钢复合热源搅拌摩擦焊接工艺研究

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1、钢复合热源搅拌摩擦焊接工艺研究摘要：本文论述了低碳钢的复合热源搅拌摩擦焊接的工艺研究，采用TIG电弧热源与搅拌摩擦焊复合技术，利用Si3N4搅拌头对Q235钢进行搅拌摩擦焊接试验，分别从搅拌头转速、下压量、焊接速度以及TIG电弧的电流大小等方面对试验过程进行优化，开展对钢的复合热源搅拌摩擦焊接的研究。并分析了钢的搅拌摩擦焊以及钢的复合热源搅拌摩擦焊所获得的焊缝的外观形貌、微观组织、显微硬度以及抗拉强度等接头性能，以及从Si元素的分布来判断Si3N4的磨损量,从而说明搅拌头的磨损情况。最终获得了比较合适的焊接工艺，并得出使用复合热源进行焊接所获得焊缝力学性能较好，其抗拉强度几乎与

2、母材等强；并且增加复合热源可以在一定程度上减少搅拌头的磨损的研究成果。9543关键词Q235TIG电弧复合热源搅拌摩擦焊微观组织力学性能毕业设计说明书（论文）外文摘要TitleThestudiesonTIGassistedfrictionstirweldingofsteelAbstractAtungsteninertgas(TIG)arcweldinghadbeenusedtoheattheQ235steelduringitsfrictionstirwelding.Andseveralparametershadbeendesignedsuchastherotationspeed

3、ofthetool,thepressquantityfthespeedofweldingandthecurrentoftheTIGarc.Afterwelding,itsmicrostructure,microhardnessandmechanicalpropertieshadbeenanalysisedtoevaluatetheefficiencyofwelds.AIso,thedistributionofSiintheweldhadbeentestedtoshowthelossoftheSi3N4andseethewearofthetool.Thepurposeisthat

4、wecanmakesureiftheTIGassistedfrictionstirweldingonsteelmakesenseandgetitssuitableparameters・Wecanfindthatthehybridheatnotonlymakestheweldasstrongasmetal,butalsoitcutsdownthewearofthetool.weldingmechanicalpropertiesmicrostructurephase结论47参考文献・491绪论1.1研究课题背景搅拌摩擦焊接(FSW)是英国焊接研究所(TWI)在1991年开发的一种新

5、型焊接技术［1］。在最初几年，FSW凭借其具有的高效、低成本、优质、无污染以及焊接变形小等优点被广泛的应用于铝及铝合金的焊接中［2］。其具体表现为:(1)生产成本低，在焊接的过程中，不需要填充焊丝、焊剂和保护气体等；(2)焊接接头性能好，在焊接过程中，焊材所受的残余应力低，焊后接头的残余应变就小，焊接的性能也相对较»；(3)焊接接头质量好，焊接接头通常所得为细晶组织，无裂纹、气孔、夹渣等焊接缺陷；(4)焊接过程安全性好，FSW的整个焊接过程都十分安全，不会产生飞溅、辐射等危害焊工的身体健康；(5)焊接操作简单，便于实现自动化等⑶。鉴于FSW的诸多优点，FSW的应用也十分的广泛。

6、目前，搅拌摩擦焊接技术已经在造船业、汽车制造业、航空航天、铁道车辆等都存在一定的应用范围⑶。但同时由于FSW在焊接的过程中提供的热量较低(主要热源来自于搅拌头与焊件之间的摩擦＞搅拌头的材料耐高温、耐磨性达不到要求(考虑到生产成本搅拌头主要由合金钢、工具钢制作)等缺点，使得FSW技术目前只能广泛的应用于低熔点的材料。而对于高熔点、高强度的钢材而言，焊接过程热量不足以及焊接过程中搅拌头的磨损等无疑是搅拌摩擦焊接扩展应用于钢材焊接的关键问题。为了解决搅拌摩擦焊不能对高熔点材料进行高效焊接这一问题，使搅拌摩擦焊接技术有进一步的发展空间，很多学者都进行了许多试验。其中较多也较为有效的方法

7、即为复合热源搅拌摩擦焊［4］。其主要为在搅拌摩擦焊的基础上,加上一种或多种其他热源对摩擦热源进行辅助（即为复合热源X在复合热源搅拌摩擦焊中‘复合热源主要用于提高焊接基体的温度‘从而使焊件更容易实现塑性变形,然后再在应力的作用下实现固相焊接。目前，焊接工作者们主要研究开发的复合热源搅拌摩擦焊接技术有：感应热、电阻热、电弧［5］、激光［6］、等离子弧［7］等作为辅助热源的复合热源搅拌摩擦焊接技术。FSW技术的出现为航空航天工业设计和制造提供了一种新的方法和途径，并逐步投入到实际生产中。（二）搅拌