文档介绍：兰州理工大学
硕士学位论文
铜合金搅拌摩擦焊搅拌头优化及失效研究
姓名:张洪伟
申请学位级别:硕士
专业:材料加工工程
指导教师:王希靖
20090501
摘要验,在转速,焊速为咖/问拢钣呕涟柰纺艽锏淖是一种新型的连续的固相连接技术,其一经出现,就在焊接领域引起极大轰动,被认为是自激光焊接问世以来最引人注目和最具潜力的连接技术。由于搅拌摩擦焊自身独特的优势,吸引越来越多的科研机构进入到这一领域的研究工作中,使搅拌摩擦焊技术得到飞速发展。到目前本课题针对铜合金搅拌摩擦焊搅拌头进行试验研究,得到合理优化的搅拌头选用、以及逯纸涟柰凡牧希谱餍置对焊接过程中的搅拌头进行受力及温度测量,得到数据用以辅助搅拌头形状尺寸的优焊接长度。对焊接过程中搅拌头的失效进行检测,发现在下压过程中,搅拌针在断裂之前,主要出现“镦粗湫问В恍薪讨薪涟柰贩⑸,为后续的搅拌摩擦焊工艺的实现提供支持。搅拌摩擦焊为止,对搅拌摩擦焊的研究已经从铝合金的焊接向其他材料的焊接如铜、钛、镁和不锈钢等方面发展。并对搅拌头失效进行初步分析。状尺寸不同的搅拌头进行搅拌摩擦焊接试验,得到优化的搅拌头材料为和饬街植牧夏芑韭馠铜合金搅拌摩擦焊的要求。搅拌头形状选用平台型和凹面型轴肩配合圆柱形和圆台形搅拌针,当轴肩直径与搅拌针直径比约为蹦艿玫嚼硐牒阜欤涟柰返男阅鼙硐忠沧詈谩设计不同形状尺寸的搅拌头进行试验,使用自制测力平台以及红外传感测温装化设计,同时比较分析不同搅拌头焊后焊缝表面与内部成形质量、接头金相组织及力学性能得到最优化的搅拌头形状尺寸参数。对优化的搅拌头进行使用寿命试损又可分为粘结磨损与脆性剥落、氧化磨损、扩散磨损、磨粒磨损等。温度场的分布,与试验测量数据进行比较,基本吻合。关键词:搅拌摩擦焊,搅拌头,优化,失效硕士学侍论文
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插图索引煌问卵购蠼涟枵氤ざ缺浠图匝橛糜呕涟柰沸巫础搅拌摩擦焊原理图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图搅拌头形状图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯搅拌摩擦焊接头示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯搅拌头磨损形式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯纯钨及甊附覮钢磨损行为对比⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..搅拌摩擦焊技术国内应用实例⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯试验用搅拌摩擦焊机外观图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯搅拌头整体形貌图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯五种材料搅拌头在,/问潞附邮倜搅拌头在,/碌暮阜焱夤邸涟柰肥槎嫌诤阜煳恢猛肌搅拌头焊后宏观形貌⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯下压试验搅拌头不同试验次数焊后形貌图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯不同参数下压后搅拌针长度变化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图辖餏顶锻力随焊接时间变化的趋势图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图呕叽缱楹系慕涟柰沸蚊病航涟柰稦过程受力检测图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图涟柰肥芰觳饨峁图煌涟柰肺露燃觳饨峁图煌涟柰穌参数下涟枘Σ梁负阜焱夤弁肌仆涟枘Σ梁附油泛崞拭嫘蚊餐肌图仆璅接头各组织微观图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图煌涟柰泛负蠼油菲拭嫘蚊餐肌图煌涟柰稦接头焊核区微观组织图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图煌涟柰稦接头热影响区微观组织图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图常见轴肩形貌图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.搅拌头结构示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..以恒定痵焊接速度焊接不同距离苯涟枵肽ニ鸬暮旯坌蚊玻测力装置原理图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯刀具典型磨损曲线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图铜合金搅拌摩捧焊搅拌头优化及失效研究Ⅳ
图煌涟柰穋参数下焊后接头显微硬度对比⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图匝厝⊥肌图焓匝庸こ叽纭仆匝於狭咽钡男蚊餐肌问虏煌涟柰泛负蠼油菲骄估慷取图呕涟柰穋参数下总使用寿命⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.模拟的基本过程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图搅拌头三维几何模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..被焊工件三维几何模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯网格划分后的搅拌头⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..网格划分后的被焊工件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图模型运动边界