發(fā)布時(shí)間：2021-10-22 02:50

　　攪拌摩擦焊接（Friction stir welding,FSW）作為一項(xiàng)新興的固相連接工藝在鋁合金薄板及中厚板焊接方面表現(xiàn)優(yōu)異且已實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)成功應(yīng)用,使得其近年來在鋁合金厚板和中空型材的焊接中備受期待。一方面,厚板FSW與薄板及中厚板FSW存在很大不同,其在溫度場和材料流變上均存在極大不均勻性,通常雙面FSW（Double-side FSW,DS-FSW）可有效解決以上問題。然而,目前關(guān)于厚板FSW的研究仍然不夠深入,其中溫度場分布及材料流變對(duì)微觀組織演變的影響機(jī)理仍不明晰,缺少微觀組織演變與力學(xué)性能之間具體關(guān)系的建立。另一方面,中空型材的焊接無法采用常規(guī)FSW（Conventional FSW,C-FSW）進(jìn)行,雙軸肩FSW（Bobbin tool FSW,BT-FSW）的出現(xiàn)解決了中空型材的焊接問題,并可避免C-FSW中底部缺陷的產(chǎn)生。盡管BT-FSW已有較多研究,但仍然缺少與C-FSW本質(zhì)差異的揭示以及微觀組織的優(yōu)化調(diào)控。本文圍繞上述兩個(gè)方向展開研究。一、針對(duì)厚板FSW的現(xiàn)狀與問題,采用DS-FSW對(duì)80 mm 6082Al超厚板進(jìn)行對(duì)接焊接,分析了焊接工藝對(duì)接頭局部區(qū)域和整體微... 

【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：135 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１攪拌摩擦焊接原理示意圖??

?第１章緒論???速焊接以實(shí)現(xiàn)組織性能的調(diào)控，較單軸驅(qū)動(dòng)更為靈活高效［１２＿１４］。單軸驅(qū)動(dòng)分步??ＤＳ－ＦＳＷ焊接參數(shù)設(shè)定過程與常規(guī)ＦＳＷ相同，而厚板的焊接通常在低轉(zhuǎn)速??（３００￣６００?ｒｐｍ）與低焊速（５０？２００?ｍｍ／ｍｉｎ）下進(jìn)行焊接。雙軸驅(qū)動(dòng)ＤＳ－ＦＳＷ??可根據(jù)焊接需求對(duì)上下焊接工具的旋向、焊接轉(zhuǎn)速和焊速分別進(jìn)行設(shè)定。??（ａ）?分步焊接?ｉ（ｂ＞?雙軸驅(qū)動(dòng)??Ｈｆｔｒ??圖１．２雙面焊接示意圖：（ａ）單向驅(qū)動(dòng)分步焊接［１］，?（ｂ）雙向驅(qū)動(dòng)［３’１１］??Ｆｉｇ．?１．２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＤＳ－ＦＳＷ：?（ａ）?Ｗｅｌｄｉｎｇ?ｉｎ?ｓｅｑｕｅｎｃｅ?ｆｏｒ?ｓｉｎｇｌｅ－ｄｒｉｖｅ，?（ｂ）?Ｄｕａｌ－ｄｒｉｖｅ??ＤＳ－ＦＳＷ??１．２．２．２雙軸肩攪拌摩擦焊??雙軸肩攪拌摩擦焊（ＢＴ－ＦＳＷ），最早同樣由英國焊接研究所（ＴＷＩ）提出??［１５，１６］，也稱自適應(yīng)攪拌摩擦焊（Ｓｅｌｆ－ｒｅａｃｔｉｎｇ?ＦＳＷ）或自支撐攪拌摩擦焊??（Ｓｅｌｆ－ｓｕｐｐｏｒｔ?ＦＳＷ）。所用工具是在傳統(tǒng)ＦＳＷ工具基礎(chǔ)上做出改進(jìn)設(shè)計(jì)，通過??攪拌針連接上下兩個(gè)軸肩，焊接時(shí)高速旋轉(zhuǎn)的工具以零傾角橫向進(jìn)入待焊板材，??上軸肩位于板材上方，下軸肩位于板材下方充當(dāng)墊板支撐作用，上、下軸肩同時(shí)??接觸并擠壓待焊板材產(chǎn)生摩擦熱使材料軟化，軟化的材料在上、下軸肩包裹下形??成“密閉空間”同時(shí)發(fā)生劇烈塑性變形而形成焊縫，其焊接過程及原理如圖１．３??所示。??５??

?第１章緒論???Ｗｏｒｋｐｉｅｃｅ??Ｕｐｐｅｒ?ｓｈ＾ｌｅｒｊ?｜?／／??Ｌｏｗｅｒ?ｓｈｏｕｌｄｅｒ??圖１．３雙軸肩ＦＳＷ過程及焊接原理示意圖??Ｆｉｇ．?１．３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＢＴ－ＦＳＷ??與常規(guī)ＦＳＷ相比，ＢＴ－ＦＳＷ具有諸多特點(diǎn)與優(yōu)勢［２，１７］：下部軸肩的添加使??得ＢＴ－ＦＳＷ不需要底部墊板，對(duì)工裝裝夾和設(shè)備剛度要求低；可實(shí)現(xiàn)中空結(jié)構(gòu)??的焊接；下部軸肩的添加消除了底部缺陷的風(fēng)險(xiǎn)；上下軸肩共同作用使得板材變??形更加均勻，殘余變形小；上下軸肩的共同作用使得沿板材厚度方向溫度分布更??加均勻，使得沿厚度方向微觀組織更為均勻。??由于ＢＴ－ＦＳＷ焊接過程無傾角，工具橫向垂直板材進(jìn)入，導(dǎo)致工具承受較??大的橫向力矩，因而，對(duì)工具強(qiáng)度剛度有很高要求。為解決這一問題，通常有兩??種方式：第一種是在待焊板材端部預(yù)制適當(dāng)尺寸的通孔，焊接前可將工具預(yù)先置??于通孔中，避免工具在焊接初始階段進(jìn)入板材時(shí)承受巨大的橫向力矩；第二種是??逐步提高焊速的方法，焊接時(shí)初始設(shè)定較低的焊接速度使工具低速進(jìn)入材料，待??材料摩擦產(chǎn)熱發(fā)生軟化后再逐步提高焊速到穩(wěn)定值［４，１８］。因此，焊接工具和焊接??參數(shù)是影響ＢＴ－ＦＳＷ焊接成型質(zhì)量的關(guān)鍵因素。??目前，雙軸肩工具可分為固定間隙式與可調(diào)間隙式兩種［｜８，１９］，其中又包含??浮動(dòng)式雙軸肩工具。其中固定間隙式即兩軸肩之間的距離（攪拌針長）是不可調(diào)??節(jié)的，而可調(diào)間隙式即兩軸肩之間的間隙（攪拌針長）可實(shí)現(xiàn)一定距離的調(diào)節(jié)以??適應(yīng)板材細(xì)微的厚度差。固定間隙式工具可焊接的板材厚度范圍非常有限，由于??焊接時(shí)間隙距離要略小于待焊板材厚度以使上、下

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3450234