文档介绍：兰州理工大学
硕士学位论文
不锈钢搅拌摩擦焊工艺与搅拌头研究
姓名:叶结和
申请学位级别:硕士
专业:材料加工工程
指导教师:王希靖
20070501
要摘搅拌摩擦焊是一种固相连接技术,由于其焊接特点的独特性和优越性,这种薪型的焊接技术自阀世以来,就受到各界的广泛关注,各种材料的搅拌摩擦焊焊接性能研究已经成为这种焊接方法研究的一个重点。到目前为止,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。本课题是在铝合金搅拌摩擦焊工艺研究的基础上,初步探讨不锈钢搅拌摩擦焊焊接工艺,研究选用与之相对应的搅拌摩擦头材料和几何形状,并进一步探讨不锈钢搅拌摩擦焊摩擦头的磨损与失效。采用搅拌摩擦焊工艺对恍飧职褰辛硕越雍附印:附咏油内形成了焊核区、热力影响区和热影响区三个区域。焊核区由动态再结晶组织构成;热力影响区内的组织发生了不同程度的变形;热影响区由不完全再结晶组织构成。焊核区发生了明显的加工硬化现象,其显微硬度与母材相比提高了%。在搅拌头旋转速度/、焊接速度/,接头的拉伸强度最高,达到孙佃搅拌头技术是搅拌摩擦焊工艺的关键技术。从材料和结构形状角度对不锈钢搅拌焊搅拌头进行了设计,分析了不锈钢搅拌焊接过程中搅拌头所受的载荷,。在探讨不锈钢搅拌摩擦焊工艺的基础上,对不锈钢搅拌摩擦焊过程中硬质合金搅拌头的磨损机理进行了比较系统的试验研究。通过对实验研究结果的分析,初步将搅拌头的磨损归结为秸结磨损、氧化磨损、扩散磨损、脆性剥落和脆断。本课题通过一系列工艺试验证明,当选择合理搅拌头材料和几何形状,工艺参数选择最佳时,能够成功实现不锈钢的搅拌摩擦焊连接。也为后续的搅拌摩擦焊工艺提供了参考,具有重要的实用价值。关键词:搅拌摩擦焊;不锈钢:搅拌头;硬质合金;焊接工艺;磨损;失效
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插图索引图搅拌摩擦焊原理图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图搅拌摩擦焊微观组织图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯形式的搅拌头⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图嗽形式的搅拌头⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图各种不同形式的轴肩⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图试验用焊机外观图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图试样截取图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图拉伸试样图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图后退侧焊缝内部沟槽形缺陷⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图不同工艺条件下不锈钢搅拌摩擦焊焊缝外观图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯不锈钢微观组织⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图搅拌摩擦焊接头组织分布⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯不锈钢油返奈⒐圩橹不锈钢油返南晕⒂捕确植肌不锈钢油防炝ρ阅堋图焊缝正面的沟槽形缺陷⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图焊缝背面的未熔合缺陷⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图阜煺娴姆杀呷毕荨图搅拌头整体形貌⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图搅拌头尺寸参数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图搅拌头三维几何模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图焊件三维几何模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图模拟的基本过程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图网格划分后的搅拌头⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图网格划分后的工件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图不锈钢搅拌摩擦焊头温度场分布⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图不锈钢搅拌摩擦焊头竖直和水平温度场分布⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图使用牧贤泛附咏油氛嫘Ч肌图使用牧贤泛附咏油繁趁嫘Ч肌图表面破坏方式和磨损机理关系图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图焊接不锈钢时不同材料搅拌头的磨损曲线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图搅拌头的初始宏观形貌⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图不锈钢搅拌摩擦焊工艺与搅拌头研究
图搅拌头焊接后的宏观形貌⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图搅拌头针部粘结物的能谱分析图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图搅拌头焊接后宏观形貌⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图搅拌头失效碎断后的宏观形貌⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
附表索引表钨的高温力学性能⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯表不锈钢的化学成分⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯不锈钢的性能⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯表焊接参数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯不锈钢的焊接工艺及焊接成型结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯不锈钢油返南晕⒂捕仁匝榻峁不