5A01鋁合金攪拌摩擦焊接頭組織及應(yīng)力特征研究.pdf

1、5A01鋁合金是我國自行研制的高強(qiáng)船用防銹鋁合金，具有優(yōu)異的耐腐蝕性能和較高的比強(qiáng)度，在艦船制造工程中具有廣闊的應(yīng)用前景。攪拌摩擦焊接作為一種固相連接方法，焊后接頭質(zhì)量很高。但是焊后也會產(chǎn)生一定的殘余應(yīng)力，嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)和焊接接頭的疲勞強(qiáng)度、抗斷裂能力。因此研究焊接工藝對5A01攪拌摩擦焊接頭組織與性能以及殘余應(yīng)力分布規(guī)律有很重要的意義，可以為5A01鋁合金更廣泛的應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。
　　本論文采用攪拌摩擦焊的方式對5mm厚的5A0

2、1鋁合金進(jìn)行對接，通過改變焊接參數(shù)及焊接道次、方向，研究焊接工藝對焊接接頭形貌、組織及力學(xué)性能的影響。結(jié)果顯示：雙道焊接可以將焊縫金屬攪拌更加均勻。在合理的焊接參數(shù)下，反向雙道焊接頭可以達(dá)到母材抗拉強(qiáng)度的92％，同向雙道焊時抗拉強(qiáng)度明顯降低。攪拌摩擦焊接頭橫截面的顯微硬度呈“W”型，焊核區(qū)硬度稍高，熱影響區(qū)和熱機(jī)影響區(qū)的顯微硬度較低。
　　其次，利用小孔法對各試板分別進(jìn)行殘余應(yīng)力的測量。結(jié)果表明，單道焊縫和反向雙道焊縱向應(yīng)力分布曲

3、線的規(guī)律相同，其峰值出現(xiàn)在焊縫中心處。同向雙道焊縫接頭的縱向殘余應(yīng)力在攪拌區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)雙峰，即在兩側(cè)軸肩處出現(xiàn)峰值。對焊縫進(jìn)行二次攪拌之后，焊縫熱輸入增加，接頭縱向拉伸殘余應(yīng)力的分布范圍更廣?？v向殘余應(yīng)力呈現(xiàn)出了不對稱性，且后退側(cè)高于前進(jìn)側(cè)。不同的焊接道次及方向會對焊后接頭殘余應(yīng)力分布產(chǎn)生不同的影響。
　　同時建立了三維有限元模型，分析了攪拌摩擦焊過程的溫度場分布及焊后接頭的殘余應(yīng)力場分布。結(jié)果表明，第二次攪拌后各點溫度比第一道焊縫