防锈铝搅拌摩擦焊搭接工艺研究

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1、南京航空航天大学硕士学位论文摘要搅拌摩擦焊接是英国焊接中心于1991年发明的一种固态连接技术，它能很好的焊接一般熔焊不能焊接的高强度铝合金。目前这种焊接方法主要用于铝合金的拼焊，搅拌摩擦搭接焊的研究能够扩大搅拌摩擦焊的应用范围。例如：用搅拌摩擦搭接焊代替航空结构件上的铆钉可以大大的减轻飞行器的重量；汽车制造业中可以用搅拌摩擦搭接焊代替电阻焊；人们也正在验证铝合金的FSW/SPF的可行性，这种方法类似于钛合金的DB/SPF。搅拌摩擦搭接焊至今还未得到广泛的应用，为了研究这项新技术，本课题做了多方面相关的研究。

2、设计了五种不同搅拌针外形的搅拌头并用来进行了LF21铝合金的焊接实验，对焊接接头进行了单向剪切拉伸实验并分析了焊缝横截面的宏观形貌，确定了焊接性能最好的搅拌头的尺寸参数和材料；用自行设TM计的Flared-Triflute搅拌头对2mm厚的5083铝合金进行搭接焊实验，分析了相邻的第二道焊接对第一道焊缝硬度分布的影响；用圆柱螺纹搅拌头对2mm厚的LF21铝合金板进行焊接实验，分析了转速、转向和螺纹对塑性材料流动和隧道缺陷的影响；用三种不同类型的搅拌头对2mm厚的LF21铝合金进行了搅拌摩擦搭接焊实验，用自行

3、设计的一种拉伸方法对焊后试样进行拉伸实验，确定了最佳焊接参数，通过观察焊接接头板间界面形貌，发现板间界面在焊后出现了弯曲现象，断裂常常现出在弯曲严重的位置。关键词：搅拌摩擦搭接焊，FSW/SPF，搅拌头，隧道缺陷，板间界面I防锈铝搅拌摩擦焊搭接工艺研究AbstractFrictionstirwelding(FSW)isasolid-statejoiningprocessinventedatTheWeldingInstitute(TWI)in1991.Theabilitytoproducehigh-quali

4、tyweldsinhigh-strengthaluminumalloyssetsFSWapartfromtypicalfusionweldingtechniques.Theprocesshasmainlybeenusedformakingbuttjointsinaluminumalloys.DevelopmentofFSWforuseinoverlapjointproductionwouldexpandthenumberofapplicationsthatcouldbenefitfromthetechniq

5、ue.Forexample,rivetingofaerospacestructurescanbereplacedbyFSWoverlapjoints,aluminumalloyusedinautomobileindustrycanbejoinedbyfrictionstiroverlapweldingratherthanresistancespotwelding(RSW),manypossibilitiesarediscussedtodevelopaviableFSW/SPFrouteforaluminum

6、alloyssimilartotheDB/SPFtechnologyforsuperplastictitaniumalloys.Frictionstiroverlapweldinghasnotbeenextensivelyusedyet,inordertostudythisnewtechnology,manystudieshasbeencarriedoutinthisinvestigation.Fivedifferenttoolpinprofileshavebeendesignedandusedtoweld

7、LF21aluminumalloy,theformationofFSPzonehasbeenanalyzedmacroscopically,tensilepropertiesofthejointshasbeenevaluatedandcorrelatedwiththeFSPzoneTMformation;Flared-Triflutefrictionstirtoolhasbeendesignedandfabricatedandaluminumalloy5083hasbeenfrictionstiroverl

8、apwelded,itisrevealedthatthesecondweldpasscan’taffectthelowesthardnessofthejoint;2-mm-thickLF21aluminumalloyhasbeenfrictionstiroverlapweldedwiththreadedcylindricalstirtool.Theinfluenceofthreadonmaterialflowpa