铝合金薄板超声搅拌焊接装备与工艺研究-机械制造及其自动化专业毕业论文

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1、分类号～密级UDC编号丰I初大学CE】NTRALSOUTHUNIVERSITY硕士学位论文论文题目堡金金蒸丝壑壹鲎挂竖蕉鉴备与工艺盟究叠笪望±垒璺蕴学科、专业垫趟剑造盈甚自边垡研究生姓名奎剑导师姓名及专业技术职务煎些盔塾撞原创性声明本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：私i日期：丝年jL月』一日学位论

2、文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。作者签名：盘坌』．=导师签名笙丝墨日期：型年』月笪中南大学硕七学位论文摘要摘要薄板结构是轻质铝合金构件的主要特征，搅拌摩擦焊在这类技术方面具有很强的经济优势，在铝合金构件焊接成型中有着巨大的应用前景。然而由于搅拌摩擦焊在铝

3、合金薄板焊接时，焊接区热容和热惯性小，焊接过程中温度的稳定性易受焊台接触界面、冷却介质和焊件的自身热传导性等不确定因素影响，因而易产生虚焊疏松等缺陷，同时由于焊件本身很薄以及残余应力等的作用容易产生变形翘曲，成为薄板搅拌摩擦焊接的两大技术瓶颈。本文在超声搅拌焊接课题前期研究的基础上，研制了超声搅拌薄板焊接系统，针对铝合金薄板焊接改进搅拌头，设计了随动压紧滚轮和水雾冷却装置，并与搅拌摩擦焊机集成，以期解决上述薄板焊接问题。本文运用所研制的超声搅拌薄板焊接系统进行了航空铝合金薄板焊接。实验采用1．8mm2524铝合金和2．5mm2219铝合金进行了超声搅拌焊接研究，

4、通过大量的实验摸索出高强度航空铝合金薄板的较佳焊接工艺参数和冷却条件，同时和搅拌摩擦焊做了相应的对比实验，通过焊缝外观、力学性能、金相组织、显微硬度和断口扫描的比较分析，发现超声搅拌焊焊缝性能要优于搅拌摩擦焊，成型稳定。实验结果显示在焊接参数为1600r／min，120mm／min时2524和2219均可得最佳焊接效果。2524铝合金超声搅拌焊试样平均焊后抗拉强度为399．5MPa，达到母材的89．9％，2219铝合金平均抗拉强度为394．5／V[Pa，达到母材强度的89．5％，焊后平均抗拉强度和搅拌摩擦焊相当，但超声搅拌试样强度性能稳定，2524铝合金抗拉强度

5、最高值和最低值相差为IOMPa，2219铝合金高低差值仅为3MPa；搅拌摩擦焊焊接试样缺陷率接近30％左右，而超声搅拌焊缝基本上没有缺陷，稳定性相当高，对薄板焊接接头的变形翘曲量可以控制在0．5mm以下。实验证明超声搅拌焊能够提高焊缝强度性能，增加焊缝质量稳定性，有效控制接头变形。从实验结果对比发现超声引入后焊缝质量有着明显的提高，分析认为超声作为一种辅助能量，能够对焊接工艺及焊缝质量起到一定的积极影响。一方面超声的各向传导性和介质对超声能量的吸收性，使得超声能在焊缝前进侧与搅拌焊头弱作用处(缺陷多发处)积聚，从而抑制缺陷的形成；另一方面，超声振动能够带动搅拌头

6、周围金属颗粒频繁振动，且具有极大的加速度，能够减小流变阻力，增强搅拌头中南大学硕士学位论文摘要周围金属流动性，在一定程度上可以抑制焊接变形。关键词：搅拌摩擦焊，超声搅拌焊，铝合金薄板，超声能量，Ⅱ——————————T——————————————————一一}中南大学硕士学位论文ABSTRACTABSTRACTSheetstructureiSthemainfeaturesoflightweightaluminumcomponents，frictionstirweldinghasgreateconomicadvantageinsuchtechnologyandha

7、sagreatprospectintheformingofweldedaluminumcomponents．However,intheprocessofaluminumalloysheetfrictionstirwelding，theheatcapacityandthermalinertiaintheweldingzoneissmall，thestabilityoftemperatureintheweldingprocesscanbeeasilyaffectedbythesolderingstationcontactinterface，coolingmedium

8、andthermalco