焊接头疲劳性能评定和缺陷分析的研究

天津大学硕士学位论文7075铝合金搅拌摩擦焊接头疲劳性能评定和缺陷分析的研究姓名：邸曙升申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：杨新歧200701017075铝合金搅拌摩擦焊接头疲劳性能评定和缺陷分析的研究作者：邸曙升学位授予单位：天津大学相似文献(10条)1.期刊论文栾国红.关桥.LUANGuo-hong.GUANQiao高效、固相焊接新技术--搅拌摩擦焊-电焊机2005,35(9)在介绍搅拌摩擦焊(FSW)技术特点的基础上,对发达国家在搅拌摩擦焊接技术的工业化应用进行了综述,并且对中国搅拌摩擦焊中心在镁合金、铜合金、钛合金、塑料等材料的搅拌摩擦焊工艺研究、复杂铝合金构件开发以及搅拌摩擦焊设备制造等方面进行了较全面的介绍.搅拌摩擦焊接技术是一项高效、固相焊接新技术,在铝合金结构焊接方面具有广阔的应用前景.2.会议论文吴玮.严铿.徐晓菱.徐元泽.唐全波变形镁合金的固相焊接技术2005本文以AZ31B和MB15变形镁合金为主要对象,研究镁合金的搅拌摩擦焊和惯性轴向摩擦焊的焊接特性.结果表明,镁合金固相焊接接头焊缝组织致密,晶粒细小,热影响区不明显,在本试验条件下采用固相焊焊接工艺能够成功的实现变形镁合金AZ31B和MB15的连接,只要工艺参数合适;搅拌摩擦焊接头强度可以达到以母材强度的90﹪;惯性轴向摩擦焊接头强度、延伸率优于母材.3.期刊论文王德庆.刘日明.丁成钢.刘书华搅拌摩擦焊接技术的发展现状-大连铁道学院学报2002,23(1)系统地总结了搅拌摩擦焊接技术的发展过程和工作原理.分析了各个焊接工艺参数对焊接过程、焊接质一的影响.比较了搅拌摩擦焊接技术与常规焊接方法的特点.提出了摩擦焊接技术的工业应用前景.4.学位论文李磊钢与铜的搅拌摩擦焊工艺性能研究及机理探索2006铜钢复合件同时具有钢、铜两者的优势，被广泛应用于压力容器、电子元件及舰船制造业中，焊接是制造钢铜复合件的主要工艺。目前，焊接钢与铜主要方法有熔化焊和固态焊。熔焊工艺复杂，接头易产生缺陷且性能不高；固相焊接虽可获得优质接头，但工艺要求苛刻，效率不高。本课题对Q235钢与T2紫铜的搅拌摩擦焊焊接工艺及接头性能进行了研究。利用光学显微镜观察了接头中的组织演变，利用显微硬度计和电子万能试验仪测量了接头的力学性能并分析了其接头断裂特征，利用扫描电镜和x射线衍射仪分析了接头焊核中的组织成分及相结构，利用能谱分析了界面处的元素扩散行为。研究结果表明，在合适的参数下，利用搅拌摩擦焊焊接钢与铜，可获得无缺陷、性能良好的接头，焊接规范参数对焊缝成型有显著的影响。随搅拌头旋转速度的升高或焊接速度的降低，焊缝表面弧形纹间距减小，焊缝光滑，焊缝表面氧化程度加重。接头横截面中部钢侧－焊核交界面与焊缝上表面的夹角反映了焊接线能量的大小，焊接线能量越大，其夹角越大。接头钢侧HAZ区中的轴肩挤压区、底板作用区及再结晶区，均由细小的等轴晶铁素体＋珠光体组成；过热区由先共析铁素体＋珠光体及少量的魏氏体组成；不完全再结晶区由不均匀的等轴晶铁素体＋珠光体晶粒组成。其中轴肩挤压区的组织最细小，未发现以变形晶粒为特征的热力影响区。接头铜侧热影响区的铜晶粒发生了长大，热力影响区及轴肩挤压区的晶粒细小，未发现明显的变形痕迹。接头焊核按形貌特征可分为两部分：近上表面钢铜混合带和由勺柄与勺腹组成的勺子状区域，其中含有钢、铜及钢铜混合带三种组织。焊核勺柄与靠近钢与焊核界处的钢组织为先共析铁素体＋珠光体；焊核中部与下部钢条带中的钢组织大部分发生了组织细化。焊核中的铜在勺柄处呈现铜条带状，在焊核中下部呈块状，其晶粒相比铜母材细小。接头钢、铜HAZ区的硬度值与两种母材硬度值接近。焊核中混合带的硬度值较高，铜的硬度值较低。在焊核上部，近上表面钢铜混合带的硬度值很均匀，略高于钢母材的硬度，勺子状区域的硬度值在钢母材与铜母材硬度值之间波动；焊核中部和下部的硬度值在铜与混合带硬度之间波动。距离焊缝上表面越远，混合带的硬度值越大，最大硬度值出现在焊核下部钢铜混合带处。接头抗拉强度值超过铜母材强度的86％，最高抗拉强度达到铜母材的99.1％。在一定范围内，搅拌头旋转速度对接头拉伸性能影响不显著；随着焊接速度增加，其接头抗拉强度增大；当探针偏移量较低时其抗拉强度略低。拉伸试样一般断裂在铜侧热影响区，为韧性断裂。钢铜混合带是由α相和ε相组成的钢铜固溶体。在接头中各种界面处，由Fe、Cu元素的扩散而形成的钢铜固溶体过渡层，牢固连接了界面两侧材料。焊接时的高温及大变形促进了Fe、Cu原子在界面处的扩散。5.期刊论文柴鹏.栾国红.孙成彬.张志斌.CAIPeng.LUANGuo-hong.SUNCheng-bin.ZHANGZhi-bin旋转速度对6063铝合金搅拌摩擦焊接头力学性能的影响-电焊机2005,35(3)搅拌摩擦焊是一项固相焊接技术,在航空航天、高速列车、汽车以及船舶等行业均得到不同程度的应用.在此以工艺试验为基础,研究了旋转速度及其与焊接速度的匹配对6063铝合金搅拌摩擦焊接头形貌以及力学性能的影响.研究表明,在高旋转速度、高焊接速度匹配条件下能够获得优质6063铝合金搅拌摩擦焊接头.6.学位论文郭晓娟搅拌摩擦焊中热过程数值模拟分析2007搅拌摩擦焊(FSW)作为一种固相焊接技术在铝及其合金的焊接方面显示出了巨大的优势。搅拌摩擦焊温度场的分析是深入研究各种工艺参数、焊接缺陷、组织结构和组织性能的前提。本文主要采用ANSYS有限元软件模拟分析搅拌摩擦焊中温度场的分布及特点。在所建立的搅拌摩擦焊的热输入模型中，采用了动态坐标系，将坐标系建立在移动的搅拌头上。并且提出了假定的焊接条件和边界条件，针对三种不同的接触条件进行分析，还结合实际焊接条件给出了热输入功率的计算公式。本文最重要的内容就是搅拌摩擦焊中热过程的模拟分析。本文模拟分析了LY12和7075两种薄板铝合金和LD10厚板铝合金的搅拌摩擦焊温度场。在两种薄板铝合金的模拟分析中，从摩擦系数不变和摩擦系数随温度变化两种情况对铝合金搅拌摩擦焊的温度场分布进行分析。对于LD10厚板铝合金采用摩擦系数不变的条件对焊接温度场进行分析。得到了焊接工件上不同位置，不同节点以及不同时间的温度变化曲线，从中总结出了铝合金搅拌摩擦焊温度场的变化规律。其中着重分析了7075薄板铝合金和LD10厚板铝合金焊接接头的组织结构，分析各个不同区域组织结构与温度场分布之间的关系，来验证搅拌摩擦焊温度场的准确性。异种板焊接是搅拌摩擦焊研究中的新课题，结合实际的焊接情况和要求，本文研究了异种板的搅拌摩擦焊，并且模拟分析了异种板搅拌摩擦焊的热过程。本文从两种不同铝合金板的搅拌摩擦焊和铝基合金与钢材之间的搅拌摩擦焊两种情况分析异种板焊接的温度场分布，提出了不同于同种板焊接的热输入模型和边界条件，得出了异种板焊接特殊的温度场分布形式。而且还对铝基合金与钢材的搅拌摩擦焊接头进行详细的描述，对比实际焊接情况对其组织结构和形式进行分析，很好的验证了搅拌摩擦焊焊接异种金属材料的优越性。根据本文的详细描述和分析验证，采用搅拌摩擦焊工艺焊接铝合金和异种金属的焊接都可以得到很好的接头质量，并且从焊接温度场的分析中可以为搅拌摩擦焊工艺的确定和发展提供理论依据。7.期刊论文张华.林三宝.吴林.冯吉才.栾国红搅拌摩擦焊研究进展及前景展望-焊接学报2003,24(3)搅拌摩擦焊(FrictionStirWelding,简称FSW)是针对焊接性差的铝合金开发的一种新型固相焊接工艺,由英国焊接研究所TWI(TheWeldingInstitute)于1991年开发的专利技术.文中对搅拌摩擦焊工艺进行简单介绍并对研究现状做了比较详尽的总结,涉及搅拌摩擦焊机理即塑性流体运动情况及洋葱圆环的形成机理、适用母材、接头微观组织、力学性能、焊接工具、复合焊接工艺及搅拌摩擦焊应用领域,并展望FSW的发展前景.8.期刊论文王月.吴始栋.WANGYue.WUShi-Dong搅拌摩擦焊在海军装备上的应用-鱼雷技术2007,15(3)概述了搅拌摩擦焊的工作原理及其特性,搅拌摩擦头材料与设计,被焊接工件的固定,模拟和模型技术的应用,以及它在船舶和两栖突击车上的应用可行性.试验结果表明,这种先进的固相焊接技术十分适合船用5000、6000和7000系铝合金与两栖突击车用2195铝合金,船体结构钢(DH-36,EH-36,未来航空母舰和水面战斗舰艇使用的HSLA-65高强度低合金钢),双体船用无磁不锈钢AL-6XN,推进器用Ni-Al铜合金等材料的连接.着重叙述了该技术的试验研究取得的成果与需要进一步探讨和解决的重大技术问题.9.学位论文孟兆新搅拌摩擦焊搅拌头优化及工艺过程仿真2004搅拌摩擦焊(FSW)是一种新型固相焊接工艺,现在已经在世界范围内得到了广泛的研究和应用.铝锂合金是航空工业领域首选的轻型材料.研究铝锂合金的摩擦搅拌焊接技术具有很重要的价值.该文利用三维实体模型,对铝锂合金的搅拌摩擦焊过程进行分析;搅拌头作为搅拌摩擦焊的关键部件,其形状尺寸决定了搅拌摩擦焊的接头质量,为得到性能优越的搅拌头,对搅拌摩擦焊搅拌头的优化进行了研究,主要工作内容如下:1.基于传热学和动力学理论,对搅拌摩擦焊的原理进行了分析,建立了可靠的搅拌摩擦焊搅拌头分析的数学模型;2.利用大型有限元分析软件ABAQUS基于现有搅拌摩擦焊机使用的搅拌头,进行了特定焊接转速、焊接速度、材料铝锂合金的焊接搅拌头有限元分析;3.建立了搅拌头形状尺寸优化数值模型,以此作为优化的目标函数基于遗传算法实现搅拌头优化;4.利用UG建立了搅拌摩擦焊的三维实体模型,初步建立了搅拌摩擦焊仿真系统,构建了良好的人机交互界面,用于搅拌摩擦焊的仿真研究,并模拟搅拌摩擦焊的运动,对其运动规律、控制规律进行预报预测.10.期刊论文吴安如.夏长清.王少武.王银娜.WUAnru.XIAChangqing.WANGShaowu.WANGYinna搅拌摩擦焊接技术的研究现状及其展望-材料导报2005,19(4)搅拌摩擦焊是针对焊接性差的铝、铗合金而开发出的一种新型固相焊接工艺,由英国焊接研究所于1991年开发的专利技术.简要介绍了搅拌摩擦焊的应用现状,综述了近10年来国内外搅拌摩擦焊技术的发展概况和最新进展,比较详尽地总结了焊接接头形成机理、适用母材、接头微观组织、力学性能、焊接设备、焊接工艺及搅拌摩擦焊应用领域.本文链接：授权使用：中南大学(zndx)，授权号：8c23c5f2-e4e6-4ba7-b597-9e210093c1dc下载时间：2010年11月1日