铝锂合金随焊锤击及焊缝整形工艺研究.pdf

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1、硕士学位论文铝锂合金随焊锤击及焊缝整形工艺研究RESEARCHONHAMMERINGANDSHAPINGPROCESSOFALUMINUM-LITHIUMALLOYWITHWELDING刘诚诚哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TG404学校代码：10213国际图书分类号：621.791密级：公开工学硕士学位论文（宋体小2号字加粗）铝锂合金随焊锤击及焊缝整形工艺研究↑（黑体2号字）硕士研究生：刘诚诚导师：董志波副教授申请学位：工学硕士学科：材料加工工程所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TG404imesNe

2、wRoman小4字）U.D.C:621.791（TimesNewRoman小4DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONHAMMERINGANDSHAPINGPROCESSOFALUMINUM-LITHIUMALLOYWITHWELDINGCandidate：LiuChengchengSupervisor：Asso.Prof.DongZhiboAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MaterialsProcessingEngineeringAffiliati

3、on：SchoolofMaterialsScienceandEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要铝锂合金一直以来都是航空和航天工业中重要的结构材料，对于铝锂合金焊接工艺和性能的研究也始终是热点和难点问题。铝锂合金在焊接过程中存在着焊接热裂纹和接头软化的情况，常规工艺常常通过选取热裂纹敏感性较低的焊丝进行接头合金化，但相应的造成焊后接头承载性能不足，同时存在缺陷时的接头强度下降。本文则结合有限元模拟，并通过实验工艺设

4、计对铝锂合金的焊后接头性能进行研究，旨在通过随焊锤击和随焊整形工艺来解决铝锂合金的焊接性问题，提高焊后接头承载能力。铝锂合金的接头软化问题，可通过改变接头的几何参数使得低强度焊缝区域获得和母材相同的静承载能力，本文利用焊接过程中材料具有的塑性能力，设计相应的圆弧过渡锤击头，迫使焊缝金属发生塑性变形，可实现等承载接头的随焊整形。基于子程序的有限元模拟，对随焊锤击和整形过程进行了分析，对比了常规工艺下和随焊控制工艺下接头的残余应力分布和塑性变形情况，证明经过随焊控制工艺后接头残余应力明显下降，其中锤击力大小和前后锤距为直接影响因素；同时通过接头的成形模拟验证了随焊整形的可行性，高温下接头随着锤击

5、头施力过程而趋向于得到与锤击头形状相匹配的接头形貌。实验采用1420铝锂合金和铝镁系焊丝，结合模拟得到的随焊控制工艺参数进行实验，经过锤击后接头焊趾处过渡圆滑，锤击力大小和整形锤头的间距的不同得到不同焊后接头的几何尺寸；当锤击头轮廓与双侧焊趾完全贴合时，接头整形效果最佳。实验结果表明，经过随焊控制工艺的接头形貌发生了较大改变，且接头焊趾附近的表层硬度提升较大，焊后接头静载拉伸能力也有了明显提升，断裂位置仍集中与焊趾附近，但抗拉强度较常规工艺提升了20%。关键词：铝锂合金；随焊锤击；随焊整形；数值模拟；-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractAluminum-lithiumallo

6、yhasalwaysbeenanimportantstructuralmaterialintheaviationandaerospaceindustries.Researchontheweldingprocessandpropertiesofaluminum-lithiumalloyhasalwaysbeenahotanddifficultissue.IntheweldingprocessofAl-Lialloy,thereareweldinghotcracksandjointsoftening.Theconventionalprocessoftenselectstheweldingallo

7、ywirewithlowsensitivitytothermalcrackingtoperformjointalloying,buttheresultingjointbearingpropertiesafterweldingareinsufficientandwhendefectsexist,thejointstrengthwilldecrease.Basedonfiniteelementsimulation