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![鋁合金超聲輔助攪拌摩擦焊溫度場模擬及工藝研究.pdf_第1頁](https://static.zsdocx.com/FlexPaper/FileRoot/2019-3/14/17/2cb3eef9-ae7f-4997-92e7-9fafc969e0f0/2cb3eef9-ae7f-4997-92e7-9fafc969e0f01.gif)
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文檔簡介
1、隨著科學技術的發(fā)展,鋁合金在航空航天、軍事、民用等領域應用愈加廣泛,攪拌摩擦焊(FSW)作為固相連接技術,因能有效避免裂紋、氣孔等缺陷而成為鋁合金板焊接的首選工藝。但攪拌摩擦焊也存在著一定的局限性,本文在鋁合金攪拌摩擦焊的基礎上將超聲波導入焊接過程,即超聲輔助攪拌摩擦焊(UAFSW),研究超聲波的助焊效應。
首先采用Ansys有限元軟件建立了2024-T4鋁合金三維攪拌摩擦焊和20kHz、25kHz的超聲輔助攪拌摩擦焊模型,分
2、析了在同樣焊接速度和轉速條件下,FSW以及20kHz、25kHz的UAFSW溫度場分布,并進行了對比,發(fā)現超聲的導入能降低焊接過程中焊縫成型的溫度,20kHz的UAFSW峰值溫度比FSW低,而25kHz的UAFSW峰值溫度又比20kHz的稍低,并用紅外熱像儀對整個焊接過程進行了測量,驗證了模型的正確性。
實驗采用1.8mm2024-T4鋁合金薄板進行了FSW和UAFSW實驗,通過大量系統的實驗摸索出鋁合金薄板的較佳FSW和20
3、kHz、25kHz的UAFSW焊接工藝參數范圍。做了相應的對比分析實驗,結果發(fā)現FSW焊縫表面宏微觀形貌與UAFSW焊縫表面宏微觀形貌有明顯區(qū)別,后者比前者更加規(guī)則平整,紋理也更加清晰;UAFSW接頭性能要優(yōu)于FSW,而25kHz的UAFSW接頭性能又要優(yōu)于20kHz的UAFSW接頭。實驗結果顯示在較佳的同等焊接參數下20kHz的UAFSW接頭平均抗拉強度比FSW的高20Mpa左右,而25kHz的UAFSW比20kHz的UAFSW高5M
4、pa左右,且25kHz的接頭延伸率也最好,硬度最高。在焊后三天內,UAFSW接頭較FSW接頭活潑,耐蝕性稍遜;隨著時間的推移,耐腐蝕性差異逐漸消失,在焊后15天左右趨于一致。金相顯微組織顯示25kHz的UAFSW接頭焊核區(qū)晶粒最為細小,組織均勻,硬度最高,20kHz的稍遜,FSW接頭焊核區(qū)晶粒相對最粗大,硬度最低。
由以上實驗結果可以認為超聲的導入對焊縫起到了一定的積極作用,能增強攪拌頭周圍金屬流動性,降低摩擦阻力,抑制缺陷的
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