剂的使用可以提高搭接接头的耐腐蚀性能。本文主要研究含有密封剂的搭接接头的静强度性能及其接头形貌,研究密封剂的引入对力学性能和搭接界面成型的影响规律。
在未来的连接技术发展中，搅拌摩擦焊应突破现有的局限性，诸如，目前工程化应用还仅限于铝合金、镁合金等低熔点金属材料，而在钢、钛等具有高熔点的金属结构材料的搅拌摩擦焊研究开发尚处于实验室阶段。正在酝酿着的关键技术的突破。本文结合搅拌摩擦焊的发展历程，介绍了板件对接缝的固态连接方法，搅拌头材料的优选与型面优化设计，以符合高熔点金属材料在搅拌摩擦焊过程中高温塑性迁移的特性，以及减少搅拌头的磨损。
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,