發(fā)布時間：2021-03-18 20:59

　　輕量化設計一直是航空航天追求的發(fā)展方向,鋁合金憑借密度小、比強度高的優(yōu)異特性為輕量化設計提供了有效的途徑。隨著鋁合金在航空航天工業(yè)的廣泛應用,鋁合金熔化焊存在的氣孔、熱裂紋等問題也引起了人們的廣泛關注。攪拌摩擦焊作為一種新型的固相連接技術,在鋁合金高質(zhì)量焊接上具有獨特優(yōu)勢,因此在航空航天領域得到了廣泛應用。本文針對薄板蒙皮與高筋厚壁板連接時厚板散熱嚴重、接頭承載性能低的問題,設計強行變作用焊具來實現(xiàn)2.2mm與20 mm大厚度差異2A12-T4鋁合金板攪拌摩擦搭接。驗證了強形變焊具對大厚度差異接頭的適用性并總結適用于大厚度差異搭接的針長選擇規(guī)律,研究了工藝參數(shù)及界面包鋁層厚度對接頭微觀組織及力學性能的影響規(guī)律,拓寬實現(xiàn)高承載性能接頭的工藝窗口,并明晰界面的元素擴散行為以及接頭的失效機制。大厚度差異鋁合金FSLW接頭分為四個區(qū)域:焊核區(qū)、熱機影響區(qū)、熱影響區(qū)、母材。攪拌針的膨大端部設計使得焊核區(qū)呈“啞鈴”形貌,且焊核底部寬度大于中部,達到薄板厚度的3倍以上,有效的提高界面的承載能力。焊具的周向三缺口設計賦予了材料強形變作用并改善了材料的流動行為,使得材料由沿攪拌針外側流動變?yōu)檠刂鴥?nèi)部的孔... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

FSW示意圖

圖 1-2 攪拌摩擦搭接焊示意圖[22]針對鋁合金 FSLW 的研究主要涉及 2XXX、5XXX、6XXX 以研究的重點主要涉及焊具設計、組織特征以及力學性能等方面具設計設計是影響 FSLW 接頭性能的關鍵因素[23]，主要包括焊具材料的設計。在 FSLW 焊接過程中，焊具不僅影響摩擦產(chǎn)熱，而且以及接頭成形產(chǎn)生影響。對于鋁合金 FSLW，焊接過程中溫度且鋁合金的硬度較小，因此焊具的磨損程度較其它如銅、鋼、材料的選擇也不僅可以使用鎳基合金、WC-Co 合金鋼、W-、聚晶立方氮化硼（PCBN）等耐高溫材料，還可以使用如熱具鋼等材料[24]。而影響焊具幾何結構的關鍵因素包括：軸肩尺、攪拌針形貌以及攪拌針尺寸。尺寸主要影響接頭上板表面區(qū)域材料的熱輸入以及流動行為，得熱輸入過大進而出現(xiàn)大的飛邊以及嚴重的厚度減�。惠S肩尺

圖 1-3 軸肩形貌[27](a) 階梯狀軸肩 (b) 端部平坦軸肩圖 1-4 靜止軸肩焊具[28]針的形貌是影響焊縫內(nèi)部材料流動以及接頭性能的關鍵因素，為帶螺紋或不帶螺紋的圓柱形以及圓錐形攪拌針，國內(nèi)外學者各種復雜形貌攪拌針。tin 等人[29]用使用如圖 1-5 所示的非對稱傾斜攪拌針和常規(guī)的圓

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Microstructural characteristics and mechanical properties of bobbin-tool friction stir welded 2024–T3 aluminum alloy[J]. Ji-hong Dong,Chong Gao,Yao Lu,Jian Han,Xiang-dong Jiao,Zhi-xiong Zhu.  International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2017(02)
[2]運載火箭鋁合金貯箱全攪拌摩擦焊接工藝及應用[J]. 郝云飛,王國慶,周慶,厲曉笑,李勁松.  宇航材料工藝. 2016(06)
[3]Effect of Reverse-threaded Pin on Mechanical Properties of Friction Stir Lap Welded Alclad 2024 Aluminum Alloy[J]. Yumei Yue,Zhengwei Li,Shude Ji,Yongxian Huang,Zhenlu Zhou.  Journal of Materials Science & Technology. 2016(07)
[4]新型鋁合金的發(fā)展及其在密封艙結構上的工程應用[J]. 趙云鵬,曾福明,周志勇,成志忠,孫蕾.  載人航天. 2016(03)
[5]焊接技術在大飛機機體研制中的應用及展望[J]. 卓彬,姬書得,王磊,柴鵬.  航空制造技術. 2014(17)
[6]焊接技術在大飛機機體研制中的應用及展望[J]. 張兵憲,朱增輝,莊明祥,高婷婷.  航空制造技術. 2013(22)
[7]航空航天變形鋁合金的進展（1）[J]. 王建國,王祝堂.  輕合金加工技術. 2013(08)
[8]攪拌摩擦焊技術在航空航天工業(yè)中的應用[J]. 方連軍,劉曉娟,高獻娟.  中國新技術新產(chǎn)品. 2013(13)
[9]軸肩下壓量對攪拌摩擦焊搭接接頭力學性能的影響[J]. 邢麗,魏鵬,宋驍,柯黎明.  焊接學報. 2013(03)
[10]航空鋁合金及其材料加工[J]. 張新明,劉勝膽.  中國材料進展. 2013(01)

碩士論文
[1]鋁/鋼攪拌摩擦搭接強流變作用下界面行為及力學性能研究[D]. 萬龍.哈爾濱工業(yè)大學 2015



本文編號：3088925