材料性能对铝合金搅拌摩擦焊焊缝成形的影响

摘要

本课题采用自主设计的左螺纹圆柱形搅拌头对10mm厚的1060纯铝、5A06和7075铝合金进行同种及异种材料搅拌摩擦焊对接实验，通过同种材料对接，研究材料性能和焊接工艺参数对搅拌摩擦焊焊缝成形及接头抗拉强度的影响；通过异种材料和同种材料异种状态的对接焊和叠层焊接，研究了材料性能对焊缝塑性金属流动行为的影响规律。研究结果表明：
　　随着被焊材料强度、硬度的增大，焊接速度和搅拌头旋转速度对焊缝成形的影响强度增大。强度、硬度低的材料获得良好焊缝成形的可选择工艺参数范围更广，且不容易出现缺陷。强度、硬度高的材料则只能在较窄的工艺参数范围内形成良好的焊缝。
　　在相同的焊接工艺参数下，被焊母材性能不同时，焊核尺寸表现出不同的规律。在一定范围内，增大搅拌头旋转速度和减小焊接速度都会使焊核尺寸变大。同种材料搅拌摩擦焊接时，强度、硬度低的材料，焊缝周围金属对焊缝塑性金属的约束作用力小，焊核尺寸和面积较强度、硬度高的材料更大。异种材料焊接时，在焊接参数相同的情况下，搅拌针表面螺纹与强度、硬度低的材料的焊缝金属过早地发生滑动摩擦导致驱动力不足，焊核宽度和面积更小，焊缝中心向强度、硬度高的材料一侧偏移。
　　同种材料的异种状态叠层实验发现，不同厚度的焊缝横截面表现出不同的形貌，轴肩作用区金属变形程度最大且在两种金属汇合程度较大的紊流区产生缺陷。搅拌针两侧金属层发生较大变形且厚度减小，其中强度、硬度低的材料减小的程度更大。

目录

第1章 绪论

1.1 课题研究的目的及意义

1.2 搅拌摩擦焊的研究现状

1.3 研究内容

第2章 试验条件和方法

2.1 试验材料及设备

2.2 试验方法

第3章 焊接工艺参数对FSW焊缝成形的影响

3.1 焊接工艺参数对焊缝成形的影响

3.2 焊接速度、旋转速度对接头抗拉强度的影响

3.3 焊接接头断口分析

3.4 分析讨论

3.5 本章小结

第4章 材料性能对焊缝成形及其塑性金属流动行为的影响

4.1 FSW工艺参数对焊缝塑性金属流动行为的影响

4.2 材料类型对焊缝成形及其塑性金属流动行为的影响

4.3 FSW材料性能不同时焊缝塑性金属流动行为研究

4.4 不同性能铝合金焊缝塑性金属流动分析

4.5 本章小结

第5章 结论

参考文献

致谢

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