高强铝合金搅拌摩擦焊焊接机理及工艺研究.pdf

研究高强铝合金搅拌摩擦焊焊接机理及工艺指导教师:周琦教授硕士学位论文作者:张施楠·南京理工大学年
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研究生签名:翻觯研究生签名:毳汹一一沙渺哞弓月珈声明学位论文使用授权声明本学位论文中,除了加以标注和致谢的部分外,不包含其他人已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使用过的材料。与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档,可以借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容,可以向有关部门或机构送交并授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容。对于保密论文,按保密的有关规定和程序处理。本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果,尽我所知,在已在论文中作了明确的说明。
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摘要关键词:铝合金、搅拌摩擦焊、有限元分析、异种材料亟±途塞壶强钽金金撞挂蕉拯埕埕撞扭堡盈王茎班究本文主要针对厚板铝合金搅拌摩擦焊时易出现根部缺陷这个问题,研究铝合金搅拌摩擦焊焊接机理及单、双轴肩搅拌摩擦焊工艺。以铝合金及铝合金为母材进行搅拌摩擦焊,通过改变焊接工艺参数,考察焊接工艺对焊缝成形的影响,对异种金属的搅拌摩擦焊进行初步探索。对焊缝接头进行微观组织分析、显微硬度测试及力学性能测试。以铝合金中的铜元素及铝合金中的镁元素作为示踪元素,追踪塑性材料的流动情况,并对塑性金属流场进行描绘。对搅拌摩擦焊温度场进行有限元分析。建立了搅拌摩擦焊焊接时的产热模型,将有限元分析结果同实验结果对比,吻合良好。以流体力学理论为基础,构建搅拌摩擦焊焊接过程中塑性材料的流动模型,建模时将塑性材料看成高粘度、非牛顿、不可压缩流体。模拟结果表明:在水平方向上,后退侧的部分塑性向前运动,部分塑性金属向后运动,前进侧的塑性金属都向前运动;而在厚度方向上,后退侧的大部分塑性金属向表面运动,少量塑性金属向底部运动,前进侧的大部分塑性金属呈水平方向朝搅拌针运动,少部分的塑性金属向表面或向底面运动。双轴肩搅拌摩擦焊技术能从根本上消除焊缝根部缺陷,双轴肩搅拌摩擦焊技术为解决大厚板铝合金的焊接提供了新的解决思路。对单、双轴肩搅拌摩擦焊技术进行比较,实验材料为梁辖稹6粤街趾阜斓奈⒐圩橹⑾晕⒂度、力学性能都进行了测试。结果表明:双轴肩搅拌摩擦焊接头的抗拉强度可以达到母材的%,但低于单轴肩接头,\.
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要⋯.⋯⋯...⋯⋯⋯.⋯⋯⋯.⋯..⋯⋯⋯.第一章绪论⋯...⋯⋯⋯⋯⋯.⋯⋯...⋯⋯⋯⋯..第二章试验原理及方法⋯⋯⋯..⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯搅拌摩擦焊在军工上的应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..搅拌摩擦焊在民用上的应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.元素示踪法介绍⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..峒缃涟枘Σ梁傅挠拧⑷钡恪实验设备⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯实验方案设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..目搅拌摩擦焊介绍⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..涟枘Σ梁傅脑怼搅拌摩擦焊焊接铝合金的优势⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.搅拌摩擦焊数值模拟的研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯...涟枘Σ梁肝露瘸⊙⊙⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯...搅拌摩擦焊数值模拟研究现状⋯.:⋯⋯⋯⋯⋯⋯双轴肩搅拌摩擦焊的介绍⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯...⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯...⒀ê附庸塘鞒》⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..摘...............................................】甃
第三章搅拌摩擦焊焊接机理研究⋯⋯⋯⋯.⋯⋯⋯⋯..试验过程及方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..试验方法及过程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯铝合金搅拌摩擦焊温度场数值模拟⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯...ⅰ.轴肩与母材摩擦产热的计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.搅拌针侧面与母材的摩擦产热⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..搅拌针下端面的摩擦产热⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯...⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..网格划分⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..边界条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯