2014薄板鋁合金高轉(zhuǎn)速攪拌摩擦焊質(zhì)量分析.pdf

1、2014鋁合金性能優(yōu)異，具有良好的力學(xué)性能、耐腐蝕性能，在航空航天等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。采用攪拌摩擦焊接時(shí)，其焊接熱輸入相對于熔焊較小，所以接頭殘余應(yīng)力小、變形小，焊縫性能良好。但是在焊接工藝不適的條件情況下，工件同樣會產(chǎn)生殘余應(yīng)力和變形，從而影響焊接接頭的力學(xué)性能以及構(gòu)件的使用壽命。研究焊接工藝對工件變形、殘余應(yīng)力的影響，具有重要的工程應(yīng)用意義。
　　本文采用1 mm厚的2014鋁合金平板，進(jìn)行高轉(zhuǎn)速攪拌摩擦焊接。研究不同焊接工

2、藝條件下，焊接參數(shù)對焊縫性能的影響。根據(jù)溫度場模擬的結(jié)果，進(jìn)一步對工件殘余應(yīng)力、變形進(jìn)行預(yù)測和分析，將其結(jié)果與實(shí)際結(jié)果進(jìn)行對比，以改善焊接工藝。具體內(nèi)容如下：
　　對焊后焊縫性能進(jìn)行分析，當(dāng)轉(zhuǎn)速為15000 rpm時(shí)，拉伸強(qiáng)度最高達(dá)到母材的64％以上。轉(zhuǎn)速為16000 rpm時(shí)，拉伸強(qiáng)度最高達(dá)到了母材強(qiáng)度的74%。試板橫截面顯微硬度的分布大致呈“W”型，前進(jìn)側(cè)的硬度略高于后退側(cè)。對顯微硬度分布進(jìn)行分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)：轉(zhuǎn)速為15000 r

3、pm和16000 rpm時(shí)，硬度都可以達(dá)到母材硬度值的60%以上。但是轉(zhuǎn)速在15000 rpm時(shí)，不同焊速下硬度值波動(dòng)大，而轉(zhuǎn)速在16000 rpm時(shí)，硬度數(shù)值比較穩(wěn)定，沒有大的波動(dòng)。
　　利用數(shù)值模擬獲得工件表面上的溫度分布情況。通過紅外測溫儀對焊接區(qū)域溫度進(jìn)行監(jiān)測，當(dāng)溫度達(dá)到模擬穩(wěn)定階段時(shí)的溫度時(shí)，可以進(jìn)行噴水霧，能使得工件焊縫成形美觀，變形小。
　　通過對工件應(yīng)力模擬結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，在工件穩(wěn)定階段，焊縫所受到的橫向應(yīng)力、

4、縱向應(yīng)力均為拉伸應(yīng)力，工件上表面所受到橫向殘余應(yīng)力峰值區(qū)間：33~92MPa；工件上表面所受到縱向殘余應(yīng)力峰值區(qū)間：138~222MPa。通過沿工件橫向提取應(yīng)力數(shù)值，發(fā)現(xiàn)橫向應(yīng)力、縱向應(yīng)力呈“雙峰”狀。
　　在轉(zhuǎn)速為15000 rpm時(shí)，焊縫橫向的撓度為0.25~1.5 mm，縱向的撓度為0.3~1.5 mm；在轉(zhuǎn)速為16000 rpm時(shí)，焊縫橫向的撓度為0.3~0.8 mm，縱向的撓度為0.2~0.9 mm。在相同的焊接參數(shù)條件